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Aug 13, 2023

Pepsico trova un'alternativa innovativa ai costosi utensili in metallo

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La velocità di immissione sul mercato non è mai stata così importante nel settore dei beni di consumo, poiché i proprietari dei marchi mirano a sviluppare nuovi design di bottiglie e confezioni per soddisfare i desideri in continua evoluzione dei clienti. Ma creare attrezzature metalliche convenzionali per lo stampaggio a soffiaggio delle bottiglie è un’operazione costosa e dispendiosa in termini di tempo. Ecco perché Pepsico stava cercando un'alternativa.

I prodotti dell'azienda di bevande Pepsico sono apprezzati dai consumatori più di un miliardo di volte al giorno in più di 200 paesi e territori in tutto il mondo. Il gruppo ha generato oltre 79 miliardi di dollari di ricavi netti nel 2021, guidati da un portafoglio complementare di bevande e cibi convenienti che comprende Lay's, Doritos, Cheetos, Gatorade, Pepsi-Cola, Mountain Dew, Quaker e Soda Stream. Il portafoglio di prodotti Pepsico comprende un'ampia gamma di cibi e bevande piacevoli, tra cui molti marchi iconici che generano più di un miliardo di dollari ciascuno in vendite al dettaglio annuali stimate.

L'azienda alimentare e delle bevande era alla ricerca di un modo per accelerare il time-to-market ottimizzando la produzione di stampi per soffiaggio. Con i metodi convenzionali questo processo può essere piuttosto lungo. Una volta creato un file CAD del progetto della confezione, possono essere necessarie fino a quattro settimane per lavorare un utensile in metallo e altre due settimane per ottenere un'unità di prova per eseguire l'effettivo stampaggio a soffiaggio. Secondo Max Rodriguez, senior manager di Global Packaging R&D, Advanced Engineering and Design, presso il centro di ricerca Valhalla di Pepsico, produrre un singolo set di strumenti metallici potrebbe facilmente costare fino a 10.000 dollari, a seconda della sua complessità.

Ciò ha portato molti a provare ad applicare la stampa 3D per abbreviare questo processo, ma anche i precedenti approcci di utensili rapidi avevano i loro difetti. Ci vorrebbero due o tre giorni per stampare in 3D un singolo strumento di soffiaggio in ABS digitale (un materiale costoso) su una macchina da stampa 3D Polyjet da 250.000 dollari. Anche così, lo strumento risultante non era durevole e poteva produrre solo circa 100 bottiglie prima che lo stampo iniziasse a cedere. Ciò ha spinto Rodriguez e il suo team a esplorare l’utilizzo di un approccio ibrido, combinando parti di uno stampo metallico convenzionale con inserti stampati in 3D.

Questo modello ibrido, brevettato da Pepsico alla fine del 2020, prevede l’utilizzo di un guscio esterno universale in metallo che si adatta alla maggior parte delle attuali macchine per soffiaggio commerciali. L'azienda ha quindi esplorato l'utilizzo della produzione additiva per stampare solo le parti interne essenziali dello stampo che producono la geometria del prodotto finale. Lavorare con Dynamism ha introdotto il team Pepsico a soluzioni industriali nella stampa 3D che potrebbero soddisfare le loro esigenze.

"Tempi e costi sono ovviamente importanti, ma ancora più importante è avere la capacità di avere la flessibilità necessaria per eseguire una serie di diverse iterazioni di progettazione a un ritmo record in modo da poter valutare le prestazioni in tutte le attività a valle. Questo è davvero ciò che conta ci aiuta ad accelerare", dice Rodriguez. Queste attività a valle includono la conferma delle prestazioni della bottiglia sulle linee di confezionamento, sui distributori automatici e sulla sua rete di distribuzione di Pepsico.

Il gruppo ha scelto xPEEK147 di Nexa 3D di Henkel Loctite per gli inserti per utensili stampati in 3D grazie alla resistenza del materiale e agli impressionanti fattori prestazionali, inclusa la sua temperatura di deflessione termica molto elevata. Sebbene questo approccio ibrido sia indipendente dalla macchina, il che significa che può utilizzare vari tipi di stampanti 3D, Pepsico ha scoperto che la stampante 3D Nexa 3D NXE 400 ultraveloce e ad alto rendimento e le relative prestazioni dei materiali sono ideali per produrre i componenti dello stampo di cui ha bisogno.

Il team ha applicato un supporto di gesso dentale agli inserti stampati per conferire alle cavità dello stampo la resistenza alla compressione necessaria per il soffiaggio fino a una pressione di 40 bar. Ha quindi utilizzato una macchina per soffiaggio stretch Blowscan modificata, su scala di laboratorio, della Blow Moulding Technologies (BMT) con sede nell’Irlanda del Nord per produrre le bottiglie vere e proprie. BMT è stato un fornitore di servizi strategici e un partner fidato di Pepsico negli ultimi cinque anni, ha osservato Rodriguez.