Vom CAD zum einsatzbereiten Teil in 48 Stunden: PepsiCo senkt Werkzeugkosten und Zykluszeiten mit Hilfe von NXE 400

PepsiCo arbeitete mit dem Nexa3D-Partner Dynamism zusammen, um den NXE 400 und das xPEEK147-Material als ideal für ihre Blasformanwendung zu validieren, bei der es auf Geschwindigkeit und Haltbarkeit ankommt.

PepsiCo-Marke findet die beste Alternative zu teurem, zeitaufwändigem konventionellem Metallwerkzeugbau

PepsiCo-Produkte werden von Verbrauchern mehr als eine Milliarde Mal pro Tag in mehr als 200 Ländern und Territorien auf der ganzen Welt genossen. PepsiCo erwirtschaftete im Jahr 2021 einen Nettoumsatz von mehr als 79 Mrd. USD, angetrieben durch ein Portfolio von Getränken und Fertiggerichten, das Lay’s, Doritos, Cheetos, Gatorade, Pepsi-Cola, Mountain Dew, Quaker und SodaStream umfasst. Das Produktportfolio von PepsiCo umfasst eine breite Palette an genussvollen Lebensmitteln und Getränken, darunter viele ikonische Marken, die jeweils einen geschätzten Jahresumsatz von mehr als 1 Milliarde US-Dollar im Einzelhandel erzielen.

Herausforderung

Eine schnelle Markteinführung war in der Konsumgüterbranche noch nie so wichtig wie heute, da die Markeninhaber bestrebt sind, neue Flaschen- und Verpackungsdesigns zu entwickeln, um die sich ständig ändernden Kundenwünsche zu erfüllen. Die Herstellung herkömmlicher Metallwerkzeuge für das Blasformen von Flaschen ist jedoch ein teures und zeitaufwändiges Unterfangen. Sobald eine CAD-Datei des Verpackungsdesigns erstellt ist, kann es bis zu vier Wochen dauern, bis ein Metallwerkzeug hergestellt ist, und dann noch einmal zwei Wochen, bis eine Probeeinheit für das eigentliche Blasformen zur Verfügung steht. Laut Max Rodriguez, Senior Manager of Global Packaging R&D, Advanced Engineering and Design, im Valhalla-Forschungszentrum von PepsiCo, kann die Herstellung eines einzigen Metallwerkzeugsatzes je nach Komplexität leicht bis zu 10.000 US-Dollar kosten.

Dies hat viele dazu veranlasst, den 3D-Druck einzusetzen, um diesen Prozess zu verkürzen, aber frühere Rapid-Tooling-Ansätze hatten auch ihre Unzulänglichkeiten. Es dauerte zwei bis drei Tage, um ein einzelnes Blasformwerkzeug aus Digital ABS (einem teuren Material) auf einer 250.000 $ teuren PolyJet 3D-Druckmaschine zu drucken. Dennoch war das Werkzeug nicht sehr haltbar und konnte nur etwa 100 Flaschen produzieren, bevor die Form versagte. Dies veranlasste Rodriguez und sein Team, einen hybriden Ansatz zu untersuchen, bei dem Teile einer herkömmlichen Metallform mit 3D-gedruckten Einsätzen kombiniert werden.

“Zeit und Kosten sind natürlich wichtig, aber noch wichtiger ist es, die Flexibilität zu haben, eine Reihe verschiedener Design-Iterationen in einem Rekordtempo durchlaufen zu können, damit wir die Leistung in allen nachgelagerten Aktivitäten bewerten können. Das ist es, was uns wirklich hilft, Verpackungsdesign und -entwicklung zu beschleunigen.

Max Rodriguez, Senior Manager für globale Verpackung
F&E, Hochtechnologie und Design, PepsiCo

Kunde

PepsiCo Inc.

Industrie

Konsumgüterverpackungen, Lebensmittel und Getränke

Produkte

  • Nexa3D NXE 400 Drucker
  • xPEEK147 by Henkel Loctite

Anwendung

Unter Anwendung seiner patentierten Technologie und eines hybriden Ansatzes setzt PepsiCo die additive Fertigung als Enabler für verschiedene Aspekte der Flaschenentwicklung ein – zur Beschleunigung und Verbesserung der Leistungssimulation, der fortgeschrittenen Systemanalyse und der Herstellung hochwertiger, funktionaler Prototypen.

Vorteile

  • Verkürzung der Entwicklungszeit für Prototypenwerkzeuge von 4 Wochen auf 48 Stunden
  • Senkung der Kosten für Prototypenwerkzeuge von 10.000 $ auf 350 $ pro Formsatz
  • Erstellung von langlebigen Werkzeugen, die mehr als 10.000 Flaschen pro Form produzieren können
  • Ermöglicht mehrere Design-Iterationen, um eine rechtzeitige Überprüfung der nachgelagerten Aktivitäten zu ermöglichen

Nutzen

Mehr als 10.000 Flaschen bei 96%iger Kostenreduzierung

PepsiCo wählte für die 3D-gedruckten Werkzeugeinsätze Nexa3Ds xPEEK147 von Henkel Loctite aufgrund der Festigkeit und der beeindruckenden Leistungsfaktoren des Materials, einschließlich seiner sehr hohen Wärmeformbeständigkeit. Dieser hybride Ansatz ist maschinenunabhängig, d. h. es können verschiedene Arten von 3D-Druckern verwendet werden. PepsiCo hat festgestellt, dass der ultraschnelle, durchsatzstarke Nexa3D NXE 400 3D-Drucker und die damit verbundene Materialleistung ideal für die Herstellung der benötigten Formkomponenten sind.

Ein kompletter Formsatz kann in 12 Stunden hergestellt werden, wobei 8 Stunden für den 3D-Druck und 4 Stunden für die Aushärtung benötigt werden. Diese in Hybridbauweise hergestellten Formen können dann erfolgreich für mehr als 10.000 Flaschen verwendet werden, bevor sie versagen – und das bei einer Kostenreduzierung von bis zu 96 % im Vergleich zu herkömmlichen Metallwerkzeugen.