Van CAD naar gebruiksklaar onderdeel in 48 uur: PepsiCo verlaagt matrijskosten en cyclustijden met behulp van NXE 400

Consumenten genieten meer dan een miljard keer per dag van de producten van PepsiCo in meer dan 200 landen en gebieden over de hele wereld. PepsiCo behaalde in 2021 een netto-omzet van meer dan 79 miljard dollar, dankzij een assortiment dranken en kant-en-klaarmaaltijden waaronder Lay’s, Doritos, Cheetos, Gatorade, Pepsi-Cola, Mountain Dew, Quaker en SodaStream. Het productassortiment van PepsiCo omvat een breed scala aan heerlijke voedingsmiddelen en dranken, waaronder veel iconische merken, elk met een geschatte jaarlijkse detailhandelsomzet van meer dan $ 1 miljard.

Snelheid om producten op de markt te brengen is nog nooit zo belangrijk geweest in de consumptiegoederenindustrie, omdat merkeigenaren ernaar streven nieuwe fles- en verpakkingsontwerpen te ontwikkelen om te voldoen aan de steeds veranderende eisen van de consument. De productie van conventionele metalen matrijzen voor het blazen van flessen is echter een dure en tijdrovende onderneming. Zodra er een CAD-bestand van het verpakkingsontwerp is gemaakt, kan het tot vier weken duren voordat er een metalen gereedschap is geproduceerd en nog eens twee weken voordat er een proefmodel beschikbaar is voor het eigenlijke blaasgieten. Volgens Max Rodriguez, Senior Manager van Global Packaging R&D, Advanced Engineering and Design, bij PepsiCo’s Valhalla Research Centre, kan de productie van een enkele metalen gereedschapsset al snel $10.000 kosten, afhankelijk van de complexiteit.

Dit heeft ertoe geleid dat velen 3D-printen zijn gaan gebruiken om dit proces te verkorten, maar eerdere snelle gereedschapsmethoden hadden ook hun tekortkomingen. Het duurde twee tot drie dagen om een enkele blaasmatrijs te printen van Digital ABS (een duur materiaal) op een $250.000 kostende PolyJet 3D-printmachine. De mal was echter niet erg duurzaam en kon slechts ongeveer 100 flessen produceren voordat de mal het begaf. Dit bracht Rodriguez en zijn team ertoe om een hybride benadering te onderzoeken waarbij delen van een conventionele metalen mal worden gecombineerd met 3D-geprinte inzetstukken.

Max Rodriguez, Senior Manager voor wereldwijde verpakkingen
R&D, hoogwaardige technologie en ontwerp, PepsiCo

PepsiCo Inc.

Verpakking van consumptiegoederen, voedingsmiddelen en dranken

• Nexa3D NXE 400-printer
• xPEEK147 door Henkel Loctite

Met behulp van zijn gepatenteerde technologie en een hybride aanpak gebruikt PepsiCo additive manufacturing als een enabler voor verschillende aspecten van flesontwikkeling – om prestatiesimulatie, geavanceerde systeemanalyse en de productie van hoogwaardige, functionele prototypes te versnellen en te verbeteren.

• Verkorting van de ontwikkelingstijd voor prototype-tools van 4 weken naar 48 uur
• Kostenverlaging voor prototypegereedschap van $10.000 naar $350 per matrijzenset
• Duurzame matrijzen maken die meer dan 10.000 flessen per matrijs kunnen produceren
• Maakt meerdere ontwerpiteraties mogelijk om tijdige beoordeling van downstreamactiviteiten mogelijk te maken

PepsiCo koos Nexa3D’s xPEEK147 van Henkel Loctite voor de 3D-geprinte matrijsinserts vanwege de sterkte van het materiaal en de indrukwekkende prestatiefactoren, waaronder de zeer hoge warmteafbuigingstemperatuur. Deze hybride aanpak is machineonafhankelijk, d.w.z. er kunnen verschillende soorten 3D-printers worden gebruikt. PepsiCo heeft ontdekt dat de ultrasnelle Nexa3D NXE 400 3D-printer met hoge doorvoer en de bijbehorende materiaaluitvoer ideaal zijn voor het produceren van de vereiste vormonderdelen.

Een complete matrijzenset kan in 12 uur worden geproduceerd, waarbij 8 uur nodig is voor het 3D-printen en 4 uur voor het uitharden. Deze hybride matrijzen kunnen vervolgens met succes worden gebruikt voor meer dan 10.000 flessen voordat ze het begeven – tegen een kostenbesparing tot 96% in vergelijking met conventionele metalen matrijzen.