為了把3D打印表殼做得“不像3D打印”，蘋果花了多少心思？

對于3D打印技術的應用，人們通常追求的是“做出傳統(tǒng)工藝做不出的結構”。晶格點陣、拓撲優(yōu)化、異形流道，這些標簽幾乎是3D打印的默認敘事。

但蘋果等3C行業(yè)領導者，追求的卻是另一外一條路——“要做的和傳統(tǒng)工藝一樣好”。

一樣光滑、一樣精致、一樣耐用，越看不出是3D打印的，“蘋果們”就越滿意。但要達到這個目標，需要花多少心思呢？

答案就藏在兩位蘋果高管近日披露的工程細節(jié)里。

3D打印技術參考注意到，蘋果公司硬件工程副總裁Kate Bergeron和環(huán)境與供應鏈創(chuàng)新副總裁Sarah Chandler，公布了3D打印手表表殼制造工藝的更多細節(jié)，釋放了關于蘋果對材料獲取、打印后更多流程的信息。

蘋果公司的目的就是要打造與以往Apple Watch完全相同的美學效果。

過去，Apple Watch表殼采用減材制造工藝，從鍛造的金屬坯料開始，通過銑削技術最終達到所需的形狀。這會導致大量的加工時間，并且在此過程中會產生大量的材料浪費。

然而，3D打印是逐層構建外殼的，最終成品所需的材料和能源顯著減少。但3D打印存在的問題也很明顯——肉眼可見的層紋、效率、成本以及良品率。

那么蘋果公司是如何在保證質量的前提下實現(xiàn)規(guī)模化生產的呢？

從材料獲取到打印及精加工

從宏觀層面來看，蘋果的鈦金屬表殼采用的是成熟的激光粉末床熔融（LPFB）3D打印工藝。對于表殼而言，需要打印900 多層，花費20小時，然后進行最終的機械加工和精加工步驟。

?? 關于再生材料的獲取

蘋果指出，其表殼制造使用了100%回收鈦再造的金屬粉末，而采購再生鈦金屬卻并非易事。由于蘋果的生產規(guī)模龐大，再生金屬必須從多個外部供應商采購。Bergeron透露，通過這條供應鏈，他們將5級鈦廢料轉化為了含氧量更低的23級鈦，這得益于公司在鋁合金領域積累的經驗。

在3D打印過程中，氧含量會增加，最終成品表殼實際上呈現(xiàn)出5級鈦金屬的特性。而5級鈦合金，實際上是傳統(tǒng)制表行業(yè)使用的鈦金屬。

?? 關于效率與成本的平衡

在3D打印過程中，鈦粉的鋪粉厚度是60微米，采用6激光進行粉末熔融。筆者對此過程有了新的體會，大層厚工藝意味著高效率，但制造精度相比低層厚會稍有遜色，但高效率也降低了總成本。

?? 清粉只是打印后的環(huán)節(jié)之一

打印完成后，利用加壓氬氣和超聲波振動器將殘留在外殼各個細小縫隙中的殘余鈦粉徹底清除。在這兩個清粉步驟中，鈦粉都會被回收利用，用于后續(xù)的打印。

精細脫粉步驟使用超聲波振蕩器去除殘留粉末

這些表殼以豎直的對角線方向打印在打印平臺上，每個表殼都立于其一個角上，并通過打印件本身自帶的支撐底座固定。然后完成線切割，得到Apple Watch 表殼的雛形。

但這還不是全部流程，每個表殼都會被刻上條形碼以進行追溯，并且計算機系統(tǒng)會驗證每個表殼在尺寸和外觀方面是否符合質量控制標準。

條形碼的刻印過程以及隨后的自動光學檢測

?? 表殼流轉至傳統(tǒng)加工廠

這些步驟完成后，表殼將離開3D打印供應商，運往傳統(tǒng)的表殼制造廠，這些工廠專門從事CNC加工和表面處理工藝，就像之前鍛造的Apple Watch表殼在這些步驟中一樣。

正是這些最后步驟，將3D打印表殼粗糙的表面呈現(xiàn)出噴砂或拋光效果，與以往的樣品相同。對于完全拋光的Series 11表殼，每個表殼都要經過熱等靜壓處理，該處理可以有效地密封表殼上的毛孔，并為最終拋光做好準備。

意義比想象中更大

對于如此重要的工程而言，這些變化對佩戴者來說幾乎難以察覺，表殼外觀并未體現(xiàn)出制造工藝的特殊之處。

但Bergeron指出，新的3D打印結構融入了傳統(tǒng)數(shù)控加工無法實現(xiàn)的結構特征。“你可以想象，無論選擇哪種制造技術，都會受到一定的限制，而我們通過在金屬中添加一些額外的結構，實現(xiàn)了天線窗口的成型和防水密封，這些是傳統(tǒng)機械加工無法實現(xiàn)的。”

然而，當我們考慮更廣泛的背景時，一些更重要的意義就顯現(xiàn)出來了。Chandler解釋道，“我覺得我們可能低估了材料用量減半所帶來的影響，這是巨大的突破。通常情況下，材料效率提高5%我都會非常興奮。即使3D打印技術已經成熟，人們仍然認為無法使用回收的鈦粉進行打印。但這是為什么呢？”

Bergeron表示，蘋果的產品開發(fā)就像一項極限團隊運動，當一個團隊遇到難題時，其他團隊會齊心協(xié)力解決問題。設計師、工程師和材料科學家必須與制造和運營團隊以及其他團隊緊密合作，才能攻克這個難題。

誠然，傳統(tǒng)手表品牌宣傳使用回收金屬制造表殼，但由于產量相對較小，實際對環(huán)境的影響微乎其微，這種做法越來越被質疑，被視為一種“綠色營銷”。

然而，蘋果公司的運營規(guī)模要大得多，而且當回收金屬與效率更高的3D打印工藝相結合時，這些數(shù)字的意義就完全不同。僅2025年一年，蘋果公司就預計通過采用新工藝節(jié)省了超過400噸鈦原料，這相當可觀。

Series 11仍然保留了2014年初代Apple Watch的許多視覺特征，但全新的全規(guī)模制造工藝為設計者在造型方面提供了更大的自由度。這種自由度或許會帶來意想不到的發(fā)現(xiàn)，甚至可能激發(fā)制表師們值得借鑒的靈感。隨著表殼內部結構設計更加精巧，以及更多傳統(tǒng)制表師采用這些新一代工藝，機械機芯的設計是否也會發(fā)生變化呢。

注：本文由3D打印技術參考創(chuàng)作，未經聯(lián)系授權，謝絕轉載。

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