三得利公司將3D打印樹脂模具用于飲料瓶吹塑成型

“試制評估時間從每次1.5個月縮短至最短3天，商品設計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，擔負起集團各公司的制造職能，負責從原材料采購、制造、銷售到客戶飲用時為止的整個價值鏈的質(zhì)量保證、生產(chǎn)技術的開發(fā)和引進、制造人才的培養(yǎng)，以及供應鏈整體效率的改善和成本控制等任務。三得利研究開發(fā)生產(chǎn)管理株式會社在公司內(nèi)部組建了專門設計部門，負責概念設計。引進 3D 打印機之后，主管設計師與包裝工程師能利用 3D CAD 圖紙進行討論，使每次試制評估的準確度得以顯著提高。

在三得利飲料包裝的開發(fā)過程中，公司堅持“為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展社會做貢獻”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打印機制作的樹脂模具

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

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，設計非常重要。飲料廠商將概念設計工作外包的情況很常見，但我們公司擁有專門的概念設計部門。必要時，主管設計師與市場營銷人員、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，我認為這是很突出的優(yōu)勢?！?br />

在制造塑料瓶時的“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，從敲定設計到生產(chǎn)線開工，大概需要6至9個月的時間。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行，開發(fā)工作通常也會以此為目標而推進，既要兼顧可追溯性和品質(zhì)提升，又要在有限的開發(fā)時間內(nèi)，達到日益提高的塑料瓶輕量化標準，實現(xiàn)復雜的商品概念設計。為了在這兩方面達到高度平衡，我們面臨著非常嚴峻的考驗。

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 打印機進行數(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，但因為時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”，在談到引進 3D打印機的契機時，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打印機外，該公司還針對電腦仿真技術和切削加工機進行過比較和討論。仿真技術需要較長的計算時間，而且實際的飲料瓶數(shù)據(jù)與計算結(jié)果相比，也存在少許偏差。而使用切削加工機制作模具時，雖然成品本身沒有問題，但CAM及加工機的設定等非常耗時。

利用 3D 打印機制作的樹脂模具，經(jīng)試制后設計完成的塑料瓶

該公司最終選擇了3D打印機的Digital Mold 技術，那么從眾多3D打印機中選擇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，也會對塑料瓶的強度評估和外觀設計評估造成影響。

因此，我們選擇了層壓間距小、后處理程序簡單的Stratasys PolyJet 技術。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)及提升評估準確度
“在引進Objet Eden 260VS 時，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打印機來增加試制次數(shù)的效果。使用傳統(tǒng)模具進行試制評估時，每次大約需要1.5個月，而使用3D打印機制作的樹脂模具，可以縮短至最短3天。并且，在引進 3D 打印機后，我們還在包裝工程師中培養(yǎng)了會使用 3D CAD 的人才，概念設計師也要使用3DCAD。因此，雙方會在試制前使用相同的3DCAD 圖紙進行討論，大幅提高了每次試制評估的準確度。試制評估最快3天就能完成，因此，概念設計師、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物和數(shù)據(jù)，迅速地交流正確信息?！奔犹孟壬f道。

Digital Mold 技術為三得利研究開發(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的各公司，引起了強烈反響?！昂Ｍ夤緦O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這一技術?！鼻锷较壬f道。

3D 打印機的引進已經(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。而且，除了塑料瓶/包裝試制開發(fā)，他們還將關注生產(chǎn)現(xiàn)場的工具、夾具制作等作業(yè)效率的提升。“我們正在考慮今后能否將該技術用于生產(chǎn)設備，利用 3D 打印機，也許能明顯縮短生產(chǎn)交期?！奔犹孟壬f道。

來源：上海金鴻數(shù)碼