微胀罐介绍资料
2024年5月
10日
[项目需求】
根据贵公司需求，我司分析凝练出四个需求方向，围绕材料性能、工艺技术、结构外观等方面，搭建本次方案整体架构。
行业现有奶粉包装主要以直身罐形为主，但是在直身罐储运过程中，包装设计存在一个问题——瘪罐现象。出现瘪罐现象后，罐身变形使其无法上架，进而影响产品销售，不被消费者所选择；此外，消费者甚至会对产品的品控提出质疑，降低品牌在市场的影响力。
[行业调查】
方案结构框架
现有市面直身罐
瘪罐现象实物图
[创新设计】
针对瘪罐问题，罐身滚筋工艺和材料增厚被大多数公司所选择，但是罐身滚筋工艺会影响消费者对产品的直观视觉效果，材料增厚增加了公司的生产成本。
我们发现圆弧拱结构具有的稳定性和承载性特点可以很大程度的改善上述问题，为此我司推出首款获得实用新型专利的金属包装——微胀罐。这一创新将引领金属包装进入一个全新方向，在不影响罐身印刷版面的前提下，既可以增强金属罐的结构强度、降低材料厚度，有效地针对瘪罐问题做出改善，同时也可以吸引消费者的目光刺激消费，提高公司总体效益。
[产品技术】
尺寸设定
这是我们的样罐尺寸图，我们将微凸高度设定在0-2.5mm之间，在胶盖厚度范围内，在扣盖后，保证罐身在储运过程中，罐身之间不接触，防止罐身擦伤。
瘪罐改善方法——滚筋
性能改进
在我们研究过程中发现，罐身在胀型之后，其材料性能发生了改变，在罐身最大胀型处硬度在从59.6提升到69.4，硬度提高16.4%。硬度的提高也从侧面印证了罐身强度的提升，同时，在后期的样罐测试实验中发现，微拱结构具有一定瘪罐自修复功能，微凸结构将受到的径向力转化为罐身轴向力，同时罐身会产生轴向反作用力使得塌陷部分回弹，使其具有瘪罐自修复功能。
相较于传统的胀型工艺，通过视觉定位罐身位置，以及对胀型块的固定排序，最终可以在固定位置做出对应外型。使得我们的微胀罐可以做到订制化生产。
在这个过程中，我们通过技术验证来证实我们设计的合理性以及可实现性，通过盐雾试验、金属材料拉伸试验、二次旋转小角度胀型测试、胀型尺寸测量，多维度的评估我们胀型过程中的产品质量问题。分别对产品密封性、产品成品率、产品胀型外观改善、胶盖罐身匹配进行验证。
差异胀型工艺
通过盐雾试验确定胀型后罐身铁锡镀层没有被破坏，盐雾试验2小时内，两者耐蚀性能接近。
盐雾试验
拉伸试验
金属材料在胀型时，其材料发生变形，在该过程中，金属材料的横向和纵向的断裂伸长率是最胀型的主要参考数据。
胀型测量
胀型角度测试
分别以罐口顶端与最大胀型处为零点，测量胀型后罐身与胶盖间距大小关系
通过探究，针对一次胀型有胀型痕迹问题展开研究，通过一次胀型后旋转小角度后二次胀型，对胀型痕迹有明显改善。
减材降本减碳
在减材降本减碳一方向，我们通过有限元仿真分析与实物实验来验证方案的可行性。用数据来体现真实性。
实验分析
伊利作为中国乳品行业领导品牌，积极响应全面可持续发展观，致力于打造行业第一品牌标杆，推动绿色环保事业，在该方面也是需要我们重点考虑的，我们主要从减材降本减碳和减薄材料应用两方面考虑。
实验数据
金属罐在同等材料下，罐身进行撑胀1.5mm后，屈服强度、抗压强度均提高约25%。
容积提升
同等172mm罐高下，微胀罐（胀1.5mm）比直身罐容积增加60162mm3，其容积提升，172mm罐高直身罐，将其等量内装物放入胀型1.5mm微胀罐中，顶部留空约为40mm，通常灌装后罐内部留空约为30mm，所以微胀罐罐身高度可以下降10-12mm，有效减少罐身材料的用量。
整体降本
罐身高度的下降，不仅仅体现在金属罐上，还有与之对应的储运包装，像瓦楞纸箱，也可以减少材料用量，以及其托盘利用率、仓储空间、货运空间都可以进一步的优化利用。整体成本可以进一步降低，具体的数据计算与统计需要专业人员进行分析，但这几个方面的优化是可以肯定的。
除了上述的减材方式，我们继续深入思考，在只考虑降低成本这一个方面的情况下，将其降本发挥到极致，我们引入减薄材料的应用。我们推出减薄材料滚筋方案，采用0.19-0.21mm减薄材料，罐身胀型后再进行滚筋处理，横向滚筋与竖形撑胀，形成编织效果，进而提高强度，将材料成本降低到极致，将材料性能发挥到极致。
减薄材料应用
0.19——0.21mm材料
数据对比分析
最终经过初步成本核算，在不同方式下，降低成本比例有所不同。其中微胀加滚筋采用0.19-0.21mm材料，已经通过有限元仿真分析，理论上验证计算了可行性，目前已进行0.23mm微胀加滚筋实物实验，相较于未胀型罐强度提升近一倍，后续我们将采用更薄材料如0.21mm、0.19mm。以及验证评估在后续生产制罐过程中的稳定性。
通过实验同等材料下，进行微胀加滚筋的工艺设计，相较于未微胀滚筋工艺，罐身径向承压强度提升近一倍。
金属盖设计
在奶粉包装中，罐盖也是其重要组成部分之一，目前市面上主要以胶盖为主。在当今大环境下，去塑化已成为趋势，原有塑料胶盖已无法满足其需求。所以在这一方面，我们提出金属罐盖一体化设计来打破传统。
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