Cómo el software de simulación adelgazó la botella de PET

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Muchos recordamos la primera botella de PET de 2 litros, lanzada a mediados de los años 80: paredes gruesas, escasa transparencia, y necesidad de un soporte de plástico para mantener la estabilidad vertical.

Además de su escasa ergonomía y estabilidad, el peso de la botella era de 72 gr; hoy, estas botellas han “adelgazado” hasta casi los 45 gr. Una reducción del 38%, con una mejora notable en sus prestaciones tanto funcionales como estéticas.

Esta evolución, conocida en el sector de envases, paquetes y embalajes como aligeramiento (lightweighting), supone una notable reducción de costes en el consumo de materias primas, dado que estamos hablando de billones de unidades en las que se han ido eliminando progresivamente unos pocos gramos, permitiendo ahorros acumulados de millones de euros.

Pero esto no es suficiente. Los consumidores demandan una cada vez más amplia variedad de botellas de PET que resulten más innovadoras, más adaptadas y más baratas.

¿Cómo puede afrontarse este reto por parte de los fabricantes? Es necesario reducir el número de ciclos en la etapa de diseño, disminuir el número de prototipos y acelerar el plazo de comercialización. Todo ello, ofreciendo productos de altas prestaciones que además disminuyan los costes a lo largo de toda la cadena de suministro y sin dejar de ser competitivos.

Puede parecer que la fabricación de un envase de PET sea sencilla, pero atender todas estas demandas requiere disponer de un robusto sistema de gestión del ciclo de vida del producto, desde las etapas de diseño hasta su puesta a disposición del público.

Por ejemplo, la botella de 2 litros que mencionábamos al inicio, tiene que diseñarse siguiendo los requisitos específicos de cada marca. Debe ser capaz de mantener su forma una vez soplada durante las etapas de llenado, en frío o en caliente, carbonatación, encapsulado, etiquetado, empaquetado y envío.

Para ser competitivos en el diseño y producción de estas botellas, debe emplearse un software de simulación que sea capaz, en la fase de diseño, de reproducir y verificar todas las cargas y solicitaciones que se produzcan en esas etapas. Así, partiendo de un primer boceto de diseño consensuado con el cliente, los diseñadores pueden construir un modelo 3D con CATIA, parametrizando elementos críticos tales como el volumen, el peso y la superficie, de manera que se pueda modificar el diseño fácilmente tantas veces como sea necesario.

Para poder realizar simulaciones de ensayos virtuales y del comportamiento del envase, el modelo 3D se transforma en una malla para evaluarlo mediante un análisis por elementos finitos. El programa Abaqus es la mejor herramienta para ello. Dispone de las funcionalidades necesarias para validar cualquier escenario a que pudiera estar sujeto el envase: cargas de manipulación, comportamiento frente al vacío, distorsiones durante el moldeo por soplado, presiones durante el llenado, etc.

Una vez se dispone del resultado de estos cálculos, los equipos de ingeniería de proceso y de diseño industrial pueden revisar la viabilidad de la propuesta inicial y trabajar conjuntamente para validar cuál es la opción con mejores prestaciones en funcionalidad, comportamiento resistente y apariencia.

La utilización de este tipo de simulación realista permite elegir el modelo más ligero posible que cumpla con los requisitos establecidos . De este modo, se reduce drásticamente el número de prototipos necesarios para validar un determinado diseño con la consiguiente disminución del tiempo y del coste.

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