درحال حاضر در مقایسه با ابزارآلات فلزی سنتی، شرکت پپسی با روی آوردن به خرید پرینتر سه بعدی برای ساخت قالب بطری،روند کار وتولید آن را سرعت می بخشد،هزینه ها را کاهش می‌دهد و انعطاف‌پذیری را افزایش می‌دهد.
سرعت ورود محصولات به بازار هرگز در بخش کالاهای مصرفی مهم نبوده است، زیرا درحال حاضر برندها قصد دارند طرح های بسته‌بندی جدیدی را برای رسیدگی به خواسته های مشتری که دائم در حال تغییر است ایجاد کنند و خود را از رقبا متمایز سازند.
اما تغییر در طراحی بسته بندی، به ویژه در صنعت نوشیدنی های بطری، هزینه بر است. ایجاد یک ابزار فلزی معمولی برای قالب‌گیری بطری‌ها در شرکت پپسی در والهالا و نیویورک به معنای هفته‌ها انتظار و هزینه های گزاف بود.
به گفته مکس رودریگز، مدیر ارشد تحقیق و توسعه بسته بندی جهانی، مهندسی و طراحی پیشرفته در مرکز تحقیقات پپسی، پپسی کو می تواند تا 10000 دلار برای تولید یک مجموعه ابزار قالب فلزی صرف کند.
هنگامی که طراحی دیجیتالی یک بطری ایجاد شد، چهار هفته طول می‌کشد تا یک قالب فلزی با استفاده از ساخت معمولی ماشین کاری شود، و سپس دو هفته دیگر طول می‌کشد تا یک واحد آزمایشی برای انجام قالب‌گیری نمونه‌های اولیه انجام شود.
رودریگز برای اینکه محصولات جدید را سریع تر به بازار عرضه کند، از طریق کاهش زمان و هزینه نمونه های اولیه، چند سال پیش کار خود را با چاپگرهای سه بعدی آغاز کرد.
اگرچه پرینتر های سه بعدی در تولید نمونه های اولیه طراحی بسیار موفق بودند، اما تلاش های اولیه برای قالب پرینت سه بعدی دوام نداشت. زمانی که قالب‌های پرینت سه بعدی در ماشین‌های قالب گیری بادی استفاده می‌شد، آنها می‌توانستند تنها حدود 100 بطری را قبل از شروع از کار افتادن قالب تولید کنند. این امر رودریگز و تیمش را به فکر انداخت تا با استفاده از یک رویکرد ترکیبی، بخش هایی از یک قالب فلزی معمولی را با درج‌های پرینت سه‌بعدی کاوش کنند.
این مدل هیبریدی، که پپسی کو در اواخر سال 2020 اختراع کرد، شامل یک پوسته قالب بیرونی فلزی جهانی است که در بیشتر ماشین های قالب‌گیری تجاری قرار می‌گیرد. پپسی سپس با استفاده از ساخت افزودنی برای چاپ تنها بخش های ضروری داخل قالب را کاوش کرد.
تیم پپسی با همکاری شرکت تولید افزودنی مستقر در شیکاگو، (Dynamism) ، راه حل‌های صنعتی چاپ سه بعدی را بررسی کرد که می‌تواند نیازهای آنها را هم برای اندازه و هم برای مواد برآورده کند.
داگلاس کرون، مدیر عامل Dynamismمی‌گوید: «رابطه ما با پپسی سال ها پیش با چاپگرهای سه بعدی برای نمونه سازی طراحی آن ها آغاز شد. زمانی که نیازهای آنها به کاربردهای صنعتی تبدیل شد، چاپگر های سه بعدی را به آنها معرفی کردیم که برای تولید قطعات صنعتی طراحی شده بودند.
در بین سال‌های 2020 و 2022، رودریگز آزمایش‌های اثبات را با یک قالب‌گیر ضربه‌ای در یک کارخانه آزمایشی انجام داد، بطری‌ها را با سرعت 600 تا 800 بطری در ساعت، با یک قالب هیبریدی تکی اجرا کرد. مفهوم مجموعه قالب مدولار موفقیت آمیز بود، اما دوام مواد همچنان یک چالش بود.
رودریگز می‌گوید: «هنگام برخورد با راه‌حلی برای تولید ابزار قالب با استفاده از ساخت افزودنی، ما بر روی شناسایی ماده‌ای متمرکز بودیم که در برابر شرایط قالب‌گیری که معمولاً در محیط تولید ما یافت می‌شود، مقاومت کند. در کاربردهای ست حرارتی قالب ، در صنعت گرم کردن قالب ها تا دمای حدود 140 درجه سانتی گراد رایج است. همچنین مهم است که این ماده بتواند فشار 40 بار را تحمل کند.
تنها راه حل ماده قابل دوام در زمانی که رودریگز تحقیقات خود را در سه سال پیش آغاز کرد، سیانات استر بود. از آن زمان، تامین کنندگان عمده مواد، مانند هنکل لوکتیت و BASF، توسعه مواد خود را برای کاربردهای تولید افزودنی سریع تر کردند. به گفته رودریگز، هنکل ماده XPEEK147خود را حدود یک سال پیش معرفی کرد که چندین مزیت سیانات استر را به همراه داشت.
رودریگز می گوید که پپسی در چند ماه گذشته با استفاده از رویکرد ابزار ترکیبی خود به طور روزانه بطری تولید می کند. زمان و هزینه بدیهی است که مهم هستند، اما مهم تر از آن داشتن انعطاف پذیری برای اجرای تعدادی از تکرارهای مختلف طراحی با سرعتی بی سابقه است تا بتوانیم عملکرد را در تمام فعالیت های پایین دستی ارزیابی کنیم. این واقعاً چیزی است که به ما کمک می کند تا شتاب بگیریم.»
این فعالیت‌های پایین‌دستی شامل تأیید نحوه عملکرد بطری در خطوط بسته‌بندی پپسی، در دستگاه‌های فروش خودکار و در سراسر شبکه توزیع آن است.
آزمایش‌های قالب‌گیری ضربه‌ای در مرکز R&D PepsiCo داده‌هایی را ارائه داد که نشان می‌داد نمونه‌های قالب چاپ سه‌بعدی با نمونه‌های یک قالب فلزی قابل مقایسه هستند.
چاپگر NXE 400 به اندازه‌ای بزرگ است که می‌تواند همزمان چندین قسمت قالب را چاپ کند، به علاوه سریع است، که تکرار و فرآیند تولید را تسریع می‌کند.
یک مجموعه قالب کامل را می توان در 12 ساعت ساخت، با 8 ساعت زمان چاپ سه بعدی و 4 ساعت پردازش کرد. هزینه هر مجموعه قالب حدود 350 دلار است. این قالب های هیبریدی را می توان برای بیش از 10000 بطری قبل از خرابی استفاده کرد. که در نتیجه باعث کاهش تقریباً 96٪ هزینه در مقایسه با ابزار فلزی سنتی می شود.
رودریگز می‌گوید: «با استفاده از این قابلیت‌ها، انتظار داریم چرخه توسعه 30 درصد سریع‌تر باشد.» با این حال، این تنها به توانایی چاپ سه بعدی مجموعه قالب مربوط نمی شود. «قابلیت چاپ سه بعدی با قابلیت تحلیل مجازی ما همراه و در هم آمیخته است.
3dpstar.ir
