Растущая забота об окружающей среде привела к потребности создания новой, более экологичной упаковки. Так вместо пенополистирола (EPS), формованного вакуумным способом полиэтилентерефталата (PET), поливинилхлорида (PVC), гофрокартона и пенопласта была разработана упаковка из формованного волокна. Формованная волокнистая масса обычно изготавливается из переработанного картона и газетной бумаги и широко используется для упаковки широкого круга продуктов. Обладает отличными защитными функциями, такими как сопротивление сжатию, амортизация, а также теплоизоляционные характеристики при транспортировке и хранении.
Согласно отчету Future Market Insights о рынке упаковки из формованной волокнистой массы в 2021 году, глобальный спрос на упаковку из формованной волокнистой массы постоянно растет. Спрос на изделия из формованного волокна постоянно растет в секторах потребительских товаров, электроники и здравоохранения.
Процесс производства формованной целлюлозы осуществляется с помощью форм с полостями, которые погружаются в суспензию сырьевых смешанных волокнистых материалов, затем перемещаются в ситовую форму. Затем используется вакуум для удаления избытка влаги. Этот процесс происходит с применением силы - заданная форма получается путем давления на волокнистую суспензию соответствующим корпусом пресс-формы.
Сложность производства пресс-форм
Одной из проблем производства является сложность процесса изготовления пресс-форм. Хотя производство формованной волокнистой массы является быстрым, экономичным и полностью автоматизированным процессом, сама по себе традиционная металлическая оснастка остается дорогостоящей и трудозатратной частью производства. Специалистам по изготовлению пресс-форм необходимо точно обработать деталь с полостью и корпус, придав им заданную форму, а также просверлить отверстия по всей поверхности корпуса пресс-формы. Изготовление экранированной формы также сложно. Ее необходимо разрезать и вручную приварить к соответствующей форме, чтобы сформировать конечный продукт из формованного волокна точно такой же толщины. Этот ручной процесс требует высоких технических навыков, что влечет за собой более жесткие требования к контролю качества, особенно при работе над более сложными проектами.
Затраты: экономические и временные
Производство набора металлических форм среднего размера занимает от трех дней до недели старшим техническим специалистом, а стоимость каждого набора инструментов колеблется от 10 000 до 40 000 долларов США. Это тяжелое бремя инвестиций будет расти, так как придется включить дополнительные траты на итерации проектирования и прототипирования. В связи с растущим спросом на продукты, выпущенные ограниченным тиражом, и индивидуальный дизайн, мелкосерийное производство экологичной упаковки может вылиться в огромные траты, которые не будут окупаться.
Решение производственных задач
В связи с ограничениями традиционных производственных процессов и растущим спросом, использование форм, напечатанных на 3D принтере по технологии лазерного плавления порошковых материалов, возросло. Выбор технологии аддитивного производства позволяет не только снизить общую стоимость производства, но также ускоряет сроки изготовления пресс-форм.
Компания ERI Packaging, расположенная в городе Дунгуань, провинция Гуандун, является ведущим производителем изделий из формованного волокна по индивидуальному заказу. Команда столкнулась с поиском альтернативного производственного инструмента для сокращения времени и трудозатрат по сравнению с традиционными методами производства форм, в том числе и для небольших по объему заказов. При этом качество изготовления также должно соответствовать самым высоким стандартам, чтобы расширять нишевые рынки.
С начала 2021 года команда дизайнеров упаковки ERI начала процесс оценки технологии печати порошками как в разработке, так и в производстве пресс-форм. В качестве эталона был выбран полный комплект пресс-форм для упаковки электроники, включая корпус пресс-формы, пресс-форму с полостью и экранированную пресс-форму.
Производство комплекта форм на аддитивной установке промышленного класса позволило полностью удовлетворить потребности производства. Высокое качество поверхности всех элементов форм, в том числе пористых структур для удаления влаги, позволило сделать выбор в пользу 3D печати. При этом аддитивное производство позволило сократить процесс постобработки, что благоприятно повлияло на общую скорость изготовления комплекта пресс-форм.
Сочетание улучшенных характеристик деталей, качества поверхности и точности подгонки формы приводит к равномерному распределению шламовой смеси и создает более качественный и чистый формованный продукт из волокнистой массы.
Также компания отметила для себя и другие положительные результаты.
Более быстрая итерация дизайна
Благодаря гибкости дизайна, обеспечиваемой 3D печатью, команда дизайнеров ERI может предоставить несколько решений по дизайну упаковки со сложной и пористой структурой, а также быстро создавать прототипы. Теперь компания не нуждается в дополнительных инструментах и нескольких отдельных процессах изготовления пресс-форм. Инженеры ERI могут проверить несколько прототипов продукта и быстро внести необходимые коррективы в форму, подгонку и функциональность.
Повышение производительности
По словам команды ERI, программирование станков с ЧПУ и изготовление пресс-форм для каждого продукта обычно занимает 3-7 дней в традиционном процессе, тогда как теперь они могут завершить изготовление 4 полных комплектов пресс-форм всего за 1 день с помощью сверхбыстрой технологии печати.
Производство оснастки для формования эко упаковки из волокна является отличным решением для мелкосерийного производства. Например, ERI сэкономила 97% общих затрат по сравнению с обычными инструментами. Сюда входят как затраты на производство пресс-форм, так и затраты на ресурсы и рабочую силу.
Изготовленные из высокоэффективного материала формы обладают сбалансированными механическими свойствами, обеспечивая высокую прочность и стойкость к истиранию, чтобы выдерживать нагрузку в процессе эксплуатации.
Аддитивное производство находит применение в разных отраслях, упрощая и ускоряя процессы. Сокращение затрат и временных ресурсов позволяет даже небольшим компаниям увеличить доходность предприятия, не теряя качество готовой продукции.
DigitalCraft3D предлагает среднему и малому производству все преимущества аддитивных технологий без необходимости приобретения и обслуживания собственного оборудования. Мы выполняем заказы любой сложности и производим детали из порошковых материалов, жидких полимеров и пластика на 3D оборудовании. Узнайте больше о возможностях нашего производства и закажите тестовую печать!
