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”——三得利研究開發生產管理株式會社SCM 本部包裝材料部課長加堂立樹先生.
三得利
三得利集團以銷售清涼飲料和酒精飲料為主，在全球開展業務，全球年銷售額達 2.6 兆億日元。作為綜合飲料廠商，其規模位居世界第六。其中，清涼飲料的銷售額占一半以上，酒精飲料銷售額略低于 4 成。1899 年，集團作為鳥井商店創立時，便確立了客戶至上的“三得利制造價值觀”和行動指南。該行動指南一直延續至今，并從 2016 年開始成為三得利集團與海外集團企業共同的準則。
2017 年 1 月，三得利研究開發生產管理株式會社成立，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量保證、生產技術的開發和引進、制造人才的培養，以及供應鏈整體效率的改善和成本控制等任務。
有限的開發時間內提高……
三得利研究開發生產管理株式會社在公司內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過程中，公司堅持“為實現可持續發展社會做貢獻”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，重視“飲用品質的提升”，始終將這兩點作為開發的基本原則。
為縮短新塑料瓶試制開發的前置期，使用3D打印機制作的樹脂模具
該公司的塑料瓶設計開發流程在此基礎上展開，首先由市場營銷人員構思商品概念，再由概念設計師將商品概念轉化為設計草圖，然后包裝工程師和產品工程師根據設計草圖集思廣益，以實現商品概念。與此同時，反復進行試制和評估，從而提高設計的完成度。
三得利研究開發生產管理株式會社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勢。”
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
在開發新塑料瓶時，從敲定設計到生產線開工，大概需要6至9個月的時間。新商品的推出或現有商品的更新大多會在春季和秋季進行，開發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提升，又要在有限的開發時間內，達到日益提高的塑料瓶輕量化標準，實現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，三得利研究開發生產管理株式會社開始探討使用 3D 打印機進行數字化制模的方法。“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的前置期。也出現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，我們發現了用樹脂取代金屬，并且可以在公司內部完成制作的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據與計算結果相比，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 公司給予了協助，我親眼見證了通過使用3D打印機來增加試制次數的效果。使用傳統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、產品工程師可以拿著試制品的實物和數據，迅速地交流正確信息。”加堂先生說道。
Digital Mold 技術為三得利研究開發生產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以及海外三得利集團的各公司，引起了強烈反響。“海外公司對極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。”秋山先生說道。
3D 打印機的引進已經證明對于縮短包裝開發周期有顯著效果，所以該公司考慮今后也會向酒精飲料和其他事業部門推廣這一技術。而且，除了塑料瓶/包裝試制開發，他們還將關注生產現場的工具、夾具制作等作業效率的提升。“我們正在考慮今后能否將該技術用于生產設備，利用 3D 打印機，也許能明顯縮短生產交期。”加堂先生說道。
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