ペプシコ製品は、世界200以上の国と地域で、消費者に1日10億回以上愛飲されている。ペプシコは、レイズ、ドリトス、チートス、ゲータレード、ペプシコーラ、マウンテンデュー、クエーカー、ソーダストリームを含む補完的な飲料と便利な食品のポートフォリオによって、2021年に790億ドル以上の純収入を生み出した。ペプシコの製品ポートフォリオには、年間推定小売売上高がそれぞれ10億ドルを超える多くの象徴的ブランドを含む、幅広い種類の楽しい食品と飲料が含まれている。

◎挑戦：

消費財の分野では、市場投入までのスピードがかつてないほど重要になっている。ブランド・オーナーは、絶えず変化する顧客の欲求に対応するために、新しいボトルやパッケージのデザインを開発することを目指しているからだ。しかし、ボトルのブロー成形のために従来の金属金型を作成することは、高価で時間のかかる提案である。パッケージ・デザインのCADファイルが作成されると、金属製金型を加工するのに4週間かかり、さらに実際のブロー成形を行うためのトライアル・ユニットを入手するのに2週間かかる。また、ペプシコのヴァルハラ研究所でグローバル・パッケージングR&D、アドバンスド・エンジニアリング・アンド・デザインのシニア・マネージャーを務めるマックス・ロドリゲス氏によれば、複雑さにもよるが、1つの金属金型セットを製造するのに簡単に1万ドルかかるという。

このため、多くの企業がこのプロセスを短縮するために3Dプリンティングを適用しようとしているが、以前のラピッドツーリングアプローチにも欠点があった。25万ドルのPolyJet 3Dプリンティングマシンで、デジタルABS（高価な素材）から1つのブロー成形金型を3Dプリントするのに2～3日かかった。それでも、出来上がった金型は耐久性に欠け、金型が破損し始めるまで100本程度しか製造できなかった。このため、Rodriguez氏と彼のチームは、従来の金属金型の部品と3Dプリントされたインサートを組み合わせたハイブリッド・アプローチの使用を検討することになった。

「時間とコストはもちろん重要ですが、それ以上に重要なのは、記録的なペースでさまざまな設計の繰り返しを実行し、すべての下流工程で性能を評価できる柔軟性を持つことです。これこそが、パッケージング設計と開発を加速させるのに役立つのです」
— マックス・ロドリゲス
グローバルパッケージング シニアマネージャー
R&D、アドバンスドエンジニアリング＆デザイン、ペプシコ

96％のコスト削減で10,000本以上のボトルを製造

PepsiCo社は、3DプリントツールインサートにHenkel LoctiteのNexa3DのxPEEK147を選択しました。その理由は、この材料の強度と、非常に高い熱たわみ温度などの印象的な性能要素です。このハイブリッドアプローチは機械にとらわれないため、さまざまなタイプの3Dプリンターを使用できますが、PepsiCoは、超高速、高スループットのNexa3D NXE 400 3Dプリンターとそれに付随する材料性能が、必要な金型部品の製造に理想的であることを発見しました。

金型一式は、3Dプリントに8時間、硬化に4時間、合計12時間で作ることができる。これらのハイブリッド金型は、従来の金属製金型と比較して最大96％のコスト削減を実現し、失敗するまでに10,000本以上のボトルに使用することができる。