3D打印不可小覷：百事公司生產(chǎn)瓶模
更新時(shí)間:2022-07-21 14:40:38
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為配合漫威電影《黑豹》的首映禮，百事公司通過(guò)采用3D打印技術(shù)，將一系列《黑豹》人物頭像印在可樂(lè)包裝瓶上。就3D打印技術(shù)而言，百事當(dāng)下對(duì)其的應(yīng)用還未達(dá)到100%的完美應(yīng)用程度，但這項(xiàng)技術(shù)的魅力絲毫不減。百事公司負(fù)責(zé)包裝研發(fā)的Max Rodriguez和工程師Thangthip Tekanil率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了性能模擬、原型制造等一系列相關(guān)工作，爭(zhēng)取為研發(fā)和生成團(tuán)隊(duì)提供有效的工具和生產(chǎn)效率。值得一提的是，其中一款已獲專利的Modular Mold Set與大多數(shù)注塑機(jī)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(shè)計(jì)。Rodriguez告訴 TCT：“Modular Mold Set是我們快速生產(chǎn)定制模具的一種手段，在實(shí)驗(yàn)室規(guī)?；蛟囼?yàn)工廠規(guī)模的注塑設(shè)備中使用。”百事公司之前合作的外包模具服務(wù)供應(yīng)商以往的操作一般是根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，采用CNC或者EDM這樣的減材加工方式，產(chǎn)品交付需要2-4周時(shí)間，成本高達(dá)10,000美元。Rodriguez繼續(xù)補(bǔ)充道：“為了縮短原型制造時(shí)間和開(kāi)模成本，團(tuán)隊(duì)起初試圖3D打印整個(gè)模具，但研究發(fā)現(xiàn)需要花費(fèi)大量時(shí)間和材料。最終我們決定采用傳統(tǒng)金屬模具與3D打印結(jié)構(gòu)相結(jié)合的混合模式，即通過(guò)注塑機(jī)制造金屬外殼，再使用3D打印技術(shù)制造內(nèi)部部件?！?/span>
△在3D機(jī)器上打印的模具鑲件，具有CE認(rèn)證
一直以來(lái)，團(tuán)隊(duì)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(shù)字光處理技術(shù)是優(yōu)先考慮的對(duì)象。經(jīng)過(guò)一系列的試驗(yàn)后，現(xiàn)在百事采用3D的設(shè)備和 xPEEK 147材料。
△使用 xPEEK 147材料進(jìn)行 3D 打印的瓶子模具
Tekanil解釋說(shuō)：“通過(guò)3D打印技術(shù)，一套完整的模具可在12小時(shí)內(nèi)完成，其中3D打印時(shí)間為8小時(shí)，固化時(shí)間為4小時(shí)。PEEK材料僅需3個(gè)小時(shí)固化時(shí)長(zhǎng)，翹曲程度也會(huì)小很多。當(dāng)然我們也會(huì)考慮到材料收縮問(wèn)題，確保模具組裝時(shí)的公差在可允許范圍內(nèi)?！?/span>
據(jù)統(tǒng)計(jì)，Modular Mold Set制造的每個(gè)模具可以生產(chǎn)數(shù)千個(gè)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(shí)間也從幾周縮短到幾天。
Rodriguez說(shuō)，通過(guò)10,000多個(gè)瓶子的打樣測(cè)試，驗(yàn)證出這款模具的生產(chǎn)效率為每分鐘600至800個(gè)，下一步的目標(biāo)是達(dá)到“成千上萬(wàn)”的效率。得益于這項(xiàng)技術(shù)，我們能夠靈活地實(shí)現(xiàn)多個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)迭代，以便我們能夠隨時(shí)評(píng)估所有下游市場(chǎng)活動(dòng)。
這并不是百事公司第一次開(kāi)始探索3D打印技術(shù)，最初他們使用過(guò)Stratasys的PolyJet技術(shù)和Digital ABS材料（熱變形溫度為58-68℃），當(dāng)時(shí)只能實(shí)現(xiàn)每套模具生產(chǎn)100個(gè)樣品。目前PolyJet被用于與實(shí)驗(yàn)室的注塑機(jī)配對(duì)，生產(chǎn)小批量的樣品。當(dāng)樣品數(shù)量達(dá)到5,000時(shí)，就會(huì)選擇DLP系統(tǒng)操作。
百事從使用Carbon M2到Nexa3D NXE400，都致力于在成本、機(jī)器性能和材料性能之間找出最優(yōu)方案，這樣的思路未來(lái)也會(huì)成為其他供應(yīng)商的解決方案。
△在3D打印機(jī)器上用xPEEK材料3D打印的模具鑲件
在大多數(shù)情況下，48小時(shí)內(nèi)可以制作出模具，一周內(nèi)可以產(chǎn)出功能性樣品。百事公司現(xiàn)在也在探索應(yīng)用金屬3D打印技術(shù)來(lái)整合熱定型應(yīng)用的隨形冷卻通道，以及用聚合物技術(shù)制造注塑模具。
3D CAD文件轉(zhuǎn)換生產(chǎn)出的原型產(chǎn)品是完全能夠與傳統(tǒng)加工方式生產(chǎn)的原型產(chǎn)品相媲美的。從供應(yīng)鏈到市場(chǎng)營(yíng)銷，甚至到消費(fèi)者，都可以評(píng)估出3D打印這項(xiàng)技術(shù)在生產(chǎn)線上的積極表現(xiàn)。顯而易見(jiàn)，這項(xiàng)技術(shù)大大縮短了我們的開(kāi)發(fā)周期。
可以看出，百事公司正在推動(dòng)增材制造技術(shù)促進(jìn)瓶子各個(gè)方面的開(kāi)發(fā)，包括加速和改善性能模擬，先進(jìn)的系統(tǒng)分析，以及使用其專利技術(shù)和混合方法生產(chǎn)高質(zhì)量的功能原型。3D打印賦予了我們前所未有的設(shè)計(jì)能力，在品牌設(shè)計(jì)和打印新產(chǎn)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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