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Apple Watch 最新一代的鈦金屬外殼 ， 始于一撮細(xì)密的金屬粉末 。
沒有車床的轟鳴、火星 ， 也沒有刀具切割金屬時(shí)那令人牙酸的摩擦聲 ， 鈦金屬版的 Apple Watch 不是被切削出來的 ， 而是被「打印」出來的 。
3D 打印這個(gè)詞 ， 在很多人的腦海里仍停留在實(shí)驗(yàn)室和原型階段：打印一只概念零件、一段驗(yàn)證思路的模型 。 而蘋果 ， 第一次把它推入了消費(fèi)電子的大規(guī)模量產(chǎn)線 。
這還真不是炫技 。
為什么是 3D 打?。 ?傳統(tǒng)的金屬加工是一道「做減法」的技藝：一整塊金屬 ， 通過 CNC 加工（數(shù)控銑床）從四面八方切、銑、磨 ， 把多余的部分一點(diǎn)點(diǎn)削切成目標(biāo)的形狀 ， 再進(jìn)行打磨和拋光 。
這種方式加工精度極高 ， 卻免不了一個(gè)硬傷——浪費(fèi) 。
「金屬好不好加工 ， 一用刀就知道 。 」鈦的優(yōu)秀已經(jīng)被無數(shù)行業(yè)肯定：輕、強(qiáng)、耐腐蝕 ， 是天生的「工程好料」 。 但它同時(shí)也倔強(qiáng)固執(zhí)：熔點(diǎn)高、延展性低 ， 加工具有挑戰(zhàn)性 。 刀具磨損比加工鋁時(shí)快得多 ， 時(shí)間被成倍拉長 ， 還要不斷處理因「太硬」而帶來的種種麻煩 。
對 Apple Watch 這樣的復(fù)雜造型來說 ， 過去工程師常常得先做一個(gè)尺寸更大的鍛件 ， 再慢慢從里面「雕刻」出想要的形狀 。 就如同從一塊巨石中鑿出一小尊雕像 ， 壯觀 ， 卻不夠高效 。
增材制造徹底改寫了這套邏輯 。 它的思路 ， 則是一次「加」的工藝——將材料一層層堆疊成形 ， 如同用裱花袋擠出蛋糕的紋理 ， 精準(zhǔn)而克制 。
60 微米、900 層：一枚表殼的成長軌跡打印從一撮回收的鈦粉開始 。
「鈦金屬粉末之前是不存在的 ， 」Kate Bergeron 是蘋果產(chǎn)品設(shè)計(jì)副總裁 ， 還負(fù)責(zé)所有 Apple 產(chǎn)品的材料創(chuàng)新 。 她告訴愛范兒 ， 獲得并使用可回收的鈦粉 ， 本身就是一個(gè)巨大的突破 。
鈦是一種堅(jiān)硬而活躍的金屬 ， 在高溫下甚至可能爆燃 。 為了保障安全 ， 蘋果對原始鈦進(jìn)行霧化處理 ， 降低氧含量 ， 并針對激光參數(shù)進(jìn)行了極為精細(xì)的調(diào)整 。
每臺打印機(jī)配備了一個(gè)振鏡系統(tǒng) ， 包含 6 束激光 ， 每束光如同一支細(xì)筆 ， 通過振鏡系統(tǒng)引導(dǎo) ， 在粉末表面融化出一層零件的橫截面 。
完成一層 ， 打印平臺下移 60 微米——大約一根頭發(fā)絲的寬度 ， 再鋪上新的粉末層 ， 繼續(xù)熔化 。
經(jīng)過 900 層的堆疊 ， 表殼的雛形浮現(xiàn) 。
打印結(jié)束后 ， 零件仍埋在粉末堆里 ， 工程師通過真空吸取的方式清除多余的粉末 。
接著 ， 使用超聲振動設(shè)備 ， 對打印件進(jìn)行更精細(xì)的清粉操作 ， 確保將表殼內(nèi)部縫隙和細(xì)小結(jié)構(gòu)中的殘余粉末完全清除 。 所有粉末都會被回收再利用 。
隨后 ， 成型的零件被金剛石線鋸從底板上小心翼翼地切割下來 。
從粗糙到精致：后處理的藝術(shù) 增材制造出的金屬零件 ， 其表面粗糙度遠(yuǎn)無法滿足消費(fèi)級產(chǎn)品的外觀要求 ， 尤其像 Apple Watch Series 11 這樣要求拋光鏡面、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、內(nèi)外皆可見的產(chǎn)品 。
于是 ， 一門叫做「后處理」的工藝開始了 。
CNC 精修校正尺寸、噴砂或拋光塑造質(zhì)感、注塑整合其他部件、最后進(jìn)行表面處理 。 Ultra 3 采用細(xì)膩噴砂 ， 強(qiáng)化戶外的堅(jiān)固觸感；Series 11 則追求幾乎照見人影的光滑度 。
「我們對精度與結(jié)構(gòu)完整性要求沒有任何降低 。 」Kate 強(qiáng)調(diào) ， 蘋果沒有因?yàn)?3D 打印而犧牲質(zhì)量 。
左圖顯示外殼表面紋理 ， 右圖顯示拋光表面
拆解網(wǎng)站 iFixit也從側(cè)面印證了這一點(diǎn) ， 在顯微鏡下 ， Ultra 3 表殼的確隱約可見一些打印層紋 。 但在硬度測試中 ， Ultra 3 表殼與前代鍛造版本一樣 ， 僅在莫氏硬度 6 級才會出現(xiàn)劃痕————比早期 Ultra 一代（硬度 5 級即劃傷）更為優(yōu)秀 。
環(huán)保是一場主動爭勝的技術(shù)戰(zhàn) 【一撮鈦粉末，如何變成 Apple Watch 最復(fù)雜的金屬結(jié)構(gòu)？｜獨(dú)家專訪】如果制造一枚表殼可以用傳統(tǒng)工藝解決 ， 為什么蘋果要冒著巨大的研發(fā)成本繞這么大一個(gè)圈？
畢竟 ， 普通用戶并不關(guān)心 Apple Watch 是不是 3D 打印的 。
答案藏在另一個(gè)更宏大的承諾里——
蘋果以 2015 年為基準(zhǔn) ， 計(jì)劃實(shí)現(xiàn) 75% 的碳減排 。 主要路徑包括：推動供應(yīng)鏈?zhǔn)褂每稍偕茉础⒉捎酶吞嫉倪\(yùn)輸方式 ， 以及通過材料創(chuàng)新提升回收比例 。
3D 打印正好處在這三個(gè)方向的交匯點(diǎn)上 。 它不僅將鈦金屬的回收利用比例提升至 100% ， 與鍛造相比 ， 打印可減少約 50% 材料使用量 ， 從源頭減少碳排放 。
過去我們?nèi)绻芴岣?10%、15% 的材料效率 ， 我們就已經(jīng)非常興奮了 。 而現(xiàn)在 ， 我們將材料使用量直接砍半——從碳排放角度來看 ， 這是一次極其重大的勝利 。
在蘋果環(huán)境和供應(yīng)鏈創(chuàng)新副總裁 Sarah 眼中 ， 環(huán)保從來不是被動的責(zé)任 ， 而是一場需要主動出擊的技術(shù)戰(zhàn)役 。 而 3D 打印 ， 正是這場戰(zhàn)役中的一件關(guān)鍵武器 。
她所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì) ， 負(fù)責(zé)在蘋果全球供應(yīng)鏈中貫徹兩個(gè)核心目標(biāo)：一個(gè)是到 2030 年實(shí)現(xiàn)碳中和 ， 另一個(gè)是終有一日 ， 讓每一件產(chǎn)品都由回收和可再生材料制成 。
據(jù)她透露 ， 蘋果目前已完成 60% 的減碳任務(wù) ， 但剩下的減碳部分將越發(fā)艱難 。
我們尋找的是那種既對地球有益 ， 也對產(chǎn)品本身、對用戶體驗(yàn)同樣有益的方案 。
從 CNC 到 3D 打?。 褐圃斕南亂淮謂?十五年前 ， 蘋果用 CNC 工藝打造出 MacBook Unibody 一體成型機(jī)身 ， 開啟精密制造的革命性時(shí)刻 ， 推動了整整一代制造業(yè)升級 。
蘋果能夠大規(guī)模集成 3D 打印鈦金屬 ， 其他 OEM 廠商也能有信心跟進(jìn) 。
在過去的一個(gè)季度中 ， 我們看到各大品牌將增材制造引入日常產(chǎn)品和運(yùn)營中——從消費(fèi)玩具和自行車組件到鞋類平臺和工廠備件 。 這一模式是一致的：試點(diǎn)生產(chǎn)線成熟為可重復(fù)的生產(chǎn) ， 中等產(chǎn)量下經(jīng)濟(jì)效益更好 ， 并與數(shù)字質(zhì)量系統(tǒng)更緊密集成 。 簡單來說 ， 增材制造正從新奇走向常規(guī) 。
專注金屬增材制造的專業(yè)機(jī)構(gòu) 3DS Pro 認(rèn)為 ， 金屬 3D 打印這件事的意義不僅在于「用上了新工藝」 ， 而是它證明了一件以前幾乎沒人敢想的事——鈦金屬的 3D 打印 ， 真的可以規(guī)模化做到消費(fèi)電子所需的光潔度與公差控制 。 不是幾十件的試水 ， 而是數(shù)百萬件的量產(chǎn)級別 。
更重要的是 ， 它所能帶來的創(chuàng)造力空間 ， 也被正式打開 。
傳統(tǒng)的減材加工 ， 總要被刀具、彎折半徑、材料延展性這些邊界框住思路 。 但 3D 打印的邏輯完全不同——它可以在元件內(nèi)部做晶格結(jié)構(gòu) ， 可以一次成型復(fù)雜的中空通道 ， 也可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)方法根本沒法加工的過渡幾何 。
iPhone Air 是一個(gè)極好的例子：它的 USB-C 外殼 ， 用的就是和 Apple Watch 一樣的回收鈦粉 ， 用 3D 打印造出來 。 在這種工藝下 ， 設(shè)計(jì)師不僅能保持結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與耐用性 ， 還能實(shí)現(xiàn)極致的輕薄比例 。
「這件事一開始是既令人興奮又讓人有點(diǎn)害怕的 。 」Kate 說 ， 「因?yàn)槔碚撋?， 它可以打印任何形狀 。 我們已經(jīng)充分理解了鈦金屬的打印方式 ， 接下來我們會探索如何將這項(xiàng)工藝應(yīng)用到更多產(chǎn)品上 。 」
「現(xiàn)在談革命還為時(shí)尚早 。 」Kate 謹(jǐn)慎地說 ， 「但它絕對是我們制造工具箱中新增的重要一環(huán) 。 」
接著 ， 她說了一句特別「蘋果」的話：「天空才是極限 。 」
又像是給未來留了個(gè)伏筆：「我們很期待設(shè)計(jì)師們會用這項(xiàng)技術(shù)提出什么新的挑戰(zhàn) 。 」
「這絕不是一個(gè)終點(diǎn) ， 而是一個(gè)新的起點(diǎn) 。 」
何宗丞 (Jonathan Ho)
從技術(shù)的旁觀者與記錄者 ， 成為技術(shù)影響生活方式的實(shí)踐者 。
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