Pepsi, la icónica marca de bebidas estadounidense ha incorporado la impresión 3D en su producción. La marca con sede en Nueva York y su socio de Nexa 3D, Dynamism, se unieron para encontrar una solución diferente para mejorar la producción de los nuevos diseños de botellas y envases de los diferentes deseos de producción de los clientes para reducir costes y acelerar la producción.
Con la evolución de la sociedad de consumo, la demanda de los clientes es constante. Esto ha impulsado a marcas como PepsiCo a evolucionar el diseño de producción, con la intención de realizar nuevos diseños de envases para llevar adelante los deseos cambiantes de los clientes y diferenciarse de la competencia.
En un principio la marca trabajaba con herramientas metálicas convencionales para el moldeo por soplado de botellas, pero el principal problema de la fabricación tradicional es que era cara y requería mucho tiempo.
Una vez que se ha creaba el diseño digital de la botella, se tardaba hasta cuatro semanas en mecanizar una herramienta de metal y luego dos semanas más para obtener una unidad de prueba para hacer el moldeado por soplado real de los prototipos. Un proceso muy largo que ha llevado a muchos integrantes de la marca a aplicar la impresión 3D para acortar el proceso.
Por ello, Pepsi recurrió a la fabricación aditiva para reducir costes y acelerar la producción, gracias a la utilización de la impresora 3D NXE 400 y el material XPEEK147, que son ideales para la nueva forma de trabajo.
La elección del modelo hibrido
Aunque la impresión 3D era una opción ideal para producir prototipos de diseño, los primeros prototipos tenían muy poca utilidad y durabilidad. Cuando los moldes impresos en 3D se utilizaban en máquinas de moldeo por soplado, los envases comenzaban a fallar. Esto llevó al equipo a explorar el uso de un enfoque híbrido, combinando parte de un molde de metal convencional con insertos impresos en 3D.
El equipo, a través de la fabricación aditiva se enfocaba en identificar un material que resistiera las condiciones de moldeo por soplado, ya que en este tipo de aplicaciones es común calentar los moldes a una temperatura de 140º.
Este modelo híbrido, que PepsiCo patentó a finales de 2020, implicó 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. Luego, PepsiCo utilizó la fabricación aditiva para imprimir solo las partes internas esenciales del molde que producen la geometría del producto final.
Max Rodríguez, gerente de I+D de ingeniería avanzada y diseño en PepsiCo espera que la compañía pueda crecer alrededor del 30% gracias al modelo híbrido que se patentó en 2020, en el cual se incluye una carcasa de molde de metal universal que se adapta a la mayoría de los moldes por soplado.
La utilización de un nuevo material
Entre 2020 y 2022 procesaron entre 600 y 800 botellas por hora con un molde híbrido, pero la durabilidad de los materiales seguía siendo un desafío. Por ello, PepsiCo eligió el xPEEK 147 de Nexa3D DE Henkel Loctite para las inserciones de herramientas impresas en 3D. Este material tenia una gran resistencia del material y un gran factor de rendimiento con una temperatura de deflexión térmica muy alta. PepsiCo descubrió que la impresora 3D Nexa 3D es ultrarrápida y de alto rendimiento para producir de esta manera, los componentes del molde que necesita.
Moldes de botellas 3D con el material xPEEK 147. Fuente: All3DP
En cuanto a la impresora utilizada, finalmente se eligió la Nexa3D NXE 400. Una impresora lo suficientemente grande como para imprimir varias piezas de molde al mismo tiempo, además es rápida, lo que acelera el proceso de producción.
Se puede realizar un conjunto de moldes en 12 horas, con 8 horas de tiempo de impresión 3D y 4 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 costes de hasta el 96% en comparación con las herramientas de metal tradicionales.
¿Qué te parece la relación que está teniendo actualmente la fabricación aditiva con las marcas de gran consumo?
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