Optimizing design parameters for flexible packaging production. A design & engineering study of liquid detergent packing into stand-up pouches

A comprehensive study of stand-up pouches as a flexible packaging of liquid detergents that covers design and engineering sides. Pouch design is analyzed from consumer, display, performance, brand identity, and manufacturing aspects and then these assumptions were validated by a consumer survey that covers the user perception of such packaging. The pouches manufacturing strategies of Form-Fill-Seal and Pre-Formed-Pouch are explained in detail to base an FMEA that highlighted significant risks in pouch opening and filling phases. In order to lower the Risk Priority Number generated by the FMEA, two actions were decided. First, multiple FEM analyses were carried out to reach the optimized machine design parameters that control a smooth and stable pouch opening process. Second, an analytical model based on rigid body motion fluid statics was developed to study the deceleration effect on the free surface inclination and concluded the specific machine configuration that makes the operation safe.

La tesi ha come obbiettivo quello di studiare buste stand up, ovvero un imballaggio flessibile di detergenti liquidi, dal punto di vista del design e dell'ingegneria. Il design del packaging è analizzato partendo dalla percezione del consumatore, dell'esposizione del prodotto, delle sue prestazioni, dell'identità del marchio e della produzione. Questi presupposti sono stati convalidati da un sondaggio tra i consumatori che ha puntato a capire la percezione degli utenti di tale imballaggio. In seguito sono state illustrate in dettaglio le strategie di produzione delle buste di Form-Fill-Seal e Pre-Formed-Pouch e sono state prese in considerazione per un'analisi FMEA che ha evidenziato rischi significativi nelle fasi di apertura e riempimento della busta. Al fine di ridurre il numero di priorità di rischio generato dalla FMEA, sono state decise due azioni. Innanzitutto, sono state condotte più analisi FEM per raggiungere i parametri di progettazione ottimizzata della macchina che controlla il processo efficace di apertura del sacchetto. In secondo luogo, è stato sviluppato un modello analitico basato sulla statica del fluido di movimento del corpo rigido per studiare l'effetto di decelerazione sull'inclinazione della superficie libera; la conclusione è stata una configurazione specifica della macchina che garantisce sicurezza durante l'operazione.