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Dal CAD al pezzo finito in 48 ore: stampi realizzati in 3D con tempistiche ultraveloci PepsiCo

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L’AZIENDA

PepsiCo: riduzione dei costi e dei tempi di sviluppo delle bottiglie grazie alla stampa 3D

Combinando la sua tecnologia brevettata e un nuovo approccio ibrido, PepsiCo utilizza la produzione additiva come catalizzatore in vari aspetti dello sviluppo delle bottiglie, accelerando e migliorando la simulazione delle prestazioni, l’analisi avanzata dei sistemi e la produzione di prototipi funzionali di alta qualità.

I prodotti PepsiCo sono consumati più di un miliardo di volte al giorno in oltre 200 paesi e territori in tutto il mondo. Il portafoglio prodotti di PepsiCo comprende un’ampia gamma di prodotti popolari, tra cui molti marchi iconici che generano ciascuno più di 1 miliardo di dollari di vendite annuali.

L'esigenza

Mai come oggi il time-to-market è stato un aspetto tanto cruciale nel settore dei beni di consumo. I responsabili del brand PepsiCo cercano di sviluppare sempre più rapidamente nuovi design di bottiglie e imballaggi per soddisfare le esigenze dei clienti in continua e rapida evoluzione.

Tuttavia, la creazione di attrezzature metalliche convenzionali per il soffiaggio delle bottiglie è un’operazione costosa e lunga. Una volta creato un file CAD della confezione, possono essere necessarie fino a quattro settimane per lavorare un utensile metallico e altre due settimane per ottenere un pezzo di prova per il soffiaggio vero e proprio. La produzione di un singolo set di attrezzature in metallo può costare fino a 10.000 dollari, a seconda della sua complessità.

Ed è proprio la riduzione dei tempi che aveva già portato aziende del settore a cercare di applicare la stampa 3D. Tuttavia, nella realizzazione di stampi, per PepsiCo, i precedenti approcci di attrezzaggio rapido con la stampa 3D avevano avuto dei difetti. Ci volevano due o tre giorni per stampare in 3D un singolo utensile di soffiaggio in Digital ABS (un materiale costoso) su una macchina di stampa 3D PolyJet da 250.000 dollari. Purtroppo, però, il pezzo risultante non era durevole e poteva produrre solo circa 100 bottiglie prima che lo stampo iniziasse a deteriorarsi.

La risposta

“I tempi e i costi sono ovviamente importanti. Ma questo non basta. Ciò che è più importante è la possibilità di passare attraverso una serie di diverse iterazioni di progettazione in tempi record, al fine di valutare le prestazioni ottenute in tutte le attività a valle. È questo che ci aiuta ad accelerare il tutto”, afferma Max Rodriguez, direttore senior della divisione R&S, ingegneria avanzata e design del packaging globale di PepsiCo.

Questo aspetto ha spinto Max Rodriguez e la sua squadra a esplorare l’uso di un approccio ibrido, che combina parti di uno stampo metallico convenzionale con inserti stampati in 3D.

Il design ibrido, brevettato da PepsiCo nel 2020, prevede l’utilizzo di uno stampo esterno universale in metallo, che si adatta alla maggior parte delle attuali macchine di soffiaggio commerciali. PepsiCo ha quindi esplorato la possibilità di utilizzare la produzione additiva per stampare solo le parti interne essenziali dello stampo e che danno la geometria del prodotto finale. La collaborazione con Dynamism ha permesso ai team di PepsiCo di trovare soluzioni di stampa 3D industriale in grado di soddisfare le sue esigenze. PepsiCo ha scelto Henkel Loctite xPEEK147 di Nexa3D per gli inserti degli stampi realizzati in 3D per i suoi fattori di resistenza e di prestazione del materiale, tra cui l’elevatissima temperatura di deflessione termica.

 

 

Sebbene questo approccio ibrido sia indipendente dalla macchina, il che significa che può essere utilizzato con diversi tipi di stampanti 3D, PepsiCo ha scoperto che la stampante Nexa3D NXE 400, ultraveloce e ad alta produttività, e le prestazioni dei materiali che la accompagnano, erano ideali per produrre i componenti dello stampo richiesti.

Con questo nuovo sistema integrato con la stampa 3D è possibile produrre un lotto completo di stampi in 12 ore, di cui 8 ore di stampa 3D e 4 ore di polimerizzazione.

Questi stampi ibridi possono essere utilizzati per oltre 10.000 bottiglie, con una riduzione dei costi fino al 96% rispetto agli stampi metallici tradizionali. I team hanno applicato un supporto in pietra dentale agli inserti stampati per conferire alle cavità dello stampo la resistenza alla compressione necessaria per il soffiaggio con una pressione fino a 40 bar.

Per produrre le bottiglie, il gruppo di PespiCo ha poi utilizzato una macchina di stiro-soffiaggio BLOWscan della Blow Moulding Technologies (BMT), con sede in Irlanda del Nord. BMT è un fornitore di servizi strategici e un partner di fiducia di PepsiCo da cinque anni. La macchina è stata consegnata a Valhalla all’inizio di quest’anno e da qualche mese produce quotidianamente bottiglie con il suo approccio di utensili ibridi.

 

I vantaggi ottenuti grazie alla stampa 3D

  • Riduzione dei tempi di sviluppo dei prototipi da 4 settimane a 48 ore.

  • Riduzione dei costi di attrezzaggio dei prototipi da 10.000 a 350 dollari per lotto di stampi.

  • Creazione di attrezzature durevoli in grado di produrre oltre 10.000 bottiglie per stampo.

  • Produzione di più iterazioni di progettazione per consentire la verifica tempestiva delle attività a valle.

I controlli a valle comprendono la conferma delle prestazioni della bottiglia sulle linee di confezionamento, nei distributori automatici e nella rete di distribuzione di PepsiCo. Il nuovo processo “facilita la nostra capacità di convalidare anche i nostri strumenti virtuali, poiché ora siamo in grado di collegarli ai risultati fisici”, aggiunge Max Rodriguez. Questo aiuta PepsiCo nel suo lavoro di caratterizzazione dei materiali, analisi delle prestazioni e test fisici. “Con l’utilizzo di queste risorse, ci aspettiamo che il nostro ciclo di sviluppo migliori del 30%“.

La stampante 3D a fotopolimeri NXE 400

 

Con un volume di stampa senza precedenti di 16 litri, che misura 27,5 cm x 16 cm x 40 cm (2,5 volte più grande delle macchine tradizionali), un’ottimizzazione intelligente e la rivoluzionaria tecnologia LSPc brevettata da Nexa3D, NXE 400 è la stampante perfetta per qualsiasi applicazione. Scoprite cosa può fare per la vostra azienda la stampante 3D industriale più veloce del mondo.

3DZ è rivenditore autorizzato di Nexa 3D e di NXE 400. Questa stampante dispone di una gamma di materiali davvero ampia, realizzata in collaborazione con le più prestigiose aziende della chimica, per poter offrire soluzioni per le più svariate applicazioni di ogni tipo di settore industriale.

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3DZ è un rivenditore ufficiale delle stampanti NEXA3D e delle migliori marche di stampanti 3D e software. Con 10 anni di esperienza nel settore e oltre 2700 stampanti installate, offriamo un servizio di assistenza tecnica in tutta Italia. 3DZ aiuta le aziende a introdurre il 3D nel loro processo produttivo. Vuoi saperne di più? Contattaci

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