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Case Study

Microsoft Engineers and Model-Makers Utilize PolyJet™ Technology to Redesign Surface Pro 9's Kickstand Hinge

October 24, 2023

Kundenprofil 

Das Advanced Prototyping Center (APC) von Microsoft befindet sich in Redmond, Washington. Es handelt sich um eine 26.000 Quadratmeter große Einrichtung für Prototyping zwischen den Gruppen für Industriedesign und Entwicklung. Dieses Team aus höchst leidenschaftlichen Machern fungiert als Übersetzer zwischen Konzept und Realität. Unter Einsatz einer Vielzahl von Werkzeugen für Fertigung und Prototyping konzentriert sich das APC auf die effiziente Ausarbeitung von Lösungen und Prototypen als Antwort auf geschäftliche Aufgabenstellungen. Nach dem Motto „Fail Fast“ ist es die Aufgabe des APC, Designer, Ingenieure und Partner von Microsoft schnell von Entwicklungsentscheidungen zu überzeugen. Der 3D-Druck ist ein wesentlicher Bestandteil von Microsofts „Fail Fast"-Entwicklungsprozess, und PolyJet-Modelle gehören zu unserer täglichen Routine.

 

Microsoft office

Die Herausforderung  

Um möglichst erfolgreich Hardware zu entwickeln und auf den Markt zu bringen, die der ursprünglichen gestalterischen und technischen Absicht entspricht, müssen viele Fachleute einen Beitrag leisten. Das neuste Surface Pro 9 ist ein gutes Beispiel dafür, wie verschiedene Teams gemeinsam daran arbeiten, neue und verbesserte Funktionen für Microsoft-Geräte zu entwickeln, z. B. die leicht abnehmbaren, magnetischen Type-Cover-Tastaturen und die innovative Verbesserung der Kickstand-Scharniere des Surface Pro 9. 

Der Kickstand ist eines der ikonischen Merkmale des Surface Pro 9. Die Scharniere, mit denen der Kickstand am Gerät befestigt ist, spielen eine entscheidende Rolle für eine erstklassige Nutzererfahrung. Die Scharniere müssen kompakt und leicht sein, aber stark genug, um das Gerät auch bei wiederholtem Gebrauch in einem großen, einstellbaren Winkelbereich zuverlässig zu halten. Die aktuelle Version des Kickstand-Scharniers wurde für das Surface Pro 9 komplett neu entwickelt. Obwohl es nun aus weniger Teilen besteht, können die Benutzer das Gerät wie bisher auf ihren bevorzugten Blickwinkel einstellen. Die stufenlose Winkeleinstellung bietet mehr Flexibilität in verschiedenen Situationen, beispielsweise beim Anschauen eines Films im Flugzeug, beim Verfassen eines Word-Dokuments zu Hause oder beim Zeichnen eines Entwurfs mit dem Surface-Stift im Studio oder außerhalb. 

Die Entwicklung eines neuen Scharniers für das Surface Pro war eine besonders komplexe Herausforderung für das Prototyping, da die einzelnen Komponenten sehr klein sind, sodass eine präzise Fertigung den Zugang zu Werkzeugen erfordert, die Teile mit einem hohen Maß an Genauigkeit herstellen können. Herkömmliche Prototyping-Methoden wie die CNC-Bearbeitung oder der Metallspritzguss können zwar hochpräzise Teile herstellen, sind aber in Bezug auf Zeit und Ressourcen nicht effizient genug, um Prototypen kurzfristig zu erstellen und mehrere Entwürfe für diese Art von Komponenten zu testen, was in der heutigen Produktentwicklungslandschaft entscheidend ist.

Microsoft 3D Printing Lab for Rapid Prototyping

Lösung 

In der Vergangenheit erforderte die Erstellung von Prototypen komplexer mechanischer Konstruktionen einen erheblichen Zeit- und Ressourcenaufwand. Durch die Einführung des Druckers J850™ Prime von Stratasys ist dieser Prozess aber sehr viel effizienter geworden. Die hohe Maßgenauigkeit der J850 ermöglicht eine schnelle Iteration selbst kleiner mechanischer Teile und bietet eine schnellere und effizientere Lösung für das Prototyping komplexer mechanischer Konstruktionen. 

Die Ingenieure und Modellbauer von Microsoft haben gemeinsam ein einzigartiges Prototyping-Verfahren entwickelt, bei dem die Scharniere digital hochskaliert und dann in Übergröße gedruckt werden. Das J850-System druckt die Bauteile so präzise, dass für den Zusammenbau des Prototyps wenig bis gar keine Nachbearbeitung erforderlich ist, was eine schnelle Validierung der Entwürfe ermöglicht. Der J850-Drucker hat sich als wertvolles Hilfsmittel im Produktentwicklungsprozess erwiesen, da er präzise Passformprüfungen komplexer Mechanismen und Studien zum Bewegungsbereich ermöglicht. Zudem hat die hohe Druckgeschwindigkeit der J850 dazu beigetragen, den Engpass bei der Produktentwicklung für Designer, Ingenieure und Modelbauer zu beseitigen. 

Microsoft hinge exploded

Wirtschaftliche Auswirkungen 

Surface-Geräte werden von einer Idee ausgehend konzipiert, viele Male gebaut und perfektioniert, bevor sie in die Produktion gehen. Die J850 Prime hat das Vertrauen in den gesamten Prototyping-Prozess gestärkt. Die Durchlaufzeit für präzise Bauteile wurde verkürzt, und Ingenieure können sich intensiver mit der Form und Funktion des Designs befassen, statt sich um Details bei der Fertigung von Prototypen zu kümmern. 

Im Fall des Scharniers für das Surface Pro 9 hat die Möglichkeit, Komponenten auf der J850 hochzuskalieren und zu drucken, eine schnellere Identifizierung potenzieller Fehlerpunkte und die Erkundung innovativerer Designpfade ermöglicht, was letztlich zu einem hochwertigeren Benutzererlebnis führt.

„Bei der Erprobung mechanischer Features während der Produktentwicklung ist die Genauigkeit der einzelnen Bauteile von entscheidender Bedeutung. Dies gewährleistet eine möglichst genaue Übereinstimmung des Prototypen mit der Designabsicht. Weil sich die Präzision im Vergleich zu früheren PolyJet-Druckergenerationen enorm verbessert hat, bitten unsere Maschinenbauingenieure regelmäßig darum, dass wir ihre Bauteile ausschließlich mit der J850-Technologie drucken.” Mark Honschke, Leiter 3D-Druck

„Im Prototyping wird stets nach mehr Geschwindigkeit und Präzision gestrebt. Das Hauptziel besteht immer darin, den schnellsten und effizientesten Weg zur Validierung einer Designlösung zu finden. Die J850 Prime hat sich in diesem Bereich als führend erwiesen und ermöglicht eine stärkere Konzentration auf den Designaspekt statt auf die Feinheiten der Fertigung." Mike Oldani, Model-Maker.