Cómo Microsoft acelera el desarrollo de hardware con Formlabs Form 4L y Fuse 1+ 30W
El desarrollo de hardware exige transformar ideas digitales en componentes físicos con rapidez, precisión y propiedades adecuadas para cada etapa de validación.
En productos como tabletas, consolas, audífonos, controles y otros dispositivos electrónicos, una diferencia mínima en el espesor de una carcasa, la posición de un conector o el ajuste entre componentes puede impedir que un ensamble cierre correctamente.
Microsoft utiliza impresión 3D SLA y SLS dentro de su Advanced Prototyping Center para fabricar prototipos de alta resolución, ensambles de prueba y componentes funcionales destinados a múltiples categorías de hardware.
La incorporación de los equipos Formlabs Form 4, Form 4L y Fuse 1+ 30W permitió al centro aumentar su capacidad, realizar varias iteraciones en un mismo día y entregar solicitudes internas en periodos de aproximadamente 24 horas.
El Advanced Prototyping Center de Microsoft
El Advanced Prototyping Center, también conocido como APC, es una instalación interna dedicada al desarrollo y validación de productos de hardware de Microsoft.
De acuerdo con el caso documentado por Formlabs, alrededor del 95 % de los productos de hardware de la empresa son diseñados, probados o desarrollados en este centro.
El equipo atiende solicitudes provenientes de más de 80 categorías de producto y opera como un servicio interno de fabricación. Su función es analizar cada solicitud, seleccionar la tecnología y el material adecuados, preparar el trabajo, imprimir, realizar el postprocesado y entregar las piezas.
La meta habitual del centro es mantener tiempos de respuesta cercanos a 24 horas, incluso cuando recibe cientos de solicitudes y piezas por semana.
Un centro de impresión 3D para múltiples categorías de hardware
El APC no trabaja únicamente con una línea de producto.
Sus proyectos pueden relacionarse con:
- Microsoft Surface.
- Xbox.
- Audífonos y dispositivos de audio.
- Controles.
- Conectores.
- Carcasas.
- Componentes internos.
- Ensambles de prueba de concepto.
- Soluciones para problemas de producción.
Para atender esta variedad, el centro utiliza diferentes tecnologías de impresión 3D, entre ellas FDM, PolyJet, SLA y SLS.
Dentro de esta infraestructura, Formlabs cumple una función específica: producir componentes con materiales de ingeniería, alta resolución, buen acabado superficial y tiempos de impresión adecuados para iterar con rapidez.
Equipos Formlabs utilizados por Microsoft
El Advanced Prototyping Center opera cinco impresoras SLA de Formlabs, incluyendo unidades Form 4 y Form 4L, además de dos sistemas Fuse 1+ 30W para impresión 3D SLS.
Cada equipo cubre necesidades diferentes dentro del desarrollo de hardware.
Form 4 para piezas precisas y múltiples iteraciones
Microsoft utiliza Form 4 cuando necesita:
- Tolerancias cerradas.
- Alta resolución.
- Materiales de ingeniería.
- Buen acabado superficial.
- Piezas pequeñas o medianas.
- Varias iteraciones durante el mismo día.
La velocidad del equipo permitió transformar ciertos trabajos que anteriormente debían imprimirse durante la noche en construcciones que pueden terminarse durante la jornada laboral.
Form 4L para prototipos de gran formato
Form 4L amplió la capacidad del centro para fabricar:
- Carcasas de tabletas.
- Componentes grandes de hardware.
- Ensambles completos.
- Lotes de prototipos.
- Piezas que anteriormente debían dividirse.
- Pruebas de concepto de Surface y Xbox.
Su mayor volumen de construcción permite producir componentes completos sin dividirlos en varias secciones y unirlos posteriormente.
Fuse 1+ 30W para prototipos funcionales
Cuando las piezas deben soportar uso físico, deformación, manipulación o pruebas de ensamble, Microsoft recurre a los equipos Fuse Series.
La tecnología SLS permite fabricar componentes de nylon funcionales y autoportantes, adecuados para:
- Bandas de audífonos.
- Cuerpos de controles.
- Componentes internos.
- Piezas sometidas a flexión.
- Ensambles funcionales.
- Prototipos finales antes de fabricar herramentales.
El polvo sin fusionar sostiene las piezas durante la impresión, por lo que no se requieren soportes adicionales.
Form 4: de más de ocho horas a poco más de dos
Uno de los beneficios más importantes documentados por Microsoft fue la reducción del tiempo de fabricación en Form 4.
Una pieza que anteriormente tardaba 8 horas y 19 minutos en una Form 3+ pudo fabricarse en poco más de dos horas con Form 4.
Esta reducción permitió que ciertos trabajos dejaran de programarse exclusivamente como impresiones nocturnas.
El equipo podía recibir una solicitud durante la mañana, fabricar la pieza, realizar el postprocesado y entregar el componente durante el mismo día.
Para un centro que trabaja con cientos de piezas por semana, convertir una construcción nocturna en una construcción diurna tiene un impacto directo en:
- Capacidad de producción.
- Número de iteraciones.
- Tiempo de respuesta.
- Utilización de la flota.
- Resolución de problemas urgentes.
Varias iteraciones en menos de 24 horas
El objetivo del APC es permitir que los equipos de ingeniería evalúen varias versiones de una pieza dentro de un periodo de 24 horas.
Esto resulta especialmente relevante en las primeras etapas de diseño, cuando una idea puede evolucionar rápidamente.
Un ingeniero puede recibir una primera versión, probarla, detectar una interferencia, modificar el archivo y solicitar una segunda impresión durante el mismo día.
Esta capacidad también puede utilizarse para resolver problemas provenientes de fábrica. Una pieza puede analizarse, modificarse y volver a fabricarse para validar una posible solución antes de implementar cambios en producción.
Materiales de ingeniería para prototipos de alta calidad
La variedad de materiales del ecosistema Formlabs permite que Microsoft seleccione la resina según la función del prototipo.
Entre los materiales mencionados en el caso se encuentran:
- Tough 2000 Resin, utilizada regularmente para piezas resistentes.
- Grey Pro Resin, empleada en prototipos de ingeniería con alta resolución.
- Materiales transparentes para componentes que requieren claridad y buena calidad superficial.
- Fast Model Resin, utilizada cuando la velocidad es prioritaria.
La posibilidad de cambiar de material varias veces durante el día permite seleccionar la resina adecuada para cada aplicación, en lugar de utilizar únicamente el material que ya se encuentra instalado.
Transparencia y calidad superficial con SLA
Algunos prototipos necesitan simular componentes transparentes o permitir la visualización de elementos internos.
Microsoft identificó que las piezas transparentes fabricadas con equipos Formlabs presentan menor refracción visible entre capas que otras alternativas SLA utilizadas por el centro.
Esto permite producir componentes con una apariencia más cercana a una pieza transparente real, algo importante en:
- Cubiertas.
- Ventanas.
- Lentes de prueba.
- Guías de luz.
- Componentes visuales.
- Modelos para aprobación de diseño.
La calidad superficial también es crítica cuando las piezas se utilizan en modelos finales de aprobación o presentaciones internas.
Form 4L para carcasas completas de tabletas
Antes de incorporar Form 4L, algunos componentes de gran tamaño no podían fabricarse en una sola pieza o requerían tiempos poco compatibles con el ciclo de iteración.
Uno de los proyectos documentados fue una carcasa de tableta cuyo tamaño excedía el volumen de construcción de Form 4.
El equipo utilizó Form 4L para fabricar los prototipos y entregarlos durante la misma tarde.
El tiempo de construcción fue cercano a cuatro horas, permitiendo mantener el ritmo del proyecto sin dividir la geometría ni recurrir a un proceso externo.
Menos divisiones y ensambles posteriores
Cuando una pieza supera el volumen de construcción, normalmente debe dividirse en varias secciones.
Esto agrega operaciones como:
- Preparación de uniones.
- Impresión de varias partes.
- Alineación.
- Adhesión.
- Lijado.
- Corrección de juntas.
- Acabado superficial.
Form 4L permitió eliminar muchas de estas etapas para carcasas y componentes de gran formato.
Además, los puntos de contacto más pequeños en los soportes redujeron el tiempo necesario para retirar las estructuras y terminar las superficies.
Ensambles de prueba de concepto
Microsoft fabrica ensambles de prueba de concepto, conocidos como POC, para comprobar cómo interactúan múltiples componentes antes de iniciar la fabricación masiva.
Estos ensambles pueden involucrar productos como:
- Xbox.
- Surface.
- Audífonos.
- Dispositivos y accesorios.
El problema es que todos los componentes no siempre llegan al mismo tiempo.
Las tarjetas electrónicas pueden estar disponibles una semana, mientras que las estructuras internas o las carcasas pueden retrasarse varias semanas.
La impresión 3D permite fabricar temporalmente las piezas faltantes para ensamblar el producto completo y detectar problemas de ajuste.
Detectar diferencias de medio milímetro
En un dispositivo electrónico, una diferencia de medio milímetro puede impedir que una cubierta cierre correctamente.
Los ensambles físicos permiten identificar estas incompatibilidades antes de que los componentes lleguen a producción.
Al construir manualmente una unidad completa, los ingenieros pueden evaluar:
- Ajuste.
- Interferencias.
- Secuencia de ensamble.
- Acceso a tornillos.
- Alineación de conectores.
- Espesores.
- Espacios internos.
- Compatibilidad entre piezas de distintos proveedores.
Las piezas impresas sustituyen temporalmente componentes retrasados y permiten continuar con la validación.
50 estructuras internas para Xbox
Uno de los proyectos descritos en el caso consistió en fabricar 50 estructuras internas o midframes para Xbox.
La solicitud se originó debido a problemas con la subcontratación de algunos componentes internos.
Con Form 4L, el equipo completó tres construcciones completas en tres días.
El flujo anterior habría requerido aproximadamente una semana y media.
De acuerdo con Microsoft, el ahorro generado por este proyecto fue suficiente para justificar por sí solo la inversión en Form 4L.
De una semana y media a tres días
La reducción de una semana y media a tres días tuvo implicaciones más amplias que el tiempo de impresión.
Permitió:
- Mantener el proyecto en calendario.
- Continuar con los ensambles POC.
- Detectar errores antes.
- Reducir la dependencia de proveedores.
- Mantener información sensible dentro de Microsoft.
- Fabricar lotes de componentes grandes internamente.
Microsoft también identificó que Form 4 y Form 4L podían ampliar los servicios internos del APC para proyectos de mayor volumen.
Mayor control sobre la propiedad intelectual
Fabricar prototipos internamente no solo reduce tiempos.
También ayuda a mantener archivos, diseños y conceptos dentro de la organización.
En productos que aún no han sido presentados públicamente, enviar componentes a proveedores externos puede requerir controles adicionales de seguridad y confidencialidad.
La capacidad de producir internamente ensambles POC de Xbox, Surface y otras categorías reduce la cantidad de información que debe compartirse con terceros.
Para Microsoft, esta ventaja se combina con la posibilidad de encontrar problemas con mayor rapidez.
Fuse Series para prototipos funcionales de nylon
Aunque Form 4 y Form 4L destacan por su velocidad, precisión y acabado superficial, algunas aplicaciones requieren mayor resistencia mecánica.
En estos casos, Microsoft utiliza los sistemas Fuse 1+ 30W.
La impresión 3D SLS permite fabricar piezas capaces de soportar:
- Flexión.
- Uso repetido.
- Manipulación.
- Ajustes a presión.
- Golpes.
- Pruebas ergonómicas.
- Ensambles funcionales.
Microsoft utiliza esta tecnología en aplicaciones como bandas de audífonos y cuerpos de controles, donde los componentes deben comportarse como piezas funcionales y no solo como modelos visuales.
¿Por qué Microsoft seleccionó Fuse Series?
Cuando Microsoft evaluó sistemas de impresión en polvo, buscaba una solución que combinara desempeño con facilidad de integración.
Los sistemas SLS tradicionales suelen requerir:
- Espacios amplios.
- Infraestructura especializada.
- Inversiones elevadas en instalación.
- Manejo complejo de polvo.
- Operadores con capacitación avanzada.
Microsoft destacó la huella compacta y el enfoque centrado en el usuario de Fuse Series como ventajas para reducir las barreras habituales de la tecnología SLS.
Piezas funcionales antes de fabricar herramentales
Los equipos Fuse Series ayudan a los departamentos de ingeniería de manufactura durante las etapas finales de aprobación.
Antes de solicitar moldes o herramentales, los equipos pueden fabricar un ensamble funcional completo y evaluar posibles problemas.
Esta etapa permite analizar:
- Comportamiento del producto.
- Ajuste final.
- Secuencia de montaje.
- Resistencia de componentes.
- Interacción con piezas electrónicas.
- Accesibilidad.
- Riesgos para producción.
Si se identifica un error, la geometría puede modificarse antes de comprometer recursos en herramientas definitivas.
Impresión 3D para reducir riesgos en la cadena de suministro
Microsoft desarrolla productos cuyos componentes pueden fabricarse en diferentes regiones y por distintos proveedores.
Coordinar la llegada simultánea de todas las piezas puede resultar complicado.
Los retrasos logísticos o de fabricación pueden impedir que el equipo complete una prueba de concepto en el momento necesario.
Fuse Series ayuda a cubrir temporalmente estas faltas mediante piezas que simulan componentes fabricados convencionalmente.
Esto permite mantener el calendario de validación mientras llegan las piezas definitivas.
SLA y SLS para necesidades complementarias
El caso de Microsoft muestra que SLA y SLS cumplen funciones distintas dentro de un mismo flujo.
Form 4
Se utiliza para:
- Iteraciones rápidas.
- Componentes precisos.
- Conectores.
- Piezas de ingeniería.
- Superficies de alta calidad.
- Trabajos terminados durante el día.
Form 4L
Se utiliza para:
- Carcasas completas.
- Componentes de gran formato.
- Ensambles POC.
- Lotes de piezas grandes.
- Prototipos de Surface y Xbox.
- Producción de 50 a 100 unidades de prueba.
Fuse 1+ 30W
Se utiliza para:
- Prototipos funcionales.
- Componentes de nylon.
- Piezas sometidas a manipulación.
- Bandas de audífonos.
- Cuerpos de controles.
- Ensambles previos a fabricación masiva.
- Sustitución temporal de piezas retrasadas.
La selección depende de la geometría, el material, la función y la etapa del proyecto.
Beneficios obtenidos por Microsoft
La integración de Form 4, Form 4L y Fuse Series permitió al Advanced Prototyping Center:
- Mantener tiempos de respuesta cercanos a 24 horas.
- Realizar múltiples iteraciones durante un mismo día.
- Reducir una impresión de más de ocho horas a poco más de dos.
- Fabricar carcasas grandes en una sola pieza.
- Entregar prototipos de gran formato durante la misma tarde.
- Completar tres construcciones en tres días en lugar de una semana y media.
- Producir 50 estructuras internas para Xbox.
- Fabricar ensambles de prueba de concepto.
- Detectar errores antes de solicitar herramentales.
- Reducir riesgos por retrasos de proveedores.
- Mantener mayor control sobre diseños confidenciales.
- Fabricar piezas funcionales en nylon mediante SLS.
Más que aumentar la velocidad de impresión
El beneficio de estos equipos no se limita al tiempo de construcción.
La productividad también depende de:
- Preparación del archivo.
- Cambio de material.
- Retiro de soportes.
- Lavado y curado.
- Limpieza de piezas SLS.
- Ensamble.
- Entrega interna.
Form 4L ayudó a simplificar las etapas previas y posteriores a la impresión, reduciendo el trabajo de dividir piezas y facilitando el retiro de soportes.
Esta combinación permitió acelerar el recorrido completo desde el concepto hasta la entrega del prototipo.
Impresión 3D como servicio interno de ingeniería
El modelo del APC funciona como un centro de servicio dentro de Microsoft.
Los equipos de desarrollo no necesitan operar directamente las impresoras.
Envían una solicitud y los especialistas del centro determinan:
- Qué tecnología utilizar.
- Qué material seleccionar.
- Cómo orientar la pieza.
- Qué postprocesado aplicar.
- Cuándo entregar el componente.
Este modelo centralizado ayuda a aprovechar mejor la flota y mantener criterios consistentes de calidad.
También permite que los especialistas acumulen experiencia en diferentes aplicaciones y recomienden la solución más adecuada para cada proyecto.
Conclusión
Microsoft utiliza equipos Formlabs Form 4, Form 4L y Fuse 1+ 30W para acelerar el desarrollo y validación de sus productos de hardware.
Form 4 permite fabricar piezas precisas y realizar varias iteraciones en un mismo día. Form 4L amplía esta capacidad hacia carcasas completas, componentes de gran formato y lotes de prueba para productos como Surface y Xbox.
Los equipos Fuse Series complementan el flujo mediante prototipos funcionales de nylon que soportan manipulación, flexión y pruebas de ensamble.
En una aplicación documentada, Microsoft produjo 50 estructuras internas para Xbox en tres días, frente a un plazo anterior de aproximadamente una semana y media. Además, una pieza que tardaba más de ocho horas en Form 3+ se fabricó en poco más de dos horas con Form 4.
El caso demuestra que la impresión 3D para desarrollo de hardware puede reducir tiempos de iteración, mantener proyectos activos frente a retrasos de suministro y detectar problemas antes de fabricar herramentales definitivos.
En Shift 3D ayudamos a empresas de tecnología, ingeniería y manufactura a integrar equipos Formlabs para prototipado rápido, validación funcional y producción de bajo volumen.
Nuestro equipo puede ayudarte a evaluar qué aplicaciones son adecuadas para Form 4, Form 4L, Fuse 1+ 30W y los materiales de ingeniería de Formlabs.