Fortschritte in der 3D-Drucktechnologie haben das funktionale Prototyping in Industriequalität im Büroumfeld ermöglicht, indem kompakte, leise und sichere Drucker mit geschlossenen Baukammern und Emissionskontrollen angeboten werden, insbesondere durch die FDM- und PolyJet-Technologien. Diese Technologien decken unterschiedliche Anforderungen ab – von Funktionsprüfungen bis hin zu hochpräzisen visuellen Modellen – und unterstützen vielfältige Anwendergruppen wie Ingenieure, Studios, Unternehmen und Bildungseinrichtungen, während gleichzeitig die Gesamtbetriebskosten und die Anforderungen an die Infrastruktur gesenkt werden. Lesen Sie weiter, um mehr zu erfahren.
Da sich die Entwicklungszyklen verkürzen, überprüfen Ingenieure und Designer Passform, Funktion und Haltbarkeit bereits in einer viel früheren Phase des Prozesses, wodurch die Prototypenfertigung im Büro unverzichtbar geworden ist. In der Vergangenheit standen Teams, die den 3D-Druck im Büro einführen wollten, vor einem bekannten Zielkonflikt. Desktop-Systeme waren kompakt und benutzerfreundlich, wiesen jedoch Einschränkungen hinsichtlich Festigkeit, Realitätsnähe oder Materialleistung auf, während industrielle Systeme zwar Haltbarkeit boten, dafür aber Platz, Lärm und Komplexität mit sich brachten.
Fortschritte in der additiven Fertigung haben den 3D-Druck in Produktionsqualität bürotauglich gemacht. Zwei führende Technologien liefern nun Ergebnisse in Industriequalität und sind dabei sicher, leise und kompakt genug für gemeinsame Arbeitsumgebungen.
Ein 3D-Drucker gilt als für das Büro geeignet, wenn er eine kompakte Stellfläche für eine flexible Aufstellung hat, über eine geschlossene Druckkammer mit wirksamer Emissionskontrolle verfügt, unter 50 dB arbeitet und eine intuitive Bedienung bei minimalem Wartungsaufwand bietet. Diese Eigenschaften gewährleisten einen sauberen, leisen und effizienten Betrieb in einer Büroumgebung.
Geschlossene Baukammern erfüllen in Büroumgebungen mehrere Funktionen. Sie halten VOCs (flüchtige organische Verbindungen) und ultrafeine Partikel zurück, die während des Druckvorgangs freigesetzt werden können, und schützen so die Raumluftqualität. Die Umhüllung sorgt zudem für eine konstante Temperaturregelung für eine bessere Druckqualität und reduziert gleichzeitig die Geräuschübertragung auf den umliegenden Arbeitsbereich.
Moderne, bürotaugliche 3D-Drucksysteme verwenden geschlossene Kammern mit aktiver Filterung, um einen sicheren Betrieb in belebten Räumen zu gewährleisten. Dadurch entfallen spezielle Belüftungssysteme oder isolierte Fertigungsbereiche.
Die besten Bürodrucker machen spezielle Fertigungsräume überflüssig und fügen sich nahtlos in bestehende Arbeitsabläufe und räumliche Gegebenheiten ein. Dies bedeutet eine Maximierung des Bauvolumens bei gleichzeitiger Minimierung des Platzbedarfs. Das mobile Design mit integrierten Rollen ermöglicht eine flexible Positionierung in der Nähe von Ingenieurteams, Designstudios oder überall dort, wo Prototyping durchgeführt wird.
Leise 3D-Drucker sind mit geschlossenen Kammern und Präzisionsantriebssystemen ausgestattet und so konstruiert, dass Vibrationen und Schallübertragung minimiert werden. Systeme, die unter 55 dB arbeiten, lassen sich in Gemeinschaftsräume integrieren, ohne Besprechungen, Telefonate oder konzentriertes Arbeiten zu stören. Zum Vergleich: Ein normales Gespräch liegt bei etwa 60 dB, sodass ein Betrieb unter 50 dB in Büroumgebungen nahezu unhörbar ist.
Bürotauglicher 3D-Druck erfordert nur minimale technische Kenntnisse. Intuitive Touchscreen-Oberflächen, automatische Kalibrierung und optimiertes Einlegen von Materialien ermöglichen es jedem Teammitglied, das System effektiv zu bedienen, ohne dass eine spezielle Schulung erforderlich ist. Designer und Ingenieure können Druckaufträge von ihrem Schreibtisch aus senden und den Fortschritt von überall aus überwachen.
Diese Drucker sind darauf ausgelegt, manuelle Eingriffe zu vermeiden. Durch integrierte Kalibrierung, die menschliche Fehler ausschließt, und automatischen Materialwechsel, der stundenlanges unterbrechungsfreies Drucken ermöglicht, wird der 3D-Druck von einem überwachten Prozess zu einem Hintergrundvorgang.
3D-Drucker, die in Büros oder Klassenzimmern eingesetzt werden, müssen mindestens die OSHA-Anforderungen für sichere chemische Emissionswerte erfüllen. Über diese gesetzliche Mindestanforderung hinaus bietet die GREENGUARD-Zertifizierung eine zusätzliche, unabhängige Bestätigung, dass ein Drucker strenge Grenzwerte für chemische Emissionen einhält und eine gesündere Raumluftqualität fördert. GREENGUARD-Zertifizierungen für Geräte der additiven Fertigung werden anhand der Norm UL 2904 bewertet, die Prüfverfahren und Grenzwerte für ultrafeine Partikel und VOC-Emissionen definiert, die beim 3D-Druck entstehen.
Durch die Erfüllung der auf UL 2904 basierenden GREENGUARD-Kriterien weisen zertifizierte Drucker nach, dass sie sicher in Büros, Klassenzimmern und anderen belebten Umgebungen betrieben werden können, ohne dass eine spezielle Belüftungsinfrastruktur erforderlich ist.
Das Fused Deposition Modeling (FDM) hat sich zum Standard für das funktionale Prototyping im Büro entwickelt, da es technische Kunststoff-Materialien mit hoher Genauigkeit kombiniert und so echte Funktionsprüfungen ermöglicht. Mit FDM gefertigte Bauteile können genau wie Endbauteile gehandhabt, montiert, unter Druck montiert und Falltests unterzogen werden.
Im Vergleich zu einfachen Desktop-Druckern bieten Stratasys-FDM-Systeme zertifizierte Materialien, validierte Prozesse und eine Maßhaltigkeit, die für die technische Validierung geeignet ist. Der Unterschied zeigt sich in einer gleichmäßigen Schichthaftung, einer präzisen Temperaturregelung in der gesamten Baukammer und Materialien, die speziell für jedes System optimiert sind.
FDM eignet sich für Teams, die langlebige, wiederholbare Teile für Validierungsarbeiten benötigen. Die Technologie nutzt industrielle Thermoplaste, um Teile Schicht für Schicht aufzubauen, und erzeugt so Prototypen, die mechanischen Belastungen und realen Bedingungen standhalten.
Häufige Anwendungsfälle für FDM:
Die F123-Serie bringt FDM-Fähigkeiten in Büroumgebungen durch kompakte Systeme, die keine spezielle Stromversorgung oder Belüftung erfordern. Diese Drucker arbeiten leise mit weniger als 46 Dezibel und verfügen über integrierte Rollen für eine flexible Aufstellung in der Nähe von Ingenieurteams oder Designstudios.
Die F123-Serie erfüllt strenge Umwelt- und Sicherheitsstandards:
Diese Zertifizierungen gewährleisten einen sicheren Betrieb in gemeinsam genutzten Arbeitsbereichen unter Einhaltung der Standards für die Raumluftqualität.
F170, F190CR, F370 und F370CR: Die richtige Wahl
Die F123-Serie umfasst mehrere Modelle, die unterschiedlichen Anforderungen an Arbeitsbereiche und Anwendungen gerecht werden. Der F170 bietet professionelle Einstiegsfunktionalität bei äußerst kompakter Stellfläche. Der F190CR liefert Carbon-Ready-Leistung für hochfeste / hochstabile Anwendungen mit Kohlefaser. Der F370 bietet ein erweitertes Bauvolumen für größere Teile oder höheren Durchsatz, und der F370CR kombiniert diese Kapazität mit voller Carbon-Ready-Fähigkeit.
Alle Modelle verfügen über dieselbe intuitive Benutzeroberfläche, Sicherheitszertifizierungen und eine bürotaugliche Bedienung. Die Auswahl hängt in erster Linie vom erforderlichen Bauvolumen und den Materialoptionen ab und weniger von der Komplexität der Bedienung.
Der Vorteil von Stratasys liegt in der aufeinander abgestimmten Hardware und den Materialien. Jedes Material verfügt über optimierte Temperaturprofile, Extrusionsparameter und Stützstrategien, die speziell für die F123-Hardware entwickelt wurden. Dies macht das bei Materialien von Drittanbietern auf offenen Systemen übliche Ausprobieren überflüssig.
Zu den Materialoptionen gehören technische Thermoplaste wie ABS in verschiedenen Farben, ASA für UV-Beständigkeit, PC-ABS für Stabilität / Festigkeit sowie Verbundmaterialien wie ABS-CF10 und Nylon CF-10 für Stabilität / Steifigkeit. Spezialmaterialien wie TPU 92A für Flexibilität und ABS-ESD7 für Elektronikanwendungen erweitern das Spektrum der testbaren Eigenschaften.
Versiegelte Materialkartuschen verhindern Feuchtigkeitsaufnahme, die die Druckqualität beeinträchtigt. Die löslichen QSR-Stützmaterialien lösen sich rückstandsfrei auf und ermöglichen komplexe innere Geometrien ohne manuelles Entfernen. Große Bauvolumina bieten Platz für große Teile in einem einzigen Bauvorgang oder für mehrere Komponenten in einem Druckvorgang.
Die PolyJet™-Technologie eignet sich für Anwendungen, bei denen Oberflächenfinish, optischer Realismus und die Materialeigenschaften entscheidend sind, ohne dass dabei die funktionale Leistungsfähigkeit beeinträchtigt wird. Dies ist ideal für Teams, die Modelle zur Designvalidierung benötigen, die sowohl die für Kundenpräsentationen erforderliche optische Genauigkeit als auch die für die Funktionsprüfung notwendigen mechanischen Eigenschaften aufweisen.
Die Drucker J35TM Pro und J55TM bringen fortschrittlichen PolyJet-Druck in die Büroumgebung. Der J35 Pro bietet Vielseitigkeit bei der Materialauswahl und ein hervorragendes Oberflächenfinish mit minimalen Schichtlinien, wodurch Prototypen entstehen, die die Ästhetik des Endprodukts originalgetreu wiedergeben. Der J55 baut auf dieser Grundlage auf und bietet Vollfarbdruck, erweiterte Multimaterial-Fähigkeiten sowie einen größeren Bauraum. So lassen sich präzise, optisch beeindruckende Modelle vom Prototyping bis zur Kleinserienfertigung ohne Werkzeugbau erstellen.
Beide Systeme kombinieren feste, flexible und transparente Materialien in einem einzigen Druckvorgang, sodass Teams Prototypen mit unterschiedlichen Materialeigenschaften – von harten Außenhüllen bis hin zu weichen Soft-Touch-Griffen – ohne Montage erstellen können. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, separate Komponenten herzustellen und zu kombinieren, was die Designvalidierung beschleunigt und die Prototypenkosten senkt.
Diese Drucker arbeiten geräuscharm und geruchsneutral, was sie ideal für Büros und Gemeinschaftsarbeitsbereiche macht, in denen Gesundheit und Sicherheit oberste Priorität haben. Sie sind zudem CE-gekennzeichnet und FCC-konform und erfüllen die Sicherheits- und elektromagnetischen Standards der EU und der USA für Zuverlässigkeit und Eignung für das Büro.
Häufige Anwendungsfälle für PolyJet:
Die Materialvielfalt reicht von Vollfarbdruck bis hin zu starren, robusten und flexiblen Optionen. Die ToughONE-Materialfamilie bringt mechanische Eigenschaften in Ingenieursqualität auf PolyJet-Plattformen und ermöglicht Schnappverbindungen, Filmscharnier und schlagfeste Teile. Die Teile können von opak bis transparent reichen und weisen ein hervorragendes Oberflächenfinish auf.
Das waschbare Stützmaterial löst sich sauber in einer einfachen Lösung auf Wasserbasis auf, wodurch manuelles Abkratzen oder Schneiden entfällt. Dieser sicherere Ansatz bei der Nachbearbeitung verringert das Risiko, empfindliche Details zu beschädigen, und minimiert den Kontakt des Anwenders mit unausgehärteten Materialien. Die Teile sind mit minimalem Aufwand bereit für die Bewertung.
Der Multimaterialdruck ermöglicht eine realistische Simulation der Ästhetik des Endprodukts. Ingenieure können komplette Baugruppen mit unterschiedlichen Shore-Härten, Farben und mechanischen Eigenschaften prototypisieren, ohne den Druckvorgang unterbrechen zu müssen, um Materialien zu wechseln oder separat gedruckte Komponenten zu kombinieren. Diese Fähigkeit ist unerlässlich, um Entscheidungen zu Farbe, Material und Oberflächenbeschaffenheit zu bewerten, bevor die Produktionswerkzeuge festgelegt werden.
Die GrabCAD Print-Software bietet dieselbe intuitive Benutzeroberfläche wie bei FDM-Systemen und ermöglicht so den Fernbetrieb sowie konsistente Arbeitsabläufe über verschiedene Drucktechnologien hinweg. Die Plattform vereinfacht die Dateivorbereitung, das Druckmanagement und die Überwachung für beide Technologiefamilien.
Der Hauptunterschied zwischen FDM und PolyJet beim Prototyping im Büro liegt in der Materialauftragung und dem Oberflächenfinish.
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Merkmal |
FDM |
PolyJet |
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Materialtyp |
Technische Thermoplaste |
Photopolymer-Kunstharze |
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Oberflächenfinish |
Sichtbare Schichtlinien |
Glatt, hochauflösend |
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Materialoptionen |
ABS, ASA, PC-ABS, Nylon, Verbundwerkstoffe |
Starr, flexibles Material, transparent, Vollfarbdruck, widerstandsfähige Materialien mit hoher Zähigkeit |
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Mehrmaterial |
Monomaterial pro Druck (Doppelspritzguss für Stützstrukturen) |
Mehrere Materialien in einem Druck |
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Stabilität / Festigkeit |
Hervorragende mechanische Eigenschaften |
Sehr gute mechanische Eigenschaften |
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Anwendungen |
Funktionsprüfung, Werkzeuge/Werkzeugbau, langlebige Funktionsprototypen |
Visuelle Validierung, Baugruppen aus mehreren Materialien, Funktionsdruck, Werkzeuge und Vorrichtungen |
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Entfernen der Stützstruktur |
Abtrennbare und lösliche Lösungen |
Wasserlöslich |
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Typische Genauigkeit |
±0,200 mm (0,008 Zoll) |
Hohe Detailgenauigkeit und glatte Oberflächen |
FDM überzeugt bei Anwendungen, die zertifizierte technische Thermoplaste, größere Bauvolumina und langlebige Materialeigenschaften unter mechanischer Beanspruchung erfordern. Entscheiden Sie sich für FDM beim funktionalen Prototyping, wenn Teile Montagekräften, Temperaturwechseln oder wiederholter Handhabung standhalten müssen. Fertigungshilfsmittel wie Werkzeuge und Vorrichtungen profitieren von den Materialeigenschaften und der Formstabilität von FDM.
Insbesondere wenn Materialzertifizierung eine Rolle spielt, wie bei Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, bei medizinischen Hilfsmitteln und in der Automobilindustrie, ist FDM die beste Option. FDM-Materialien werden mit umfassenden technischen Datenblättern geliefert, und für viele gibt es etablierte Qualifizierungsprozesse.
Die Technologie ist auch dann sinnvoll, wenn die Anforderungen an den Bauraum das Angebot kompakter PolyJet-Systeme übersteigen oder wenn Materialkosten beim Prototyping in großen Stückzahlen zu einem wesentlichen Faktor werden.
PolyJet liefert überlegene Ergebnisse, wenn sowohl Funktion als auch Ästhetik eine Rolle spielen. Die Designvalidierung, die eine genaue Bewertung von Farbe, Material und Oberflächenbeschaffenheit erfordert, profitiert von der Oberflächenbeschaffenheit und den Materialeigenschaften von PolyJet. Kundenorientierte Prototypen, Marketingmodelle und die Produktentwicklung erfordern oft diese Art von visueller Wiedergabetreue.
PolyJet ist auch die bessere Wahl für Designs, die mehrere Materialeigenschaften in einem einzigen Teil vereinen, wie weiche Griffe, transparente Fenster und Filmscharniere. Die Möglichkeit, ein einziges Bauteil ohne Montage zu fertigen, beschleunigt die Designvalidierung und senkt die Kosten für Prototypen im Vergleich zur Herstellung und Montage mehrerer Komponenten.
PolyJet eignet sich zudem hervorragend für Anwendungen, die feine Details, glatte Oberflächen, die eine Nachbearbeitung überflüssig machen, oder lichtduchlässige und durhsichtige Teile für die optische Bewertung erfordern.
Konstrukteure, kleine Studios, große Unternehmen und Bildungseinrichtungen profitieren am meisten vom bürotauglichen 3D-Druck. Er ermöglicht ihnen eine sichere, leise und schnelle Prototypenerstellung, lokale Fertigung und praxisorientiertes Lernen, ohne dass spezielle industrielle Belüftungsanlagen oder eigene Laboreinrichtungen erforderlich sind.
Konstrukteure nutzen den bürotauglichen 3D-Druck, um Validierungszyklen zu verkürzen und Designprobleme früher zu erkennen. Ein Unternehmen für Unterhaltungselektronik könnte über Nacht Funktionsprototypen einer neuen Smartphone-Hülle drucken, am nächsten Morgen die Passgenauigkeit und den Abstand der Tasten testen und noch am selben Nachmittag das Design überarbeiten. Diese schnelle Designiteration eliminiert die zweiwöchige Verzögerung, die bei externen Prototyping-Dienstleistern üblich ist.
Produktdesigner nutzen den Multimaterialdruck, um Ästhetik und Ergonomie gleichzeitig zu bewerten. Ein Team für medizinische Hilfsmittel kann ein handgeführtes Diagnosegerät mit starrem Gehäuse und Soft-Touch-Griffbereichen in einem einzigen Druckvorgang herstellen, was realistische Anwendertests ohne Montage oder Nachbearbeitung ermöglicht.
Kleine Designstudios stehen unter besonderem Druck, Kunden schnell Ergebnisse zu liefern und gleichzeitig die Kosten zu kontrollieren. Bürotaugliche Systeme ermöglichen es diesen Teams, das Prototyping firmenintern durchzuführen, anstatt es an Servicebüros auszulagern. Beispielsweise könnte ein fünfköpfiges Industriedesignbüro einen J35-Drucker nutzen, um Präsentationsmodelle für Kunden mit präzisen Farben und Oberflächen zu erstellen und so Projekte aufgrund schnellerer Durchlaufzeiten und einer besseren Vermittlung der Designabsicht zu gewinnen.
Große Unternehmen profitieren von verteilten Fertigungskapazitäten. Anstatt das Prototyping in einer speziellen Einrichtung zu zentralisieren, können Teams bürotaugliche Systeme an mehreren Entwicklungsstandorten einsetzen. Ein Automobilzulieferer könnte F370-Systeme in Designzentren in drei Ländern aufstellen, wodurch lokale Teams Werkzeuge/Werkzeugbau und Validierungsteile ohne Versandverzögerungen oder Koordinationsaufwand herstellen können.
Diese Verteilung unterstützt auch das Concurrent Engineering, sodass mehrere Teams unabhängig voneinander iterieren und physische Prototypen für Integrationstests herstellen können, ohne dass es durch eine zentrale Ressource zu Engpässen kommt.
Bildungseinrichtungen nutzen bürotauglichen 3D-Druck, um praktische Fertigungserfahrungen ohne industrielle Infrastruktur zu vermitteln. Ein Ingenieurstudiengang an einer Universität könnte F123-Drucker in mehreren Labors einsetzen, sodass Studierende im Rahmen ihrer Studienleistungen ihre eigenen Entwürfe drucken können. Die Kombination aus Sicherheitszertifizierungen, leisem Betrieb und intuitiven Benutzeroberflächen ermöglicht den unbeaufsichtigten Zugang für Studierende.
Ebenso können Gymnasien den 3D-Druck nutzen, um das Lernerlebnis zu verbessern. So können Schüler beispielsweise in den Fächern Physik, MINT, Kunst und Geschichte reale Objekte entwerfen, bauen und testen. Dank ihrer kompakten Größe und Mobilität lassen sich diese 3D-Drucker problemlos in mehreren Klassenzimmern gemeinsam nutzen.
Die Gesamtbetriebskosten für bürotauglichen 3D-Druck gehen weit über den Anschaffungspreis hinaus. Für eine erfolgreiche Einführung müssen Infrastrukturkosten, Materialkosten, Arbeitszeit, Ausfallraten bei Drucken und Auswirkungen auf die Produktivität über die gesamte Lebensdauer des Systems hinweg bewertet werden.
Bürotaugliche Systeme senken die Gesamtbetriebskosten durch den Wegfall von Infrastrukturanforderungen, geringeren Materialverbrauch und reduzierten Arbeitsaufwand für Betrieb und Wartung.
Bürotauglicher 3D-Druck macht teure Investitionen in die Infrastruktur überflüssig. Da keine Belüftungssysteme erforderlich sind, entfallen die Installation von Rohrleitungen, Frischluftsystemen und die laufenden Betriebskosten für die Klimatechnik. Ebenso muss keine wertvolle Fläche für die Einrichtung eines isolierten Fertigungsbereichs bereitgestellt werden.
Die Verlagerung des Prototyping-Prozesses in das eigene Haus senkt zudem die Kosten der Auslagerung / Outsourcing drastisch. Ein Designteam, das jährlich 50.000 US-Dollar für Prototypen bei Servicebüros ausgibt, kann die Anschaffung eines Systems oft bereits im ersten Jahr rechtfertigen und profitiert gleichzeitig von schnelleren Durchlaufzeiten und größerer Gestaltungsfreiheit.
Die Kombination aus kalibrierter Hardware, optimierten Materialien und bewährten Prozessparametern sorgt dafür, dass Teile bereits beim ersten Versuch gelingen, anstatt dass mehrere Iterationen erforderlich sind, um akzeptable Ergebnisse zu erzielen. Die Drucker sind nicht nur benutzerfreundlich, sondern Stratasys verfügt auch über engagierte Support-Teams, die auftretende Probleme lösen und sicherstellen, dass der Druckvorgang reibungslos verläuft.
Zeitersparnis in den Designzyklen bietet den größten Vorteil bei den Gesamtbetriebskosten. Durch die Verkürzung der Durchlaufzeit für Prototypen von Wochen auf eine Nacht können Teams mehr Optionen parallel testen, Entscheidungen früher validieren und teure Änderungen in späten Phasen reduzieren.
Ein Team der Produktentwicklung, das drei zusätzliche Design-Iterationen durchführt, bevor die Werkzeuge fertiggestellt werden, kann kostspielige Formänderungen vermeiden, die die gesamten jährlichen Betriebskosten des Drucksystems übersteigen könnten. Der Wert liegt nicht in den Hardwarekosten, sondern in besseren Produkten, die schneller auf den Markt kommen und weniger Probleme nach der Produkteinführung aufweisen.
Der bürotaugliche 3D-Druck hat den herkömmlichen Kompromiss zwischen Leistungsfähigkeit und Komfort beseitigt. Moderne FDM- und PolyJet-Drucker liefern Ergebnisse in Industriequalität und erfüllen gleichzeitig die Anforderungen an Sicherheit, Geräuschpegel und Platzbedarf in professionellen Arbeitsumgebungen.
Die Kombination aus geschlossenen Baukammern, geprüften Sicherheitszertifizierungen, leisem Betrieb und intuitiven Benutzeroberflächen macht die additive Fertigung in Produktionsqualität für jedes Team zugänglich. Ob bei der Validierung mechanischer Baugruppen mit FDM oder der Bewertung ästhetischer Designs mit PolyJet – Ingenieure und Designer verfügen nun über die Werkzeuge, um schneller zu iterieren und bereits in einer frühen Phase des Entwicklungsprozesses bessere Entscheidungen zu treffen.
Schnelle Design-Iterationen, dezentrale Fertigungsmöglichkeiten und reduzierte Infrastrukturanforderungen machen den bürotauglichen 3D-Druck zu einem strategischen Vorteil und nicht nur zu einem einfachen Prototyping-Werkzeug.
