PepsiCo: Réduction des coûts et des temps de développement grâce à l'impression 3D
En appliquant sa technologie brevetée et une approche hybride, PepsiCo utilise la fabrication additive comme un catalyseur dans divers aspects du développement des bouteilles, accélérant et améliorant la simulation des performances, l’analyse avancée des systèmes et la production de prototypes fonctionnels de haute qualité.
Les produits PepsiCo sont consommés plus d’un milliard de fois par jour dans plus de 200 pays et territoires dans le monde. Le portefeuille de produits de PepsiCo comprend une large gamme de produits très appréciés, parmi lesquels de nombreuses marques emblématiques qui génèrent chacune plus d’un milliard de dollars de ventes annuelles.
Le besoin
Le time-to-market n’a jamais été aussi indispensable dans le secteur des biens de consommation, car les responsables de marques cherchent à développer de nouveaux modèles de bouteilles et d’emballages pour répondre aux besoins en constante évolution des clients.
Toutefois la création d’un outillage métallique conventionnel pour le moulage par soufflage des bouteilles est une proposition coûteuse et longue. Une fois qu’un fichier CAO de l’emballage est créé, il faut parfois jusqu’à quatre semaines pour usiner un outil métallique, puis deux semaines supplémentaires pour obtenir une pièce d’essai pour le moulage par soufflage proprement dit. La production d’un seul ensemble d’outils métalliques peut également coûter jusqu’à 10 000 dollars, en fonction de sa complexité, selon Max Rodriguez.
Cela a conduit de nombreuses entreprises à essayer d’appliquer l’impression 3D pour diminuer la durée de ce processus, mais les approches précédentes d’outillage rapide avaient également leurs défauts. Il fallait deux à trois jours pour imprimer en 3D un seul outil de moulage par soufflage en Digital ABS (un matériau coûteux) sur une machine d’impression 3D PolyJet de 250 000 dollars. Pourtant, la pièce résultante manquait de durabilité et ne pouvait produire qu’une centaine de bouteilles avant que le moule ne commence à se détériorer.
La réponse apportée
« Les délais et les coûts sont évidemment importants. Mais ce qui est plus important, c’est de pouvoir passer par un certain nombre d’itérations de conception différentes en un temps record, afin d’évaluer la performance réalisée dans toutes les activités en aval. C’est vraiment ce qui nous aide à progresser. » explique Max Rodriguez, directeur principal de la R&D mondiale de l’emballage, ingénierie et conception avancées chez PepsiCo.
Cela a incité Max Rodriguez et son équipe à explorer l’utilisation d’une approche hybride, combinant des parties d’un moule métallique conventionnel avec des inserts imprimés en 3D.
Ce modèle hybride, breveté par PepsiCo en 2020, consiste à utiliser une empreinte extérieure universelle en métal du moule qui s’adapte à la plupart des machines de moulage par soufflage commerciales actuelles. PepsiCo a ensuite étudié l’utilisation de la fabrication additive pour imprimer uniquement les parties internes essentielles du moule qui donnent la géométrie du produit final. La collaboration avec Dynamism a permis aux équipes de PepsiCo de trouver des solutions industrielles d’impression 3D susceptibles de répondre à ses besoins. PepsiCo a choisi le xPEEK147 de Henkel Loctite de Nexa3D pour les inserts d’outils imprimés en 3D en raison de la résistance du matériau et de ses facteurs de performance, notamment sa température de déviation thermique très élevée.
Ce modèle hybride, breveté par PepsiCo en 2020, consiste à utiliser une empreinte extérieure universelle en métal du moule qui s’adapte à la plupart des machines de moulage par soufflage commerciales actuelles. PepsiCo a ensuite étudié l’utilisation de la fabrication additive pour imprimer uniquement les parties internes essentielles du moule qui donnent la géométrie du produit final. La collaboration avec Dynamism a permis aux équipes de PepsiCo de trouver des solutions industrielles d’impression 3D susceptibles de répondre à ses besoins. PepsiCo a choisi le xPEEK147 de Henkel Loctite de Nexa3D pour les inserts d’outils imprimés en 3D en raison de la résistance du matériau et de ses facteurs de performance, notamment sa température de déviation thermique très élevée.
Bien que cette approche hybride soit indépendante de la machine, ce qui signifie qu’elle peut être utilisée avec différents types d’imprimantes 3D, PepsiCo a trouvé que l’imprimante Nexa3D NXE 400, ultra-rapide et à haut taux de rendement, ainsi que les performances des matériaux qui l’accompagnent, était idéale pour produire les composants de moule nécessaires.
Un lot de moules complet peut être fabriqué en 12 heures, dont 8 heures d’impression 3D et 4 heures de séchage.
Ces moules hybrides peuvent ensuite être utilisés pour plus de 10 000 bouteilles, avec une réduction des coûts pouvant atteindre 96 % par rapport à l’outillage métallique traditionnel. Les équipes ont appliqué un support de pierre dentaire sur les inserts imprimés afin de conférer aux cavités du moule la résistance à la compression nécessaire au moulage par soufflage jusqu’à une pression de 40 bars.
Les équipes PespiCo ont ensuite utilisé une machine d’étirage-soufflage BLOWscan adaptée à l’échelle du laboratoire, de la société Blow Moulding Technologies (BMT), basée en Irlande du Nord, pour produire les bouteilles. BMT est un fournisseur de services stratégiques et un partenaire de confiance pour PepsiCo depuis cinq ans, selon Max Rodriguez. La machine a été livrée à Valhalla au début de l’année et produit des bouteilles quotidiennement en utilisant son approche d’outillage hybride depuis quelques mois.
Les avantages obtenus avec l’impression 3D
-
Réduction du temps de développement du prototype en passant de 4 semaines à 48 heures.
-
Diminution du coût d’outillage du prototype de 10 000 à 350 dollars par lot de moules.
-
Création d’un outillage durable pouvant produire plus de 10 000 bouteilles par moule.
-
Production de plusieurs itérations de conception pour permettre une vérification en temps voulu des activités faites en aval.
Les vérifications faites en aval incluent la confirmation des performances de la bouteille sur les lignes d’emballage ainsi que les distributeurs automatiques et le réseau de distribution de PepsiCo. Cette approche “facilite également notre capacité à valider nos outils virtuels, car nous sommes désormais en mesure de les associer à des résultats physiques”, ajoute Max Rodriguez. Cela aide PepsiCo dans son travail de caractérisation des matériaux, d’analyse des performances et d’essais physiques. «Avec l’utilisation de ces ressources, nous nous attendons à ce que notre cycle de développement s’améliore de 30 %. »
L’imprimante 3D photopolymère NXE 400
Avec un volume d’impression sans précédent de 16 litres mesurant 27,5 cm x 16 cm x 40 cm (soit 2,5 fois plus grand que les machines traditionnelles), une optimisation intelligente et la technologie révolutionnaire brevetée LSPc de Nexa3D, la NXE 400 est l’imprimante parfaite pour toutes les applications. Découvrez ce que l’imprimante 3D industrielle la plus rapide au monde peut faire pour votre entreprise.
3DZ est un revendeur agréé de Nexa 3D et de la NXE 400. Cette imprimante dispose d’une très large gamme de matériaux, élaborés en collaboration avec les entreprises les plus importantes de l’industrie chimique, afin d’offrir des solutions pour les applications les plus variées dans tous les types d’industries.
3DZ un partner esperto
3DZ est un revendeur officiel des imprimantes NEXA3D ainsi que des meilleures marques d’imprimantes et de logiciels 3D. Forts de 10 ans d’expérience dans le secteur, et de plus de 2700 imprimantes installées, nous proposons un service d’assistance technique partout en France. 3DZ aide les entreprises à introduire la 3D dans leur processus de production. Vous voulez en savoir plus ? Contactez-nous dès à présent!
