3D-печать ускорила разработку нового дизайна пластиковых бутылок

Проблема

Традиционный метод изготовления пластиковых бутылок — формование с помощью растяжки и выдувания (stretch-blow molding). Цикл выдувного формования занимает 1-2 минуты. Процесс включает в себя изготовление преформы из нагретого сырья, ее растяжку и раздувание в форму бутылки с последующим охлаждением и постобработкой.

Для изготовления образцов производственного качества с помощью SBM требуется дорогостоящая металлическая оснастка. Ее производство передается на аутсорсинг исполнителям, предлагающим срок изготовления 4-8 недель и стоимость от 2 до 100 тыс. долларов.

SBM используют для производства миллионов идентичных деталей при низких затратах на единицу продукции. Эта технология чрезвычайно рентабельна для крупносерийного производства. Но для производства небольшого количества прототипов выдувное формование экономически нецелесообразно.

Решение

3D-печать — мощное решение для быстрого и недорогого изготовления инструментов. Для 3D-печати требуется очень ограниченное оборудование, что высвобождает мощности ЧПУ и время квалифицированных операторов для других важных задач.

Благодаря собственной 3D-печати производители и дизайнеры продуктов могут внедрить быстрые инструменты в процесс разработки продукта для проверки этапов проектирования и производства перед переходом к массовому производству.

3D-печать методом лазерной стереолитографии (SLA) — отличный выбор для литья, поскольку обеспечивает гладкую поверхность и высокую точность изделий.

С помощью технологии SLA форму можно изготовить за два дня. 3D-печатные формы сокращают время начала пилотных испытаний с шести до двух недель и позволяют операторам одновременно тестировать несколько конструкций.

Материал

Требовался материал, который мог бы выдерживать внутреннее давление и температуру процесса SBM, сохраняя при этом хорошую размерную точность и стабильность.

Был выбран Rigid 10K Resin — материал промышленного класса с высоким содержанием стеклонаполнителя, термостойкостью 218°C при 0,45 МПа и модулем упругости 10 000 МПа. Оснастка, напечатанная с помощью Rigid 10K Resin, обладает хорошей стабильностью размеров и подходит для сотен циклов выдувного формования с высокой повторяемостью.

Применение 3D-печати

В первую очередь 3D-печать используется для изготовления образцов для потребительского тестирования. Они воспринимаются потребителем как настоящий продукт с точки зрения ощущений, эстетики и удобства.

Еще одним применением 3D-печатных форм является проверка процесса SBM, а также ПЭТ-преформы для выдува. Тестирование прототипа помогает специалистам понять, подходит ли конкретная преформа для выдувного формования конкретной бутылки.

Третье применение — это тестирование некоторых аспектов производственной линии на раннем этапе. Бутылки, изготовленные с помощью 3D-печатных форм, можно использовать для первичной проверки линии розлива. Пилотное тестирование производственной линии на раннем этапе позволяет заводам заранее предвидеть запасные части, подготовить линию к массовому производству и ускорить выход продукции на рынок.

Преимущества 3D-печати

С помощью 3D-печати SLA форму можно изготовить за два дня. 3D-печатные формы сокращают время начала пилотных испытаний с шести до двух недель, одновременно создавая реалистичные прототипы, отлитые с использованием тех же материалов и оборудования, что и конечные производственные единицы. Кроме того, 3D-печатные формы позволяют операторам одновременно тестировать несколько конструкций.

Флавио Мильярелли, руководитель отдела исследований и разработок Serioplast Global Services

Результат

Благодаря 3D-печати SLA и материалу Rigid 10K Resin компании Unilever и Serioplast смогли сократить время выполнения заказов на 70%, а затраты на оснастку — на 90% и произвести пилотные партии в 200 единиц всего за две недели.

Разработав модульную систему оснастки на основе 3D-печати, специалисты смогут одновременно оценивать несколько вариантов дизайна, быстро вносить изменения в конструкцию без дополнительных затрат, а также ускорить этапы валидации и предпроизводства.

Новый рабочий процесс позволит Unilever быстрее выводить на рынок более качественные продукты и значительно снизить риски и затраты, связанные с разработкой упаковки.