Blog

Aug 13, 2023

Pepsico encuentra una alternativa innovadora a las costosas herramientas de metal

Proveedores relacionados La velocidad de comercialización nunca ha sido más importante para el consumidor

Proveedores relacionados

La velocidad de comercialización nunca ha sido más importante en el sector de los bienes de consumo, ya que los propietarios de las marcas tienen como objetivo desarrollar nuevos diseños de botellas y envases para abordar los deseos siempre cambiantes de los clientes. Pero crear herramientas metálicas convencionales para el moldeo por soplado de botellas es una propuesta costosa y que requiere mucho tiempo. Por eso Pepsico buscaba una alternativa.

Los consumidores disfrutan de los productos de la empresa de bebidas Pepsico más de mil millones de veces al día en más de 200 países y territorios de todo el mundo. El grupo generó más de 79 mil millones de dólares en ingresos netos en 2021, impulsados ​​por una cartera complementaria de bebidas y alimentos convenientes que incluye Lay's, Doritos, Cheetos, Gatorade, Pepsi-Cola, Mountain Dew, Quaker y Soda Stream. La cartera de productos de Pepsico incluye una amplia gama de alimentos y bebidas agradables, incluidas muchas marcas icónicas que generan más de mil millones de dólares cada una en ventas minoristas anuales estimadas.

La empresa de alimentos y bebidas buscaba una manera de acelerar la velocidad de comercialización optimizando la producción de moldes de soplado. Con los métodos convencionales, este proceso puede ser bastante largo. Una vez que se crea un archivo CAD del diseño del paquete, puede tomar hasta cuatro semanas mecanizar una herramienta de metal y luego dos semanas más obtener una unidad de prueba para hacer el moldeo por soplado real. También podría costar fácilmente hasta 10.000 dólares producir un solo juego de herramientas de metal dependiendo de su complejidad, según Max Rodríguez, gerente senior de Investigación y Desarrollo de Empaques Globales, Ingeniería y Diseño Avanzado, en el centro de investigación Valhalla de Pepsico.

Esto ha llevado a muchos a intentar aplicar la impresión 3D para acortar este proceso, pero los enfoques anteriores de herramientas rápidas también tenían sus deficiencias. Llevaría de dos a tres días imprimir en 3D una sola herramienta de moldeo por soplado de ABS digital (un material costoso) en una máquina de impresión 3D Polyjet de 250 000 dólares. Aun así, la herramienta resultante carecía de durabilidad y solo podía producir unas 100 botellas antes de que el molde comenzara a fallar. Esto llevó a Rodríguez y su equipo a explorar el uso de un enfoque híbrido, combinando partes de un molde de metal convencional con insertos impresos en 3D.

Este modelo híbrido, que Pepsico patentó a fines de 2020, implica el uso de una carcasa de molde exterior de metal universal que se adapta a la mayoría de las máquinas comerciales de moldeo por soplado en la actualidad. Luego, la empresa exploró el uso de la fabricación aditiva para imprimir solo las partes internas esenciales del molde que producen la geometría del producto final. Trabajar con Dynamism introdujo al equipo de Pepsico a soluciones industriales en impresión 3D que podrían cumplir con sus requisitos.

"El tiempo y el costo obviamente son importantes, pero más importante es tener la capacidad de tener la flexibilidad para ejecutar varias iteraciones de diseño diferentes a un ritmo récord para que podamos evaluar el rendimiento en todas las actividades posteriores. Eso es realmente lo que nos ayuda a acelerar", dice Rodríguez. Estas actividades posteriores incluyen la confirmación del rendimiento de la botella en las líneas de envasado, las máquinas expendedoras y la red de distribución de Pepsico.

El grupo eligió xPEEK147 de Nexa 3D de Henkel Loctite para las inserciones de herramientas impresas en 3D debido a la resistencia del material y los impresionantes factores de rendimiento, incluida su temperatura de deflexión térmica muy alta. Si bien este enfoque híbrido es independiente de la máquina, lo que significa que puede usar varios tipos de impresoras 3D, Pepsico descubrió que la impresora 3D Nexa 3D NXE 400 ultrarrápida y de alto rendimiento y el rendimiento del material que la acompaña son ideales para producir los componentes del molde que necesita.

El equipo aplicó una base de yeso dental a las inserciones impresas para dar a las cavidades del molde la resistencia a la compresión necesaria para el moldeo por soplado a una presión de hasta 40 bares. A continuación, utilizó una máquina de moldeo por estirado-soplado Blowscan modificada a escala de laboratorio de Blow Molding Technologies (BMT), con sede en Irlanda del Norte, para producir las botellas reales. BMT ha sido un proveedor de servicios estratégicos y un socio de confianza para Pepsico durante los últimos cinco años, señaló Rodríguez.

Pepsico recibió en Valhalla la rediseñada máquina de moldeo por soplado y estirado a escala de laboratorio Blowscan a principios de este año, dijo, y ha estado produciendo botellas a diario utilizando su enfoque de herramientas híbridas durante los últimos meses.

Este enfoque "también facilita nuestra capacidad de validar nuestras herramientas virtuales porque ahora podemos emparejarlas con resultados físicos", agregó. Esto ayuda a la empresa en su trabajo de caracterización de materiales, análisis de rendimiento y pruebas físicas. "A través del uso de estas capacidades", dice Rodríguez, "esperamos que nuestro ciclo de desarrollo mejore en un 30 por ciento".

Se puede hacer un conjunto completo de moldes en doce horas, con ocho horas de tiempo de impresión 3D y cuatro horas de curado. Estos moldes de fabricación híbrida se pueden usar con éxito para más de 10 000 botellas antes de fallar, con una reducción de costos de hasta el 96 % en comparación con las herramientas de metal tradicionales.

(DNI:48406232)