案例研究| 节省96%的成本！百事公司利用3D打印技术生产模具

百事公司是一家标志性的美国跨国食品、零食和饮料品牌，总部设在纽约。百事公司的产品每天在全球200多个国家和地区被消费超过10亿次。得益于包括乐事(Lay’s)、多力多滋(Doritos)、奇多(Cheetos)、佳得乐(Gatorade)、百事可乐(Pepsi-Cola)、百事汽水(Mountain Dew)、桂格(Quaker)和SodaStream在内的补充饮料和方便食品组合，百事公司2021年的净收入预计将超过790亿美元。百事公司的产品组合包括各种各样的美味食品和饮料，包括许多每年零售额预计超过10亿美元的标志性品牌。

图 百事公司食品、零食和饮料产品系列/来源:百事公司

面临的挑战

图 百事公司使用3D打印工具，大大节省了成本和时间/来源:Nexa3D

在消费品行业，快速上市是最重要的，因为品牌方需要努力开发新的瓶子和包装设计，以满足不断变化的客户需求和愿望。然而，传统吹瓶用的金属模具昂贵且耗时。

“一旦制作出包装设计的CAD文件，加工金属模具可能需要长达四周的时间，然后再花两周的时间进行试吹塑的试验。根据其复杂程度，生产一套金属工具的成本可能高达1万美元。”

——Max Rodriguez，百事公司全球包装研发、先进工程与设计高级经理

许多品牌试图使用3D打印来缩短这一过程，但之前这种快速制造模具的方法也存在缺陷。一个由数字ABS(一种昂贵的材料)制成的吹塑模具需要在25万美元的PolyJet 3D打印机上花费两到三天的时间进行3D打印。然而，由此产生的模具缺乏耐久性，生产大约100个瓶子模具就会失效。这促使Rodriguez和他的团队研究一种混合方法，将传统金属模具的部件与3D打印镶件结合起来。

“时间和成本显然很重要，但更重要的是要有能力以创纪录的速度进行一系列不同的设计迭代，这样我们就可以评估所有下游活动的表现。这确实有助于我们加速发展。”

——Max Rodriguez，百事公司全球包装、研发、先进工程和设计高级经理

Nexa3D的模具与3D打印技术

百事公司选择了汉高乐泰Nexa3D公司的xPEEK147作为3D打印镶件，因为该材料的强度和性能令人印象深刻，包括其非常高的热变形温度，有效地解决了其长周期时间的问题。虽然这种混合方法与机器无关，这意味着它可以使用任何3D打印机，但百事公司发现，超快、高吞吐量的Nexa3D NXE 400 3D打印机及其搭配的材料性能是生产所需模具组件的理想选择。

包括8小时3D打印时间和4小时固化时间，12小时即可完成一套完整的模具。然后，这些混合制造的模具可以用于10000多个瓶子的生产，而不会出现故障，比传统的金属模具节省了高达96%的成本。

应用领域

百事公司正在利用增材制造技术作为瓶子开发各个方面的推动者，包括加速和改善性能模拟，先进的系统分析，以及使用其专利技术和混合方法生产高质量的功能原型。

优势

将原型模具开发时间从4周减少到48小时。

将原型模具成本从每模1万美元降低到350美元。

创造持久的模具，每模能够生产超过10,000瓶。

允许多个设计迭代，以确保下游活动的及时验证。