PepsiCo R&D-Team bringt Innovation in Verpackungsdesign durch 3D-Druck

Um heute im übervollen Social-Media-Raum noch Aufsehen zu erregen, reicht eine lustige Grafik oder ein zeitlich gut platziertes Meme längst nicht mehr aus. Darum wenden sich Marken wie PepsiCo und Marvel Studios neuen Technologien und kreativen Designs zu, um mit ihren Online-Werbekampagnen herauszustechen.

Mit Blick auf die Premiere des Films „Black Panther“ haben sich die beiden Unternehmen zusammengetan, um ein Media-Kit in limitierter Auflage zu entwickeln, bei dem eine Reihe neuer Technologien und Fertigungsprozesse einschließlich von 3D-Druck von Protolabs zur Anwendung kommt. Das Kit enthält fünf Dosen, die die Hauptfiguren des Films darstellen, ein Samsung-Tablet, Comic-Hefte, Fotos von hinter den Kulissen, einen Leuchtkarton mit „HiLight smart LEDs“ und eine 3D-gedruckte Black-Panther-Maske, die auf die entsprechende Dose passt.

„Die Inspiration für dieses Kit stammt zum Großteil von den Kostümen und Figuren aus dem Film“, erklärte Andrew Phinney, R&D-Verpackungsingenieur bei PepsiCo. „Dies stellte für uns eine spannende Gelegenheit dar, mit neuen Technologien einzigartige Texturen, Grafiken, dimensionale Elemente und Lichteffekte zu entwickeln, um das Kit zum Leben zu erwecken.“

Phinney leitete die technische Entwicklung der 3D-gedruckten Maske, die intern vom Design- und Innovationsteam von PepsiCo entworfen wurde. Er arbeitet funktionsübergreifend im Design- und Innovationszentrum von PepsiCo in Manhattan, New York, wo er neue Technologien und ihre Anwendung auf Verpackungskonzepte erkundet. 

Kleine Mengen hochkomlexer Teile 

Die größte Herausforderung für Phinney und sein Team bei der Entwicklung ihrer Version der Black-Panther-Maske bestand in der Ermittlung der am besten geeigneten Fertigungsmethode. Das Team aus Designern und Ingenieuren suchte nach einer Lösung, mit der sich hochkomplexe Geometrien auch in kleinen Mengen wirtschaftlich produzieren ließen, denn insgesamt wurden nur 250 Teile benötigt. Zusammen führten diese Faktoren schnell zum 3D-Druck.

„Aufgrund der feinen Details der Maske und der relativ kleinen Stückzahl wurde uns bald klar, dass sich der 3D-Druck für dieses Projekt am besten eignen würde“, erklärte Phinney. „Die Mengen waren nicht groß genug für die Investition in ein Spritzgusswerkzeug, außerdem gefiel uns die Designfreiheit, die beim 3D-Druck gegeben ist.“

Bei der Entwicklung der Elemente des Kits kam es auf jedes Detail an: Das Kit sollte gleich beim Öffnen durch Perfektion bestechen. Für die ersten Prototypen wurden firmeneigene FDM-Maschinen (FDM: Fused Deposition Modelling) verwendet, um den ursprünglichen Entwurf der Maske so zu ändern, dass diese auf die Bilder auf der Dose passen und beim Transport nicht verrutschen. Nach Abschluss dieser kleinen Modifikationen begann man mit der Evaluierung verschiedener 3D-Druckverfahren für Prototypen höherer Qualität und für die Produktion.

Phinney erklärte, dass bei der Suche nach geeigneten 3D-Produktionsdruckverfahren insgesamt fünf Methoden in Betracht gezogen wurden: Selektives Lasersintern (SLS), Stereolithographie (SLA), PolyJet, Continuous Liquid Interface Production (CLIP) und Multi Jet Fusion (MJF). Schließlich beschlossen er und das Team, die Teile mit SLS, CLIP und MJF zu bauen, um die Vorteile der einzelnen Verfahren im Hinblick auf das Projekt zu bestimmen.

Die Kunststoff-Testvorrichtungen für das Umspritzen von Einlegeteilen mussten nur geringfügig angepasst werden. Phinney basierte die Änderungen auf Feedback aus der Machbarkeitsanalyse (DFM) von Protolabs und einem Gespräch mit einem Protolabs-Ingenieur.

„Als wir das MJF-Teil erhielten, war klar, dass dieses Verfahren die ästhetischen Anforderungen erfüllen würde, die wir am Anfang des Entwicklungsprozesses formuliert hatten“, erklärte Phinney. „Das Teil sah nicht nur schön aus, sondern dies war auch das kostengünstigste der drei Verfahren in unserer Endauswahl.“

Auch die Langlebigkeit habe für MJF gesprochen. „Da die Dose ein Sammlerstück werden sollte, war uns wichtig, dass das Teil 10 bis 20 Jahre halten würde. Während mit anderen Verfahren wie SLA und PolyJet ebenfalls eine hohe Auflösung erzielt wurde, war damit nicht gewährleistet, dass die Teile ihre tiefschwarze Farbe nicht verlieren und mehrere Jahre halten würden“, erklärte er.

Als die Fertigteile vorlagen, wurde das Werbekit zusammengestellt und den Transporttests des Unternehmens unterzogen, um sicherzustellen, dass es den Versand unbeschadet überstehen würde. Durch eine Reihe von Vibrations- und Kompressionstests sowie Fallversuchen wurde sichergestellt, dass die Maske sich nicht von der Dose lösen und das Kit unversehrt ankommen würde.