在不断变化的消费者需求、可持续发展目标和降低成本需求的推动下，食品包装行业正在经历快速转型。包装机械制造商必须迅速适应这些变化，确保他们的机器能够在不牺牲性能或增加成本的情况下满足新的要求。定制快速成型制造（AM）解决方案正在成为应对这些挑战的有力工具，它具有传统制造方法无法比拟的灵活性、成本效益和速度。
PART/12024 年及以后包装业面临的挑战
消费者行为的创新和快速变化正在推动食品和饮料公司调整其包装生产线，以满足新的需求--无论是向大宗采购的转变、对可持续包装的偏好，还是对快速产品转换的需求。反过来，包装机械制造商必须开发出不仅用途广泛，而且能够快速调整的机器，以适应这些趋势。
法拉盛公司面临着在快速生产线上移动沉重、形状不规则的洗发水瓶的挑战。传统的现成包装解决方案无法满足其机器人所需的有效载荷限制，从而导致循环速度变慢，生产效率降低。通过采用定制的 AM 解决方案，法拉盛开发出了轻质、高性能的末端工具 (EOAT)，满足了其生产线的要求，使其能够保持较高的速度并提高整体效率。
PART/2快速成型制造为何重要
快速成型制造（通常称为 3D 打印）是通过逐层添加材料来创建物体的过程。在包装行业，每件产品都可能需要独特的处理和包装解决方案，因此为生产线快速、经济地生产定制部件的能力就显得弥足珍贵。
法拉盛公司利用 AM 技术为真空抓取器 EOAT 制作了一个定制的快速更换安装板。传统的制造方法需要成本高、耗时长的铣削工艺，导致零件较重，影响机器人的性能。利用 AM 技术，他们生产出了轻质、坚固的零件，不仅满足了当前的需求，而且便于将来进行修改。
PART/3比较机械制造商的快速成型与传统解决方案
传统制造通常需要较长的交付周期、较高的成本以及有限的设计灵活性。相比之下，AM 可以快速生产出经济实惠的高性能部件，这些部件可以根据从开发、生产到维护的具体应用进行定制。
三得利产品有限公司（Suntory Products Limited）采用 Markforged 三维打印机为其包装工艺生产精密、高强度的部件。首次引进这些打印机的 Haruna 工厂大大减少了外包定制零件所需的时间和成本。工程师们能够在内部设计和生产夹具和盖板，确保每个部件都符合他们的精确规格，并能按需生产。
食品制造行业目前普遍存在 SKU 快速增加和包装频繁更新的问题，制定解决方案可能是制造团队面临的一项令人沮丧的挑战。如果上个月使用的设备与下个月推出的版本包装不兼容，团队如何才能从每条生产线中挤出更多的性能和灵活性？如何实现更快的转换，以满足混合包装和需求驱动的供应链灵活性？
生产就绪的快速成型（AM）末端工具（EOAT）提供了一种解决方案，它使团队能够整合和定制末端执行器解决方案，同时还能降低成本和缩短交付周期。例如，利用 Markforged 的工业 3D 打印机，制造团队可以在需要时按需制造出坚固的零件，从而避免了传统定制零件加工通常带来的漫长开发周期和高昂成本。
AM 的一个关键优势是能够使用轻质材料修改设计，同时通过连续纤维加固保持类似金属的强度。这允许进一步定制，包括将真空系统、传感器安装和电缆布线等附加功能直接集成到零件设计中。通过集成这些元素，可以最大限度地降低与工作环境中其他部件发生缠绕或碰撞的风险，从而最终减少潜在的停机时间。
此外，这些部件的轻质特性使其与小型机器人兼容，使制造团队能够使用协作机器人在生产线上的任何位置部署自动化模块。Markforged 的 Digital Forge™ 所提供的灵活性使团队能够在工厂车间生产所需的定制零件，从而保持生产线顺利运行。
这方面的一个实际例子是用于将单元容器运送到零售包装箱的最后包装步骤中的吸力夹具的设计过程。抓手之间的距离通常取决于最新的产品和包装箱形状，而利用 AM 技术，制造团队可以根据最新要求即时调整长度，同时最大限度地减轻重量。在内部制造零件可以避免因等待供应商运送定制零件而造成的延误。使用微型碳纤维填充尼龙 Onyx 可以加快部件生产速度，降低总成本，减轻重量，从而减轻包装机器人的负荷。
PART/4解决主要痛点
包装行业的一大痛点是定制部件外包成本高、周期长。此外，管理多个供应商和处理零件不兼容问题也会导致效率低下和运营成本增加。
法拉盛公司在需要既轻便又耐用的定制 EOAT 部件时遇到了这个问题。通过使用 AM 技术，他们能够在内部生产这些部件，将交货时间从几周缩短到几小时，并大大降低了成本。这种方法还使他们能够在多台机器上保持稳定的质量，确保任何替换零件都与原始规格完全一致。
PART/5AM 可为工厂带来的积极成果
提高机器性能，降低成本
快速成型制造可实现快速原型设计和定制零件生产，从而在降低成本的同时显著提高机器性能。通过消除对昂贵的模具和外包的需求，公司可以优化其机器设计并降低总体生产成本。
在法拉盛公司的案例中，使用 Markforged 的工业三维打印机，他们只需传统方法的一小部分成本就能生产出高性能的 EOAT 零件。快速迭代和修改设计的能力也意味着他们可以处理更多的项目，而不需要紧张的资源，最终更快地为客户提供更好的结果。
缩短上市时间
自动成型技术的主要优势之一是能够缩短开发周期，使机器制造商能够更快地将新产品推向市场。AM 的灵活性还意味着团队可以同时处理更多项目，而不会影响质量或交付时间。
三得利产品有限公司在其 Haruna 工厂亲身体验了这一点。通过使用 AM 生产夹具和其他定制组件，他们能够减少产品切换和维护所需的时间，从而使生产线能够顺利高效地运行。
以更低的成本、更快的速度提供备件和升级服务
按需生产零件是 AM 的最大优势之一，尤其是在交付备件和升级方面。利用 AM 技术，机器制造商可以降低成本，缩短交货时间，确保客户能够快速、经济地获得所需零件。
在三得利产品有限公司（Suntory Products Limited），通过使用 Markforged 三维打印机，Haruna 工厂仅用了 8000 多个小时就生产了近 900 个零件，大大减少了停机时间和维护成本。在内部创建定制夹具和盖板的能力还意味着他们可以轻松适应新的生产要求，而无需等待外部供应商运送零件。
PART/6包装机械的常见应用
定制快速成型制造解决方案尤其适用于需要精密、高性能部件的包装机械应用领域。一些常见的应用包括
末端工具/夹具： 定制 EOAT（如 Farason 公司开发的 EOAT）可根据特定产品量身定制，确保最佳性能并减少停机时间。法拉盛利用快速成型技术开发了一种带有定制轴环的机械抓手，用于机器人包装自动化。
电缆/软管管理： 法拉盛公司还利用增材制造技术为机械臂定制了软管夹，确保软管在复杂的多轴运动中仍能牢牢固定。
支架和托架： AM 可以生产定制的支架和托架，这些支架和托架可以很容易地集成到现有机械中，从而提高整体性能，减少昂贵的改装费用。
转换部件： 可快速生产定制的 AM 部件，以加快转换速度，减少停机时间，提高整体效率。
定制收集/运输解决方案： 法拉盛公司利用 Markforged 三维打印机为一家著名的休闲食品公司定制小包装容器，解决了传统方法无法解决的难题。通过使用快速成型制造技术，他们在公司内部设计并生产出了经济实惠、重量轻且功能强大的容器，从而赢得了竞标并优化了解决方案的部署。这一应用凸显了三维打印技术在包装行业提供经济高效的定制解决方案的能力。
PART/7结论
定制增材制造为包装机械制造商提供了一个提高效率、降低成本和加快上市时间的强大工具。通过采用增材制造解决方案，公司可以应对不断发展的行业挑战，确保其机器保持竞争力，能够满足当今消费者的需求。凭借快速、经济地生产高性能部件的能力，AM 必将成为包装行业未来不可或缺的一部分。
