农夫山泉事件背后的应用案例：3D打印饮料包装

AM易道导语：

7月15日，香港消费者委员会公布了30款常见瓶装水的测试结果，其中提到农夫山泉和百岁山的瓶装水溴酸盐含量达到欧盟上限（0.003毫克/升）。

这一消息在网络上引起轩然大波，不少消费者对这两个品牌的产品安全性产生了怀疑。

然而，事情并非表面看起来那么简单。

农夫山泉迅速发声，指出香港消委会的测试存在三大错误：适用标准错误、标准判断错误、明显主观误导。

这场争议的核心在于，香港消委会将农夫山泉的「饮用天然水」归类为「天然矿泉水」，从而适用了更严格的欧盟标准。

事实上，农夫山泉的天然水执行的是《食品安全国家标准 包装饮用水》（GB 19298-2014）中「其他饮用水」的标准，而非天然矿泉水的标准。

这一细微的分类差异，却导致了评判标准的天差地别。

AM易道认为，这场「溴酸盐门」事件不仅暴露了跨境产品标准认定的复杂性，也凸显了饮料行业在产品分类和标准制定上的精细化需求。

除了水质本身，对包装的严格要求也不例外。

企业需要更灵活、更快速的产品开发和包装创新能力。

在这一背景下，3D打印技术的应用恰好可以为农夫山泉等饮料企业提供新的解决方案。

农夫山泉曾经的3D打印尝试：变废为宝的绿色实践

从水桶到3D打印线材

农夫山泉其实一直在探索饮料包装的创新之路。

早在2020年，农夫山泉就与科思创、奥赛尔公司展开合作，将废弃的19升聚碳酸酯水桶回收再利用。

这些看似无用的塑料垃圾，经过精心处理，摇身一变成为了高性能的3D打印线材。

这种名为「Polymaker PC-r」的3D打印线材，不仅环保，其性能甚至超越了传统3D打印材料。

科思创的研发人员表示：「这种材料在耐热性和机械强度方面表现出色，完全可以满足工业级3D打印的需求。」

水桶的新生：规模化回收的示范效应

农夫山泉的这一举措并非小打小闹。

根据2020年1月签署的三方合作协议，农夫山泉计划每年回收约100万只19升聚碳酸酯水桶。

这些水桶经过处理后，被制成高性能回收塑料，用于电子电气、家电及汽车等行业。

这一数字令人震撼，它不仅体现了农夫山泉在环保方面的决心，也展示了3D打印技术在塑料回收领域的巨大潜力。

它不仅解决了塑料垃圾处理的难题，还为3D打印行业提供了稳定的原材料来源，实现了双赢。

这种回收的模式，很可能成为未来饮料包装行业的主流趋势。

百事可乐的3D打印模具创新

虽然农夫山泉在3D打印材料回收方面已经迈出了重要一步，但在生产端，还有更多的创新空间。

这里，我们不妨看看另一个饮品巨头百事可乐的做法。

传统的饮料瓶模具制作是一个耗时耗力的过程，通常需要4到6周的时间。

而百事可乐利用3D打印技术，将这一过程缩短到了令人瞠目的48小时。

模块化模具设计：3D打印是主角

百事可乐的创新不仅限于使用3D打印技术，更重要的是他们开发了一种专利的模块化模具设计。

这种设计由铝制外壳、石膏和3D打印插件组成，可兼容大多数标准吹塑机，能够生产从100ml到3L的各种瓶子设计。

这个专利描述了一种创新的模块化吹塑模具系统，充分利用了3D打印技术的优势。

1. 金属非金属3D打印齐上阵

   
   专利描述的模具系统由三个主要部分组成：两个3D打印的模具半部和一个3D打印的底座模具部分。

   
   这些部件的外部都是用金属3D打印而内部用于吹塑的部分也是非金属3D打印而成，这是一个重大突破。

2. 共形冷却通道
   
   3D打印技术使得在模具内部制造复杂的共形冷却通道成为可能。
   
   这些冷却通道可以更有效地调节吹塑过程中的温度，提高生产效率，缩短生产周期。
   
   这是传统制造方法难以实现的，展示了3D打印在功能性设计方面的独特优势。
   
   

3. 超长使用寿命
   
   专利声称，每个模具部件都有很长的使用寿命，最少可以生产5000个容器，潜在上限可达100,000个。
   
   这大大提高了模具的经济性，使得3D打印模具在大规模生产中的应用成为可能。

   
   

4. 模块化和灵活性
   
   模具系统的设计是模块化的，允许不同部件之间的互换和组合。
   
   这种灵活性使得同一套系统可以用于生产不同尺寸和形状的容器，从100ml到3L不等。这大大提高了生产的灵活性，减少了更换模具的时间和成本。

材料和设备的精细选择

在技术选择上，百事可乐经历了一个逐步迭代过程。

最初，模具内吹塑部分的3D打印非金属材料他们最初使用Carbon公司的M2打印机和CE（氰酸酯）材料。

然而，随着需求的变化，他们转向了Nexa3D的NXE400系统和xPEEK 147材料。

R&D包装工程师Thangthip Tekanil解释了这一转变的原因：

「NXE400系统提供了更大的构建体积，而xPEEK 147材料的热变形温度略高，达到238°C。这些特性更符合我们的需求。此外，我们也更偏好Nexa3D的商业模式。」

打印速度与后处理：效率的关键

使用Nexa3D的NXE400系统，百事可乐能在8小时内完成两个模具半部和一个底座的打印，随后需要4小时的后处理时间。

相比之下，使用Carbon的CE材料时，需要12小时的热处理，更容易产生翘曲。

精度与耐用性

与传统加工方法相比，3D打印模具的精度存在一定差距（允许偏差为±0.5mm，而传统方法为±0.1mm）。

然而，百事可乐认为这种精度对于他们的应用来说是可以接受的。

此外，3D打印技术在耐用性方面取得了显著进步。

根据专利显示，3D打印模具可以连续生产超过10,000个瓶子，这比早期使用Stratasys PolyJet技术时仅能生产100个样品的水平有了巨大提升。

规模化的挑战

百事可乐不仅在实验室环境中测试这些3D打印模具，还将它们应用到小批量生产中。

这种应用展现了3D打印技术在饮料包装领域的巨大潜力。

百事可乐的高级包装研发经理Max Rodriguez解释道：

「我们能够用这种模具吹制10,000个瓶子，这个数量足以让我们验证新设计。因为当我们将设计引入实际生产环境时，生产线每分钟会生产600到800个瓶子。通过这项技术，我们能够证明3D打印模具可以达到与金属模具相当的性能，并且能够生产数千个瓶子供我们进行下游评估。」

然而，Rodriguez也强调：

「3D打印模具插件和实验室规模的吹塑机主要用于生产低容量的功能性样品。我们的目的不是要用它们替代大规模生产中的金属模具。」

3D打印技术的应用优势

材料性能的突破：回收塑料的优势

从农夫山泉与科思创案例来看，其合作开发的「Polymaker PC-r」3D打印线材不仅环保，其性能甚至超越了普通PC材料。

根据测试，这种材料在拉伸强度、弯曲强度、杨氏模量和弯曲模量等方面都优于普通PC。

吹塑模具之外的应用

百事可乐已经开始探索将3D打印技术用于注塑模具，如瓶盖和瓶塞的生产。

其他瓶装水大厂也可以考虑这一方向，全方位提升其包装生产的效率和灵活性。

开发周期的大幅缩短

百事可乐预计，通过使用3D打印技术，他们的开发周期可以缩短30%。

这不仅仅是因为模具制作时间的缩短，3D打印能力与模拟仿真能力相辅相成，共同加速了开发过程。

3D打印技术在饮料包装行业的未来展望

食品安全：3D打印材料的新挑战

3D打印材料需要经过严格的食品级认证，确保不会有任何有害物质迁移到饮料中。

未来，我们可能会看到通过3D打印技术快速研发各种各样安全的食品包装新型材料（无论是模具还是直接包装）。

供应链革命：按需生产，本地化制造

3D打印技术有潜力改变饮料行业的供应链模式。

想象一下，饮料公司可以在各地建立小型3D打印工厂，根据当地需求实时生产包装。

这不仅可以大幅减少运输成本和碳排放，还能更灵活地应对市场变化。

个性化包装：每一瓶都是独一无二的艺术品

3D打印技术为饮料包装带来了前所未有的个性化可能。

未来，我们可能会看到限量版的3D打印艺术瓶，甚至是根据消费者喜好定制的个人专属包装。

这将为品牌营销开辟全新的创意空间。

写在最后

3D打印技术正在悄然改变饮料包装行业的面貌。

从农夫山泉的绿色回收到百事可乐的模具革新，我们看到了这项技术的潜力。

未来，3D打印可能会成为连接创意、效率和可持续性的关键纽带，推动整个行业向更智能、更环保的方向发展。

农夫山泉在近年来频频上热搜，但负面舆论居多，希望其可以更多更积极探索3D打印技术在产品开发、模具制造和包装创新等方面的应用。

对于饮料巨头来说，积极拥抱3D打印技术不仅是提升竞争力的必然选择，更是履行社会责任、引领行业发展的大好机会。

相信在不久的将来，当我们拿起一瓶瓶装水时，不仅能品尝到纯净的水质，还能感受3D打印创新带来的美好变革。

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