Form 4L 和 Fuse 系列如何帮助微软保持领先地位

作为科技行业的先锋，微软之所以能够长期保持硬件和软件领域的领先地位，有诸多原因。要成为快节奏行业的领导者，就必须在速度上毫不妥协，执着于追求最高质量的创意，并承诺以严格的标准认真对待每一个部件。

八年来，Mark Honschke 一直领导着微软先进原型制造中心 (APC) 的快速原型制造工作，该中心设计、测试或开发了这家科技巨头 95% 的硬件产品。APC 恪守微软对速度的承诺－Honschke 将该中心的工作比喻为“以短跑速度完成马拉松赛程”。他的团队接受来自 80 多个硬件类别的请求，以及这些类别中多个团队的请求，同时始终保持 24 小时的交付时间。

由于引入了 Form 4 和 Form 4L，Honschke 可以运行更多的打印班次，将某些构建从夜间打印改为“日间打印”时间表，以加快迭代并提高生产率。除了 Formlabs 的桌面级和立式立体光固化 (SLA) 打印机外，APC 还使用两台 Fuse 系列选择性激光烧结 (SLS) 打印机生产终端使用质量的功能性尼龙部件。

APC 日夜运行着多台打印机。由于请求涵盖 80 个产品类别以及其中的不同项目，每天都可能会生产不同的部件，但数量保持不变。为了处理源源不断的请求，APC 拥有多台熔融沉积成型 (FDM) 打印机、两台 Formlabs 选择性激光烧结 (SLS) Fuse 1+ 30W 打印机、七台全彩 PolyJet 机器和五台 Formlabs SLA 3D 打印机，包括 Form 4 和 Form 4L。

Honschke 的团队以内部服务机构的形式运作；针对部件生产，他们会确定使用哪种材料和机器最合适，并与申请人讨论，然后在 24 小时内完成设置、打印、后处理和交付。

这种服务机构模式虽然快得惊人，但对于微软内部的构建师这个特殊群体来说，仍然不够快。“构建师的工作内容处于设计师和工程师之间。他们从设计团队那里获取信息，然后绘制草图，再制作原型，直到设计师对产品的体验感到满意为止。然后，他们会把产品交给工程师，让工程师制造产品。他们一直使用经典系统工作，但时间安排并不总是一致，”Honschke 说。

APC 需要的额外打印能力应包括易于使用、价格合理、速度快，并能帮助他们使用各种材料制作高质量部件。一位曾在工作中使用过 Formlabs 设备的构建师建议使用 Form 3，很快又引入了 Form 3L、Fuse 1+ 30W、Form 4 和现在的 Form 4L。

Formlabs 生态圈提供的材料多样性和各种机械性能，让团队能够为每项具体工作挑选合适的树脂。利用 Form 4 和 Form 4L 的快速打印，Honschke 的团队可以轻松地在不同材料之间切换，甚至一天多次切换，这意味着他们可以选择最适合工作的树脂，而不是为了方便而使用打印机的设置进行打印。

“Tough 2000 Resin 是我们的主要材料。Grey Pro Resin 和 Tough 2000 Resin 具有超高分辨率和工程级强度，几乎任何其他技术都无法达到这种强度，”Honschke 说。

在 APC，Honschke 处理请求到下午 4 点左右，然后启动打印机通宵运行。早上，在完成打印、后处理和交付后，确定可以作为日间制造完成的新请求。一台高精度打印机可以将部件从夜间生产转变为日间生产，从而显著提高机组的生产效率。

“使用 Form 3+ 打印一个部件需要 8 小时 19 分钟。而在 Form 4 上只需要两个多小时。因此，我们现在可以利用这些打印机进行日间生产，尤其是亲眼目睹了这种全新速度，而且我们并不认为 Form 3+ 属于这种日间生产技术，”Honschke 说。

对于像 APC 这种每周要处理数百个部件的庞大实验室来说，运行日间打印而无需夜间生产有助于精简微软工作流程。有些部件可能是仍处于早期设计阶段的新产品，在这种情况下，一时灵光乍现可能无法持续一夜。另一些则是工厂修复和重新设计，用以保证生产正常进行，或在装配过程中节省时间和金钱。

“能够在 24 小时内多次迭代是我们实验室的目标。每个人都在提出要求，而其中一些解决方案十分依赖时间。他们需要了解部件失效的原因，这样才能返厂并明确‘更改几何形状可以让这个部件正常工作’，”Honschke 告诉我们。

自从将 Form 4 添加到工作流程中后，团队每天都要打印多次，并能立即从其他 SLA 打印机转换一些产能。“在开机后几分钟就开始打印了。设置非常简单。我们非常喜欢新的刮板设计和树脂槽锁定机制，”Honschke 说。

然而，速度和易用性并不是成功打印的全部。表面光洁度和打印质量仍然是最重要的，其中许多部件将用于最终设计批准单元或实物模型，因此需要检查部件。

“对于一些小部件，我注意到表面处理效果往往比以前的打印机更好。对于透明部件，我们会使用 Formlabs，因为这样可以减少分层折射，获得更真正透明的部件，我告诉过别人，这是 SLA 树脂中最接近完全透明的一种，”Honschke 说。

自从在 APC 中增加了 Form 4L，Honschke 和他的同事 Ryan Laprise 就能接受更多的工作，提高中心的产量。

最近，一位同事要求制作一个平板电脑外壳，其体积超过了实验室 Form 4 打印机的打印体积，而且需要快速完成。“在使用 Form 4L 之前，我们无法完成这种制造，因为周转时间太长，3D 打印也不可行。这会减慢迭代过程，”Honschke 说。3D 打印团队利用 Form 4L 制造了原型，并于当天下午交付了部件。Honschke 说：“如果我们能在 4 个小时内完成打印，就能改变一切。”

但打印时间并非全部，预处理和后处理时间也会影响团队的生产力和效率。Form 4L 简化了 APC 的树脂 3D 打印工作流程，缩短了前期准备和后处理工作的时间，帮助他们更快地将部件从概念转化为可交付实物。

鉴于 Form 4L 的成型体积，无需再将部件分成两部分，并可以为团队提供在白天快速制作部件以及在夜间制作大批量部件的选择。在后处理方面，更小的支撑接触点缩短了部件加工时间。

APC 经常满足用户对概念验证 (POC) 组装产品的要求，这些产品包括 Xbox、Surface 平板电脑、耳机等。但由于组件并非同时生产，因此必须使用 3D 打印技术。“他们可能在一周内拿到电路板，但三周后才能拿到中框。我们需要弄清楚，‘哦，电路板厚了 0.5 毫米，所以现在我们无法关闭机箱盖’，所以当我们进行这些构建时，不仅是一次、两次，而是 50 到 100 次构建，”Honschke 说。

最近，他们收到了一份关于 Xbox 中框的 POC 请求，数量为 50 个，因为某些内部组件的外包存在一些问题。“我说：‘是的，我们可以提供 50 个部件，但无法进行清理。’ 但有了 Form 4L，问题就迎刃而解了，因为支撑更易于移除。”

Form 4 和 Form 4L 共同为 APC 提供了一个新的机遇：如果能以如此高的速度获得这些优质部件，他们就能为大型 POC 构建提供更多的内部服务。“Xbox 每年要进行一到两次 POC 构建，Surface 每年要进行两到三次，如果我们能在内部提供这种服务，A) 安全性会更好，B) 如果速度更快，就能更早发现问题。我认为，Form 4 和 Form 4L 是很好的商机，事实会证明，内部应用是有意义的，”Honschke 说。

虽然 Form 4 和 Form 4L 的速度帮助 Honschke 的团队提高了产量，并承接了一些更大批量的原型订单，但在需要最终使用功能和更坚固耐用的功能性原型时，他们使用了其他技术。

随着微软旗下产品的不断增加，APC 也需要进行调整。采用擅长不同应用的技术可以帮助他们能够跟上新品类别不断增加的需求量。“随着微软产品类别的扩展，我们发现从耳机带到控制器机身，都需要能经受实际使用的高分辨率原型。SLS 是生产这些原型的最佳选择，”Honschke 说。

SLS 3D 打印机或其他粉末床熔融技术（如 MJF）是功能性原型的可靠选择，不仅可以打印出高尺寸精度的产品，而且还能经受弯曲、拉伸、载重或错误地塞入手提箱等严苛考验。APC 开始评估其机组应该增加哪种类型的粉末打印机时，Fuse 系列的小尺寸和易用性帮助他们做出了选择。

Fuse 系列帮助制造工程团队在产品进入批量生产前完成最后的审批阶段。对于微软的大多数产品来说，复杂的多件式装配可能在不同的地点进行制造，很难一次完成最终的概念验证构建。如果依靠物流公司和世界各地团队的时间安排，那么即使审批截止日期迫在眉睫，部件也不可能立即到达。Fuse 系列可以帮助团队创建最终的 POC 构建，以模拟最终使用的成品，便于分析任何潜在问题，并在订购任意模具之前快速做出更改。

“手动装配全套部件有助于工程师了解可能会延误生产的配合和装配问题。通常由于部件制造延误或运输问题，很难在正确的时间获得所有部件来运行 POC，而这正是 Fuse 的优势所在。它可以帮助我们用模拟传统制造的部件来填补空缺，”Honschke 说。

Honschke 的一项重要工作是确保 APC 拥有合适的工具，以应对范围广泛、不断变化的要求和项目。Formlabs 的 SLA 和 SLS 技术可以帮助他们更快地解决更多问题。

Form 4 和 Form 4L 的技术进步意味着微软可以在一天内完成更多工作，而 Fuse 系列则可以在最终用户开始制造之前解决供应链方面的任何困难。对于一家致力于以短跑速度完成马拉松赛程的公司（而且几十年来一直走在技术前沿）来说，这些打印机的速度和可靠性有助于减轻前进负担。

“所有的打印都非常成功，自从我们购置 Form 4L 打印机以来，几乎只用它来打印。我认为它能符合你对新一代打印机的期望。如果要更换打印机，我们会更换更多的 Form 4 和 Form 4L 打印机，”Honschke 说。

如需亲自了解 SLA 或 SLS 部件的质量，请免费索取 3D 打印样品部件。如需了解有关微软工作流程的更多信息，请立即观看网络研讨会点播。