与传统的金属模具相比，百事可乐使用3D打印机提高瓶模制造速度、降低成本并扩大灵活性。
在快消品领域，上市速度从未像现在这样重要——品牌只有持续开发新包装设计，满足不断变化的客户需求，才能在激烈的竞争中脱颖而出。
百事可乐饮料瓶的设计开发流程从纸质到数字化到3D打印原型，再到采用3D打印模具以生产功能性原型瓶。（图片来源：百事可乐）
传统金属模具制造又贵又费时然而，包装设计变更的成本很高，尤其是在瓶装饮料行业。百事可乐公司位于纽约州的研发园区为了新款饮料瓶的吹塑成型采用传统金属模具，常常需要数周的等待和数千美元的成本。“百事可乐可以花费高达10,美元来生产单个金属模具组，具体取决于其复杂性。”百事可乐研究中心全球包装研发、先进工程和设计高级经理MaxRodriguez说。
吹瓶模具传统上是用金属加工而成的，这是一种比3D打印更慢、更昂贵的工艺（图片来源：Ingersoll）
他表示一旦瓶子完成数字化设计，使用传统制造方法加工金属模具最多需要4周时间，然后需要额外两周时间才能获得试验装置来进行原型的吹塑成型。
3D打印模具加速产品开发周期为了通过降低原型生产的时间和成本，以便更快将新产品推向市场，Rodriguez几年前开始使用3D打印机。
尽管3D打印机在制作设计原型方面表现出色，但早期的3D打印模具在耐用性稍有不足——一套3D打印模具只能用来生产个瓶子。为了提高3D打印模具的使用效率，Rodriguez及其团队探索使用混合方法，将传统金属模具的部件与3D打印插件相结合。
该混合模型已被百事可乐公司与年申请获得专利，它采用了适合大部分商用吹塑机的金属外模壳，那些能够决定瓶子几何形状的模具内部部件则采用3D打印加工而成。
百事可乐采用3D打印模具加速产品开发。（图片来自Nexa3D）
百事可乐团队与芝加哥的增材制造技术分销商Dynamism合作，探索能够满足其尺寸和材料要求的工业3D打印解决方案。
据介绍，在年至年期间，Rodriguez在第三方使用中试工厂规模的吹塑机进行测试，单个混合模具每小时可生产至个瓶子。模块化模具组的概念得到验证，但材料的耐用性仍然是一个挑战。
“在吹塑模具热定形应用中，通常将模具加热到约C的温度。材料能够承受40巴的打击压力也很重要。”Rodriguez说。他表示三年前开始研究这种混合模具的时候，唯一可行的材料解决方案是氰酸酯。“不过从那时候起，汉高乐泰和巴斯夫等主要材料供应商也加快增材制造应用的材料开发。汉高大约一年前推出了XPEEK材料，它包含了氰酸酯的多项优势。”
在Nexa3DNXE上使用汉高xPEEK-Black材料进行3D打印的瓶子模具（图片来源：Nexa3D）
该团队将牙石背衬应用到3D打印的嵌件上，以使模腔具有吹塑压力所需的抗压强度。他们使用来自北爱尔兰BlowMoldingTechnologies公司的改进型实验室专用Blowscan拉伸吹塑机来生产测试瓶。
Rodriguez说，在过去的几个月里，百事可乐一直在使用其混合模具生产瓶子。“时间和成本显然很重要，但更重要的是能够灵活地以创纪录的速度运行多个不同的设计造型，以便我们能够评估所有下游活动的性能，这将有利于加速新包装的上市。”这些下游活动包括确认瓶子在百事可乐的包装线、自动售货机以及整个分销网络中的使用体验。
百事公司研发中心的吹塑试验数据显示，采用3D打印模具生产的样品与采用金属模具生产的样品相媲美。
为了验证模具与3D打印机使用型号无关，Rodriguez还在CarbonM2打印机StratasysJ55和MarkforgedX5都进行模具的3D打印，最终选择Nexa3DNXE打印机以及汉高乐泰的xPEEK材料。
Rodriguez认为NXE足够大，可以同时打印多个模具零件，而且速度很快，从而加快了迭代和生产过程。
年百事可乐重新设计的饮料瓶。（图片来自百事可乐）
成本降低96%，周期加快30%这套混合型模具可在12小时内完成，其中3D打印时间为8小时，后处理或固化时间为4小时。每套模具的成本约为美元。这些混合型模具可用于10,多个瓶子的打样测试，与传统金属工具相比，成本降低了近96%。
“我们预计使用混合型模具可将产品开发周期将加快30%。”Rodriguez说，“然而，这不仅需要3D打印模具，还离不开虚拟分析，两者相互相成才能加快产品开发周期。”
资料来源：本文由“”雅式橡塑网（AdsaleCPRJ.