PepsiCo Innovative Tooling

PepsiCo ค้นพบนวัตกรรมทางเลือกใหม่ แทนที่เครื่องมือโลหะสุดแพง

ความเร็วในการออกสู่ตลาดไม่เคยมีความสำคัญมากนักในภาคสินค้าอุปโภคบริโภค เนื่องจากเจ้าของแบรนด์ตั้งเป้าที่จะพัฒนาการออกแบบขวดและบรรจุภัณฑ์ใหม่เพื่อตอบสนองความต้องการของลูกค้าที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา แต่การสร้างเครื่องมือโลหะแบบธรรมดาทั่วไปสำหรับการเป่าขึ้นรูปขวดเป็นสิ่งที่มีราคาแพงและใช้เวลานาน นั่นคือเหตุผลที่ Pepsico กำลังมองหาทางเลือกอื่น

ผลิตภัณฑ์ของบริษัทเครื่องดื่ม Pepsico เป็นที่ชื่นชอบของผู้บริโภคมากกว่าหนึ่งพันล้านครั้งต่อวันในกว่า 200 ประเทศและดินแดนทั่วโลก กลุ่มธุรกิจนี้สร้างรายได้สุทธิมากกว่า 7.9 หมื่นล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2564 โดยได้แรงหนุนจากกลุ่มผลิตภัณฑ์เครื่องดื่มเสริมอาหารและอาหารสะดวกซื้อ ซึ่งรวมถึง Lay’s, Doritos, Cheetos, Gatorade, Pepsi-Cola, Mountain Dew, Quaker และ Soda Stream กลุ่มผลิตภัณฑ์ของ Pepsico ประกอบด้วยอาหารและเครื่องดื่มที่สร้างความรื่นรมย์ในการดื่มกินมากมาย รวมถึงแบรนด์ที่เป็นสัญลักษณ์อีกมากมายซึ่งสร้างรายได้มากกว่า 1 พันล้านดอลลาร์ในแต่ละยอดขายปลีกประจำปีโดยประมาณ

Pepsico chose Nexa 3D’s xPEEK147 from Henkel Loctite for the 3D printed tool inserts.(Source: Nexa 3D )

บริษัทอาหารและเครื่องดื่มระดับโลกนี้กำลังมองหาวิธีเร่งความเร็วสู่ตลาดด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตแม่พิมพ์เป่า แต่ด้วยวิธีการทั่วไปกระบวนการนี้อาจใช้เวลานานมาก เมื่อไฟล์ CAD ของการออกแบบบรรจุภัณฑ์ถูกสร้างขึ้น อาจใช้เวลาถึงสี่สัปดาห์ในการตัดเฉือนเครื่องมือโลหะ และจากนั้นอีกสองสัปดาห์จึงจะได้หน่วยทดลอง หรือ trial unit เพื่อทำแม่พิมพ์เป่าตัวจริง Max Rodriguez ผู้จัดการอาวุโสฝ่าย Global Packaging R&D, Advanced Engineering and Design ของ Pepsico ที่ Valhalla Research Center เปิดเผยว่า ต้นทุนการผลิตชุดเครื่องมือโลหะชิ้นเดียวอาจมีราคาสูงถึง 10,000  ดอลล่าร์ได้ในวูบเดียว ทั้งนี้ ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของมัน

ด้วยเหตุนี้ทำให้หลายคนพยายามใช้การพิมพ์ 3 มิติเพื่อลดกระบวนการที่ยุ่งยากนี้ แต่วิธีการใช้เครื่องมือที่มีความรวดเร็วก่อนหน้านี้ก็มีข้อบกพร่องเช่นกัน เพราะต้องใช้เวลาสองถึงสามวันในการพิมพ์ 3D เครื่องมือขึ้นรูปแบบ single blow จาก Digital ABS (วัสดุราคาแพง) บนเครื่องพิมพ์ Polyjet 3D ราคา 250,000 ดอลลาร์ แต่แม้จะลงทุนไปเพียงนั้ร เครื่องมือที่ได้ก็ยังขาดความทนทานและสามารถผลิตได้เพียง 100 ขวดเท่านั้นก่อนที่แม่พิมพ์จะเริ่มทำงานผิดพลาด สิ่งนี้กระตุ้นให้ Rodriguez และทีมของเขาสำรวจและคิดค้นด้วยการใช้วิธีการแบบไฮบริด โดยผสมผสานชิ้นส่วนของแม่พิมพ์โลหะธรรมดาเข้ากับเม็ดมีดจากการพิมพ์ 3 มิติ

โมเดลไฮบริดนี้ — ซึ่ง Pepsico จดสิทธิบัตรในปลายปี 2020 —  เกี่ยวข้องกับการใช้ metal outer mould shell แบบยูนิเวอร์แซลที่เหมาะกับเครื่องเป่าขึ้นรูปเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ในปัจจุบัน จากนั้นบริษัทได้สำรวจโดยใช้การผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ (AM) เพื่อพิมพ์เฉพาะชิ้นส่วนภายในที่สำคัญของแม่พิมพ์ซึ่งให้ผลผลิตด้านรูปทรงเรขาคณิตของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย การทำงานกับ Dynamism ทำให้ทีม Pepsico ได้รู้จักกับโซลูชันอุตสาหกรรมในการพิมพ์ 3 มิติที่สามารถตอบสนองความต้องการของพวกเขา



“เวลาและค่าใช้จ่ายมีความสำคัญอย่างเห็นได้ชัด แต่ที่สำคัญกว่านั้นคือความสามารถด้านความยืดหยุ่นในการทำงานผ่านการทำซ้ำสำหรับชิ้นงานที่ออกแบบมาแตกต่างกันจำนวนหนึ่งอย่างรวดเร็วเป็นประวัติการณ์ เพื่อให้เราสามารถประเมินประสิทธิภาพในกิจกรรมดาวน์สตรีมทั้งหมดได้ นั่นคือสิ่งที่ช่วยให้เราเร่งความเร็วได้จริงๆ” โรดริเกซกล่าว กิจกรรมปลายน้ำเหล่านี้รวมถึงการยืนยันว่า ขวดมีประสิทธิภาพในการใช้งานอย่างไรในสายการผลิตบรรจุภัณฑ์ เครื่องจำหน่ายอัตโนมัติ รวมถึงเครือข่ายการจัดจำหน่าย

Pepsico has found the ultrafast, high-throughput Nexa 3D NXE 400 printer and accompanying material performance to be ideal for producing the mould components it needs. (Source: Nexa 3D )

กลุ่มเลือก xPEEK147 ของ Nexa 3D จาก Henkel Loctite สำหรับ 3D printed tool inserts เนื่องจากวัสดุมีความแข็งแรงและปัจจัยด้านประสิทธิภาพที่น่าประทับใจ รวมทั้งอุณหภูมิการโก่งตัวความร้อนที่สูงมาก และแม้ว่าวิธีการแบบไฮบริดนี้จะเป็นแบบ machine-agnostic ซึ่งหมายความว่า สามารถใช้เครื่องพิมพ์ 3D ประเภทต่างๆ ได้ แต่ Pepsico พบว่าเครื่องพิมพ์ 3D Nexa 3D NXE 400 ให้ปริมาณงานสูงและรวดเร็วเป็นพิเศษ และประสิทธิภาพของวัสดุประกอบนั้นเหมาะสำหรับการผลิตส่วนประกอบแม่พิมพ์ที่ต้องการ

ทีมงานได้ใช้ backing ของหินทันตกรรม (dental stone) กับเม็ดมีดที่พิมพ์ออกมา เพื่อให้โพรงของแม่พิมพ์มีกำลังรับแรงอัดเพียงพอสำหรับการเป่าขึ้นรูปด้วยแรงดันสูงสุด 40 bar จากนั้นจึงใช้ Blowscan เครื่องเป่าลมยืด (stretch blow moulding machine) ระดับห้องปฏิบัติการ (lab scale) ที่ได้รับการปรับปรุงจากเทคโนโลยี Blow Moulding Technologies (BMT) ในไอร์แลนด์เหนือเพื่อผลิตขวดจริง ทั้งนี้ BMT เป็นผู้ให้บริการเชิงกลยุทธ์และเป็นพันธมิตรที่เชื่อถือได้ของ Pepsico ในช่วงห้าปีที่ผ่าน

PepsiCo รับมอบเครื่อง Blowscan ที่ได้รับการปรับโครงสร้างใหม่ ซึ่งเป็นเครื่องฉีดขึ้นรูปแบบยืดสำหรับห้องปฏิบัติการเมื่อต้นปีนี้ และทำการผลิตขวดทุกวันโดยใช้วิธีการใช้เครื่องมือแบบไฮบริดในช่วงไม่กี่เดือนที่ผ่านมา

แนวทางนี้ “ยังอำนวยความสะดวกให้กับความสามารถของเราในการตรวจสอบเครื่องมือเสมือน เพราะตอนนี้เราสามารถจับคู่เครื่องมือเหล่านี้กับผลลัพธ์ทางกายภาพได้แล้ว” เขากล่าวเสริม สิ่งนี้ช่วยบริษัทในงานที่เกี่ยวกับการกำหนดลักษณะวัสดุ การวิเคราะห์ประสิทธิภาพ และการทดสอบทางกายภาพ “ด้วยการใช้ความสามารถเหล่านี้” โรดริเกซกล่าว “เราคาดว่า วงจรการพัฒนาของเราจะดีขึ้น 30%” ชุดแม่พิมพ์ที่สมบูรณ์แบบสามารถทำได้ภายในสิบสองชั่วโมง โดยใช้เวลาพิมพ์ 3 มิติแปดชั่วโมงและอบอีกสี่ชั่วโมง แม่พิมพ์ที่ผลิตแบบไฮบริดเหล่านี้มีอายุใช้งานในการผลิตขวดได้สำเร็จเสร็จสิ้นมากกว่า 10,000 ขวด —  ลดต้นทุนได้มากถึง 96% เมื่อเทียบกับเครื่องมือโลหะแบบเดิม

อ้างอิง: https://www.etmm-online.com/pepsico-finds-innovative-alternative-to-expensive-metal-tooling-a-ad60aa690ba23b291c761a8567df1534/

บทความที่เกี่ยวข้อง: