三得利研究開(kāi)發(fā)生產(chǎn)管理株式會(huì)社借助 STRATASYS POLYJET 3D 打印機(jī)，在試制塑料瓶時(shí)從外購(gòu)金屬模具轉(zhuǎn)變?yōu)樵趦?nèi)部制作模具，大幅縮短時(shí)間，實(shí)現(xiàn)高度復(fù)雜的設(shè)計(jì)。
三得利集團(tuán)以銷(xiāo)售清涼飲料和酒精飲料為主，在全球開(kāi)展業(yè)務(wù)，全球年銷(xiāo)售額達(dá) 2.6 兆億日元。作為綜合飲料廠商，其規(guī)模位居世界第六。其中，清涼飲料的銷(xiāo)售額占一半以上，酒精飲料銷(xiāo)售額略低于 4 成。1899 年，集團(tuán)作為鳥(niǎo)井商店創(chuàng)立時(shí)，便確立了客戶(hù)至上的“三得利制造價(jià)值觀”和行動(dòng)指南。該行動(dòng)指南一直延續(xù)至今，并從 2016 年開(kāi)始成為三得利集團(tuán)與海外集團(tuán)企業(yè)共同的準(zhǔn)則。2017 年 1 月，三得利研究開(kāi)發(fā)生產(chǎn)管理株式會(huì)社成立，擔(dān)負(fù)起集團(tuán)各公司的制造職能，負(fù)責(zé)從原材料采購(gòu)、制造、銷(xiāo)售到客戶(hù)飲用時(shí)為止的整個(gè)價(jià)值鏈的質(zhì)量保證、生產(chǎn)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和引進(jìn)、制造人才的培養(yǎng)，以及供應(yīng)鏈整體效率的改善和成本控制等任務(wù)。
三得利研究開(kāi)發(fā)生產(chǎn)管理株式會(huì)社在清涼飲料容器的試制開(kāi)發(fā)過(guò)程中，引進(jìn)了 Stratasys 公司的 PolyJet 系列 3D 打印機(jī) Objet Eden 260VS，以代替原本委托給外部企業(yè)的模具制作環(huán)節(jié)，從而大幅縮短了試制評(píng)估時(shí)間，使塑料瓶設(shè)計(jì)的完成度得到顯著提高。

如何在有限的開(kāi)發(fā)時(shí)間內(nèi)提高飲料瓶的完成度
在三得利飲料包裝的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，公司堅(jiān)持“為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展社會(huì)做貢獻(xiàn)”的理念，重視“可追溯性”；并從“為客戶(hù)提供美味飲料”的宗旨出發(fā)，重視“飲用品質(zhì)的提升”，始終將這兩點(diǎn)作為開(kāi)發(fā)的基本原則。該公司的塑料瓶設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程在此基礎(chǔ)上展開(kāi)，首先由市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)人員構(gòu)思商品概念，再由概
念設(shè)計(jì)師將商品概念轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)草圖，然后包裝工程師和產(chǎn)品工程師根據(jù)設(shè)計(jì)草圖集思廣益，以實(shí)現(xiàn)商品概念。與此同時(shí)，反復(fù)進(jìn)行試制和評(píng)估，從而提高設(shè)計(jì)的完成度。

三得利研究開(kāi)發(fā)生產(chǎn)管理株式會(huì)社 SCM 本部包裝材料部課長(zhǎng)加堂立樹(shù)先生談到：“在商品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，設(shè)計(jì)非常重要。飲料廠商將概念設(shè)計(jì)工作外包的情況很常見(jiàn)，但我們公司擁有專(zhuān)門(mén)的概念設(shè)計(jì)部門(mén)。必要時(shí)，主管設(shè)計(jì)師與市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)人員、包裝工程師、產(chǎn)品工程師可以立即開(kāi)展面對(duì)面的交流，以確定下一步的行動(dòng)，我認(rèn)為這是很突出的優(yōu)勢(shì)。”

在開(kāi)發(fā)新塑料瓶時(shí)，從敲定設(shè)計(jì)到生產(chǎn)線開(kāi)工，大概需要 6 至 9 個(gè)月的時(shí)間。新商品的推出或現(xiàn)有商品的更新大多會(huì)在春季和秋季進(jìn)行，開(kāi)發(fā)工作通常也會(huì)以此為目標(biāo)而推進(jìn)，既要兼顧可追溯性和品質(zhì)提升，又要在有限的開(kāi)發(fā)時(shí)間內(nèi)，達(dá)到日益提高的塑料瓶輕量化標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的商品概念設(shè)計(jì)。為了在這兩方面達(dá)到高度平衡，我們面臨著非常嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

三得利研究開(kāi)發(fā)生產(chǎn)管理株式會(huì)社在公司內(nèi)部組建了專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)部門(mén)，負(fù)責(zé)概念設(shè)計(jì)。

引進(jìn) 3D 打印機(jī)之后，主管設(shè)計(jì)師與包裝工程師能利用 3D CAD 圖紙進(jìn)行討論，使每次試制評(píng)估的準(zhǔn)確度得以顯著提高

為縮短新塑料瓶試制開(kāi)發(fā)的前置期，使用 3D 打印機(jī)制作的樹(shù)脂模具

在制造塑料瓶時(shí)的“吹塑成型（為制作飲料瓶的中空形狀而采用的塑料加工方法）”工序中，需要樹(shù)脂模具能夠承受加熱器熱度和空氣壓力。

Stratasys 3D 打印機(jī)解決方案

為此，三得利研究開(kāi)發(fā)生產(chǎn)管理株式會(huì)社開(kāi)始探討使用 3D 打印機(jī)進(jìn)行數(shù)字化制模的方法?！斑^(guò)去，為了試制塑料瓶，我們會(huì)從外部采購(gòu)鋁制模具。但與金屬模具廠商之間的溝通以及金屬加工等因素總是會(huì)拉長(zhǎng)開(kāi)發(fā)的前置期。也出現(xiàn)過(guò)雖然有想要試制的飲料瓶形狀，但因?yàn)闀r(shí)間限制而不得不放棄的情況。在摸索如何縮短前置期的過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)了用樹(shù)脂取代金屬，并且可以在公司內(nèi)部完成制作的 3D 打印機(jī)”，在談到引進(jìn) 3D 打印機(jī)的契機(jī)時(shí)，該公司 SCM 本部包裝材料部的秋山高志先生如此說(shuō)道。

通過(guò) 3D 打印機(jī)制作的樹(shù)脂模具，制作塑料瓶試制品

為縮短前置期，除 3D 打印機(jī)外，該公司還針對(duì)電腦仿真技術(shù)和切削加工機(jī)進(jìn)行過(guò)比較和討論。仿真技術(shù)需要較長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間，而且實(shí)際的飲料瓶數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果相比，也存在少許偏差。而使用切削加工機(jī)制作模具時(shí)，雖然成品本身沒(méi)有問(wèn)題，但 CAM 及加工機(jī)的設(shè)定等非常耗時(shí)。

利用 3D 打印機(jī)制作的樹(shù)脂模具，經(jīng)試制后設(shè)計(jì)完成的塑料瓶

該公司選擇了 3D 打印機(jī)的 Digital Mold 技術(shù)，那么從眾多 3D 打印機(jī)中選擇 Stratasys 產(chǎn)品的原因又是什么呢？“在制造塑料瓶的吹塑成型（為制作飲料瓶的中空形狀而采用的塑料加工方法）工序中，模具必須承受成型時(shí)加熱器的熱度和空氣壓力。此外，雖然是試制，但如果模具表面不夠光滑，也會(huì)對(duì)塑料瓶的強(qiáng)度評(píng)估和外觀設(shè)計(jì)評(píng)估造成影響。因此，我們選擇了層壓間距小、后處理程序簡(jiǎn)單的 Stratasys PolyJet 技術(shù)。鑒于豐富的樹(shù)脂種類(lèi)和出色的成型速度，我們選擇了 Objet Eden260VS?！鼻锷较壬f(shuō)道。

兩大效果：增加試制次數(shù)和提升評(píng)估準(zhǔn)確度
“在引進(jìn) Objet Eden 260VS 時(shí)，Stratasys 公司的銷(xiāo)售合作伙伴 Altech 公司給予了協(xié)助，我親眼見(jiàn)證了通過(guò)使用 3D 打印機(jī)來(lái)增加試制次數(shù)的效果。使用傳統(tǒng)模具進(jìn)行試制評(píng)估時(shí)，每次大約需要 1.5 個(gè)月，而使用 3D 打印機(jī)制作的樹(shù)脂模具，可以縮短至最短 3 天。并且，在引進(jìn) 3D 打印機(jī)后，我們還在包裝工程師中培養(yǎng)了會(huì)使用 3D CAD 的人才，概念設(shè)計(jì)師也要使用 3D CAD。因此，雙方會(huì)在試制前使用相同的 3D CAD 圖紙進(jìn)行討論，大幅提高了每次試制評(píng)估的準(zhǔn)確度。試制評(píng)估最快 3 天就能完成，因此，概念設(shè)計(jì)師、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)人員、包裝工程師、產(chǎn)品工程師可以拿著試制品的實(shí)物和數(shù)據(jù)，迅速地交流正確信息?！奔犹孟壬f(shuō)道。

Digital Mold 技術(shù)為三得利研究開(kāi)發(fā)生產(chǎn)管理株式會(huì)社帶來(lái)了巨大成功，這一消息立即傳到了日本國(guó)內(nèi)以及海外三得利集團(tuán)的各公司，引起了強(qiáng)烈反響。“海外公司對(duì)極短的試制周期尤其感興趣，美國(guó)的Beam Suntory、歐洲的 Orangina Schweppes 等紛紛表示希望立即引進(jìn)這一技術(shù)?！鼻锷较壬f(shuō)道。
3D 打印機(jī)的引進(jìn)已經(jīng)證明對(duì)于縮短包裝開(kāi)發(fā)周期有顯著效果，所以該公司考慮今后也會(huì)向酒精飲料和其他事業(yè)部門(mén)推廣這一技術(shù)。而且，除了塑料瓶/包裝試制開(kāi)發(fā)，他們還將關(guān)注生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工具、夾具制作等作業(yè)效率的提升?！拔覀冋诳紤]今后能否將該技術(shù)用于生產(chǎn)設(shè)備，利用 3D 打印機(jī)，也許能明顯縮短生產(chǎn)交期。”加堂先生說(shuō)道。

3D 打印樹(shù)脂模具應(yīng)用“Digital Mold”是什么？

所謂 Digital Mold，是指利用 3D 打印機(jī)制作的樹(shù)脂模具以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬制模具的新型制造技術(shù)。“數(shù)字 ABS” 是 Stratasys 提供的數(shù)字材料之一，借助使用該材料制作的樹(shù)脂模具，能獲得“材料與產(chǎn)品相同”的配件。在過(guò)去，這被視為 3D 打印模型應(yīng)用的極限，因此能夠在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程中發(fā)揮重要作用。

 

根據(jù)配件的 3D 數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)模具

用 PolyJet 3D 打印機(jī)制作數(shù)字模具

在成型機(jī)上安裝數(shù)字模具進(jìn)行成型加工

注塑成型的配件