三得利公司將3D打印樹脂模具用于飲料瓶吹塑成型

“試制評估時(shí)間從每次1.5個(gè)月縮短至最短3天，商品設(shè)計(jì)的完成度也有了飛躍性的提升”——三得利研究開發(fā)生產(chǎn)管理株式會社SCM 本部包裝材料部課長加堂立樹先生.

2017 年 1 月，三得利研究開發(fā)生產(chǎn)管理株式會社成立，擔(dān)負(fù)起集團(tuán)各公司的制造職能，負(fù)責(zé)從原材料采購、制造、銷售到客戶飲用時(shí)為止的整個(gè)價(jià)值鏈的質(zhì)量保證、生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)和引進(jìn)、制造人才的培養(yǎng)，以及供應(yīng)鏈整體效率的改善和成本控制等任務(wù)。三得利研究開發(fā)生產(chǎn)管理株式會社在公司內(nèi)部組建了專門設(shè)計(jì)部門，負(fù)責(zé)概念設(shè)計(jì)。引進(jìn) 3D 打印機(jī)之后，主管設(shè)計(jì)師與包裝工程師能利用 3D CAD 圖紙進(jìn)行討論，使每次試制評估的準(zhǔn)確度得以顯著提高。

在三得利飲料包裝的開發(fā)過程中，公司堅(jiān)持“為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展社會做貢獻(xiàn)”的理念，重視“可追溯性”;并從“為客戶提供美味飲料”的宗旨出發(fā)，重視“飲用品質(zhì)的提升”，始終將這兩點(diǎn)作為開發(fā)的基本原則。

為縮短新塑料瓶試制開發(fā)的前置期，使用3D打印機(jī)制作的樹脂模具

該公司的塑料瓶設(shè)計(jì)開發(fā)流程在此基礎(chǔ)上展開，首先由市場營銷人員構(gòu)思商品概念，再由概念設(shè)計(jì)師將商品概念轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)草圖，然后包裝工程師和產(chǎn)品工程師根據(jù)設(shè)計(jì)草圖集思廣益，以實(shí)現(xiàn)商品概念。與此同時(shí)，反復(fù)進(jìn)行試制和評估，從而提高設(shè)計(jì)的完成度。

三得利研究開發(fā)生產(chǎn)管理株式會社SCM 本部包裝材料部課長加堂立樹先生談到：

“在商品開發(fā)過程中，設(shè)計(jì)非常重要。飲料廠商將概念設(shè)計(jì)工作外包的情況很常見，但我們公司擁有專門的概念設(shè)計(jì)部門。必要時(shí)，主管設(shè)計(jì)師與市場營銷人員、包裝工程師、產(chǎn)品工程師可以立即開展面對面的交流，以確定下一步的行動，我認(rèn)為這是很突出的優(yōu)勢。”

在制造塑料瓶時(shí)的“吹塑成型(為制作飲料瓶的中空形狀而采用的塑料加工方法)”工序中，需要樹脂模具能夠承受加熱器熱度和空氣壓力

在開發(fā)新塑料瓶時(shí)，從敲定設(shè)計(jì)到生產(chǎn)線開工，大概需要6至9個(gè)月的時(shí)間。新商品的推出或現(xiàn)有商品的更新大多會在春季和秋季進(jìn)行，開發(fā)工作通常也會以此為目標(biāo)而推進(jìn)，既要兼顧可追溯性和品質(zhì)提升，又要在有限的開發(fā)時(shí)間內(nèi)，達(dá)到日益提高的塑料瓶輕量化標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的商品概念設(shè)計(jì)。為了在這兩方面達(dá)到高度平衡，我們面臨著非常嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

3D打印是最佳解決方案
為此，三得利研究開發(fā)生產(chǎn)管理株式會社開始探討使用 3D 打印機(jī)進(jìn)行數(shù)字化制模的方法。“過去，為了試制塑料瓶，我們會從外部采購鋁制模具。但與金屬模具廠商之間的溝通以及金屬加工等因素總是會拉長開發(fā)的前置期。也出現(xiàn)過雖然有想要試制的飲料瓶形狀，但因?yàn)闀r(shí)間限制而不得不放棄的情況。在摸索如何縮短前置期的過程中，我們發(fā)現(xiàn)了用樹脂取代金屬，并且可以在公司內(nèi)部完成制作的3D打印機(jī)”，在談到引進(jìn) 3D打印機(jī)的契機(jī)時(shí)，該公司 SCM 本部包裝材料部的秋山高志先生如此說道。

通過 3D 打印機(jī)制作的樹脂模具，制作塑料瓶試制品

為縮短前置期，除3D打印機(jī)外，該公司還針對電腦仿真技術(shù)和切削加工機(jī)進(jìn)行過比較和討論。仿真技術(shù)需要較長的計(jì)算時(shí)間，而且實(shí)際的飲料瓶數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果相比，也存在少許偏差。而使用切削加工機(jī)制作模具時(shí)，雖然成品本身沒有問題，但CAM及加工機(jī)的設(shè)定等非常耗時(shí)。

利用 3D 打印機(jī)制作的樹脂模具，經(jīng)試制后設(shè)計(jì)完成的塑料瓶

該公司最終選擇了3D打印機(jī)的Digital Mold 技術(shù)，那么從眾多3D打印機(jī)中選擇Stratasys 產(chǎn)品的原因又是什么呢?

“在制造塑料瓶的吹塑成型(為制作飲料瓶的中空形狀而采用的塑料加工方法)工序中，模具必須承受成型時(shí)加熱器的熱度和空氣壓力。此外，雖然是試制，但如果模具表面不夠光滑，也會對塑料瓶的強(qiáng)度評估和外觀設(shè)計(jì)評估造成影響。

因此，我們選擇了層壓間距小、后處理程序簡單的Stratasys PolyJet 技術(shù)。鑒于豐富的樹脂種類和出色的成型速度，我們最終選擇了Objet Eden 260VS。”秋山先生說道。

增加試制次數(shù)及提升評估準(zhǔn)確度
“在引進(jìn)Objet Eden 260VS 時(shí)，Stratasys 公司的銷售合作伙伴Altech 公司給予了協(xié)助，我親眼見證了通過使用3D打印機(jī)來增加試制次數(shù)的效果。使用傳統(tǒng)模具進(jìn)行試制評估時(shí)，每次大約需要1.5個(gè)月，而使用3D打印機(jī)制作的樹脂模具，可以縮短至最短3天。并且，在引進(jìn) 3D 打印機(jī)后，我們還在包裝工程師中培養(yǎng)了會使用 3D CAD 的人才，概念設(shè)計(jì)師也要使用3DCAD。因此，雙方會在試制前使用相同的3DCAD 圖紙進(jìn)行討論，大幅提高了每次試制評估的準(zhǔn)確度。試制評估最快3天就能完成，因此，概念設(shè)計(jì)師、市場營銷人員、包裝工程師、產(chǎn)品工程師可以拿著試制品的實(shí)物和數(shù)據(jù)，迅速地交流正確信息。”加堂先生說道。

Digital Mold 技術(shù)為三得利研究開發(fā)生產(chǎn)管理株式會社帶來了巨大成功，這一消息立即傳到了日本國內(nèi)以及海外三得利集團(tuán)的各公司，引起了強(qiáng)烈反響�！昂Ｍ夤�司對極短的試制周期尤其感興趣，美國的Beam Suntory、歐洲的 Orangina Schweppes 等紛紛表示希望立即引進(jìn)這一技術(shù)。”秋山先生說道。

3D 打印機(jī)的引進(jìn)已經(jīng)證明對于縮短包裝開發(fā)周期有顯著效果，所以該公司考慮今后也會向酒精飲料和其他事業(yè)部門推廣這一技術(shù)。而且，除了塑料瓶/包裝試制開發(fā)，他們還將關(guān)注生產(chǎn)現(xiàn)場的工具、夾具制作等作業(yè)效率的提升�！拔覀冋�在考慮今后能否將該技術(shù)用于生產(chǎn)設(shè)備，利用 3D 打印機(jī)，也許能明顯縮短生產(chǎn)交期�！奔犹孟壬�說道。

來源：上海金鴻數(shù)碼