在永續與成本雙重壓力下，全球塑膠容器設計邁向輕量化與高性能發展。美國知名包裝設計企業 Plastic Technologies, Inc.（PTI）採用SIMULIA Abaqus有限元素分析技術，結合自家虛擬原型流程，成功打造模擬驅動的產品開發模式。透過這套流程，PTI 不僅縮短上市時程，更強化設計精度與故障預測能力，成為PET包裝設計領域的關鍵創新推手。

模擬驅動設計，打造高效研發流程

PTI 每年執行超過500件獨特設計專案，平均每案進行五次設計迭代，至今已完成逾 10,000款瓶型開發。為加速開發與設計驗證，他們採用Abaqus搭配虛擬原型工具，精準模擬瓶胚加熱、吹塑成型與壁厚分佈。

Abaqus可針對複雜非線性變形進行模擬，協助設計團隊快速篩選方案、優化設計參數，減少實體打樣與測試次數，模擬與實測誤差低於 10%，大幅提升開發效率與品質控制。

輕量設計新標準，精準控制強度與用料

在一項PET水瓶研究中，PTI 運用Abaqus分析當瓶重從 17克降至 14克時，其頂部承重能力會從 19 lbf下降至 12 lbf。這項模擬成果協助團隊迅速調整瓶胚設計，在達成減重目標的同時維持結構穩定，避免失效風險。

此外，對於橢圓形等非標瓶型，PTI 更進一步評估不同預熱方式的影響。透過模擬確認「優先加熱法」能有效提升瓶體壁厚分布與成品強度，拓展設計彈性與製造可行性。

從輕量化瓶型到寬口瓶應用，Abaqus突破製程限制

面對大型瓶口PET容器多採單階段吹塑製程的特性，傳統方法難以在模擬中重現真實製程行為。PTI 建立完整分析模型，模擬3L廣口瓶在無額外加熱條件下的成型過程，並成功預測頂部載重能力，模擬結果幾乎與實測結果一致。

此成果不僅展現Abaqus在薄壁大變形與材料非線性處理上的優勢，更反映其在製程優化與效能預測上的可靠性。

SIMULIA Abaqus模擬預測失效原因，提升品質與設計彈性

PTI 更將Abaqus應用於失效分析，協助找出灌裝過程中容器變形的根本原因。在一款64盎司熱充填果汁瓶案例中，模擬顯示並非材料問題，而是灌裝階段的溫度與壓力波動造成標誌區鼓脹。

透過虛擬原型與 FEA 工具，PTI 能在無需大量實體樣本的情況下，建立可重複模擬的失效機制模型，進一步導入幾何修改即解決問題，節省大量成本與開發週期。

圖2. 14克容器實測與模擬頂部承重性能之比較圖

虛擬原型 × Abaqus，引領未來包裝設計新典範

SIMULIA Abaqus有限元素分析（FEA）的精準模擬技術能力，使PTI 在輕量化、製程優化、故障預測等多面向皆取得突破。PTI CAE模擬總監Sumit Mukherjee表示：「Abaqus 讓我們更快做出設計決策，同時也提升我們對未來創新設計的想像與掌握能力。」

從設計到製造，模擬驅動流程已不再是輔助工具，而是推動研發效率、品質穩定與創新實現的關鍵力量。在競爭激烈且追求永續的市場中，Abaqus是協助企業打造更快、更穩、更具競爭力產品的模擬利器。

資料來源：達梭系統原文

關鍵字：輕量化、有限元素分析（ FEA）、虛擬原型設計、吹塑模擬、非線性材料