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3D打印不可小觑:百事公司生产瓶模具

文章和图片来源:        时间:2022.07.06        点击率:


为配合漫威电影《黑豹》的首映礼,百事公司通过采用3D打印技术,将一系列《黑豹》人物头像印在可乐包装瓶上。就3D打印技术而言,百事当下对其的应用还未达到100%的完美应用程度,但这项技术的魅力丝毫不减。



百事公司负责包装研发的Max Rodriguez和工程师Thangthip Tekanil率领团队进行了性能模拟、原型制造等一系列相关工作,争取为研发和生成团队提供有效的工具和生产效率。


值得一提的是,其中一款已获专利的Modular Mold Set与大多数注塑机兼容,包括铝壳、牙石和3D打印插件,适用于100毫升到3升的各种瓶子设计。Rodriguez告诉 TCT:“Modular Mold Set是我们快速生产定制注塑模具的一种手段,在实验室规模或试验工厂规模的注塑模具设备中使用。”


百事公司之前合作的外包模具服务供应商以往的操作一般是根据模具结构的复杂程度,采用CNC或者EDM这样的减材加工方式,产品交付需要2-4周时间,成本高达10,000美元。


Rodriguez继续补充道:“为了缩短原型制造时间和开模成本,团队起初试图3D打印整个模具,但研究发现需要花费大量时间和材料。最终我们决定采用传统金属模具与3D打印结构相结合的混合模式,即通过注塑机制造模具金属外壳,再使用3D打印技术制造内部部件。”


CarbonM2机器上3D打印的模具镶件,具有CE认证


一直以来,团队在探索能够匹配Modular Mold Set加工模式的3D打印解决方案,其中打印速度较快的数字光处理技术是优先考虑的对象。经过一系列的试验后,现在百事采用的是Nexa3DNXE400设备和 xPEEK 147材料。


Nexa3D NXE 400 上使用 xPEEK 147材料

进行 3D 打印的瓶子模具(图片來源:Nexa3D


Tekanil解释说:“通过3D打印技术,一套完整的模具可在12小时内完成,其中3D打印时间为8小时,固化时间为4小时。PEEK材料仅需3个小时固化时长,翘曲程度也会小很多。当然我们也会考虑到材料收缩问题,确保模具组装时的公差在可允许范围内。”


据统计,Modular Mold Set制造的每个模具可以生产数千个瓶子,这套解决方案为百事公司节约了90%左右的成本,交货时间也从几周缩短到几天。


Rodriguez说,通过10,000多个瓶子的打样测试,验证出这款注塑模具的生产效率为每分钟600800个,下一步的目标是达到“成千上万”的效率。得益于这项技术,我们能够灵活地实现多个产品的设计迭代,以便我们能够随时评估所有下游市场活动。


这并不是百事公司第一次开始探索3D打印技术,最初他们使用过StratasysPolyJet技术和Digital ABS材料(热变形温度为58-68℃),当时只能实现每套模具生产100个样品。目前PolyJet被用于与实验室的注塑机配对,生产小批量的模具样品。当模具样品数量达到5,000时,就会选择DLP系统操作。


百事从使用Carbon M2Nexa3D NXE400,都致力于在成本、机器性能和材料性能之间找出最优方案,这样的思路未来也会成为其他供应商的解决方案。


Neza3DNXE400机器上

xPEEK材料3D打印的模具镶件


在大多数情况下,48小时内可以制作出模具,一周内可以产出功能性样品。百事公司现在也在探索应用金属3D打印技术来整合热定型应用的随形冷却通道,以及用聚合物技术制造注塑模具。


Rodriguez总结到:“3D打印技术正给我们带来巨大的影响。3D CAD 文件转换生产出的原型产品是完全能够与传统加工方式生产的原型产品相媲美的。从供应链到市场营销,甚至到消费者,我们都可以评估出3D打印这项技术在生产线上的积极表现。显而易见,这项技术大大缩短了我们的开发周期。”


可以看出,百事公司正在推动增材制造技术促进瓶子各个方面的开发,包括加速和改善性能模拟,先进的系统分析,以及使用其专利技术和混合方法生产高质量的功能原型3D打印赋予了我们前所未有的设计能力,在品牌设计和打印新产品上都有了更大的空间,从而改善了推广效果并且能够与客户拉近距离。


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