3D打印不可小覷：百事公司生產瓶模

2022-07-08 13:52:18TCT亞洲展閱讀量：1985      我要評論

　　【包裝印刷產業(yè)網展會報道】為配合漫威電影《黑豹》的首映禮，百事公司通過采用3D打印技術，將一系列《黑豹》人物頭像印在可樂包裝瓶上。就3D打印技術而言，百事當下對其的應用還未達到100%的應用程度，但這項技術的魅力絲毫不減。

　　百事公司負責包裝研發(fā)的Max Rodriguez和工程師Thangthip Tekanil率領團隊進行了性能模擬、原型制造等一系列相關工作，爭取為研發(fā)和生成團隊提供有效的工具和生產效率。

　　值得一提的是，其中一款已獲專利的Modular Mold Set與大多數注塑機兼容，包括鋁殼、牙石和3D打印插件，適用于100毫升到3升的各種瓶子設計。Rodriguez告訴 TCT：“Modular Mold Set是我們快速生產定制模具的一種手段，在實驗室規(guī)模或試驗工廠規(guī)模的注塑設備中使用。”

　　百事公司之前合作的外包模具服務供應商以往的操作一般是根據模具結構的復雜程度，采用CNC或者EDM這樣的減材加工方式，產品交付需要2-4周時間，成本高達10,000美元。

　　Rodriguez繼續(xù)補充道：“為了縮短原型制造時間和開模成本，團隊起初試圖3D打印整個模具，但研究發(fā)現需要花費大量時間和材料。最終我們決定采用傳統金屬模具與3D打印結構相結合的混合模式，即通過注塑機制造金屬外殼，再使用3D打印技術制造內部部件。”

在Carbon的M2機器上3D打印的模具鑲件，具有CE認證

　　一直以來，團隊在探索能夠匹配Modular Mold Set加工模式的3D打印解決方案，其中打印速度較快的數字光處理技術是優(yōu)先考慮的對象。經過一系列的試驗后，現在百事采用的是Nexa3D的NXE400設備和 xPEEK 147材料。

在 Nexa3D NXE 400 上使用 xPEEK 147材料

　　進行 3D 打印的瓶子模具(圖片來源：Nexa3D)

　　Tekanil解釋說：“通過3D打印技術，一套完整的模具可在12小時內完成，其中3D打印時間為8小時，固化時間為4小時。PEEK材料僅需3個小時固化時長，翹曲程度也會小很多。當然我們也會考慮到材料收縮問題，確保模具組裝時的公差在可允許范圍內。”

　　據統計，Modular Mold Set制造的每個模具可以生產數千個瓶子，這套解決方案為百事公司節(jié)約了90%左右的成本，交貨時間也從幾周縮短到幾天。

　　Rodriguez說，通過10,000多個瓶子的打樣測試，驗證出這款模具的生產效率為每分鐘600至800個，下一步的目標是達到“成千上萬”的效率。得益于這項技術，我們能夠靈活地實現多個產品的設計迭代，以便我們能夠隨時評估所有下游市場活動。

　　這并不是百事公司第一次開始探索3D打印技術，最初他們使用過Stratasys的PolyJet技術和Digital ABS材料(熱變形溫度為58-68℃)，當時只能實現每套模具生產100個樣品。目前PolyJet被用于與實驗室的注塑機配對，生產小批量的樣品。當樣品數量達到5,000時，就會選擇DLP系統操作。

　　百事從使用Carbon M2到Nexa3D NXE400，都致力于在成本、機器性能和材料性能之間找出最優(yōu)方案，這樣的思路未來也會成為其他供應商的解決方案。

在Neza3D的NXE400機器上

　　用xPEEK材料3D打印的模具鑲件

　　在大多數情況下，48小時內可以制作出模具，一周內可以產出功能性樣品。百事公司現在也在探索應用金屬3D打印技術來整合熱定型應用的隨形冷卻通道，以及用聚合物技術制造注塑模具。

　　Rodriguez總結到：“3D打印技術正給我們帶來巨大的影響。3D CAD 文件轉換生產出的原型產品是完全能夠與傳統加工方式生產的原型產品相媲美的。從供應鏈到市場營銷，甚至到消費者，我們都可以評估出3D打印這項技術在生產線上的積極表現。顯而易見，這項技術大大縮短了我們的開發(fā)周期。”

　　可以看出，百事公司正在推動增材制造技術促進瓶子各個方面的開發(fā)，包括加速和改善性能模擬，先進的系統分析，以及使用其專利技術和混合方法生產高質量的功能原型。3D打印賦予了我們創(chuàng)新的設計能力，在品牌設計和打印新產品上都有了更大的空間，從而改善了推廣效果并且能夠與客戶拉近距離。

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