Титановый корпус, напечатанный на 3D-принтере! Новый процесс Apple удивителен: он не просто меняет часы.

Без ведома многих Apple сделала еще одну важную вещь.

Некоторое время назад Apple активно «раскрыла», что использует новый процесс «титановой печати» в своих продуктах с титановыми оправами, таких как Apple Watch Ultra 3, и даже выпустила специальный рекламный видеоролик об этом процессе, которого долгое время не было видно.

Судя по «прямому эффекту» этой рекламы, это обновление процесса кажется несколько «неудовлетворительным», ведь большинство пользователей Apple Watch Ultra не знают, что Apple внедрила новый производственный процесс, и еще труднее воспринять «техническую оптимизацию», вызванную обновлением процесса.

Однако, по мнению Сяолея, такого рода технологические инновации, в которых «пользователям трудно заметить разницу», лишь подчеркивают успех процесса печати на титане от Apple -, обеспечивающего те же характеристики продукта при меньших затратах, значительного повышения производительности и значительного сокращения отходов сырья.

Итак, что же особенного в этом процессе производства титана, называемом «3D-печатью»?

Существуют существенные отличия от распространенных на рынке технологий 3D-печати.

Если «титановую печать», продвигаемую Apple, включить во всю технологическую систему 3D-печати, хотя она и относится к категории аддитивного производства, это ни в коем случае не тот же тип процесса, что признанная общественностью 3D-печать и технология, фактически используемая Apple.

Обычно основные технологии 3D-печати делятся на экструзию горячего расплава (FDM) и формование светоотверждением (SLA). Разница между ними очевидна: в первом в качестве расходных материалов используются спиральные «пластмассовые» провода (такие как PLA), а материал отверждается в процессе «нагревания-охлаждения»; последний использует специальный раствор светочувствительной смолы для отверждения светом определенной длины волны (в основном ультрафиолетовыми лучами) в фиксированных точках для построения модели слой за слоем.

Преимущества светоотверждения (SLA) перед технологией FDM очевидны: сохранение деталей отлитой модели намного превосходит таковое при использовании процесса FDM. Однако независимо от того, насколько внешний вид светоотвержденной модели-близок к металлической текстуре, она по-прежнему представляет собой полимерную структуру с присущими ей недостатками с точки зрения прочности, устойчивости к высоким температурам и коррозионной стойкости. Эта технология подходит только для тестирования стиля и проверки сборки и не может использоваться при производстве реальных продуктов, таких как мобильные телефоны и корпуса часов.

Говоря об Apple, применяемый на этот раз процесс лазерной плавки металла (SLM) внешне похож на технологию светоотверждения, но его основная технология принципиально отличается:
 

По своей сути процесс лазерной плавки металла использует энергию лазера для плавления металлических порошков и придания им формы слой за слоем. По сравнению с технологией SLA, сырьем SLM является не смоляная жидкость, а титановый порошок диаметром всего несколько десятков микрон. Его источником энергии является не ультрафиолет, а несколько лазеров высокой-энергии; Конечным продуктом является не пластиковая модель, а металлическая конструкция, которую можно впоследствии обработать.

По словам Apple, она строго контролирует диаметр сырья для титанового порошка, чтобы гарантировать, что толщина каждого слоя точно контролируется на уровне 60 микрон во время печати; В то же время используется метод синхронной печати с использованием нескольких лазерных матриц, позволяющий титановому порошковому сырью сформировать непрерывную и плотную структуру металла.

Однако «печать» аддитивного производства металлов — это только отправная точка. Внутри напечатанных титановых конструктивных деталей все еще имеется небольшое количество пор и напряжений, которые необходимо уплотнить методом горячего изостатического прессования, чтобы внутренняя структура приблизилась к уровню поковок. Его поверхность также трудно сформировать за один раз, и для этого необходимо использовать последующие процессы отделки и полировки на станке с ЧПУ.
 

Может ли процесс лазерной плавки металла действительно открыть эру «титана»?

С точки зрения технологического потока Apple, процесс лазерной плавки металла не является «готовой-к-технологией», и сформированные детали из титана все равно должны пройти несколько процессов, таких как горячее изостатическое прессование, чистовая обработка с ЧПУ и полировка. Поскольку этот процесс настолько сложен, почему Apple все же решила запустить его непосредственно в производство? (По данным Apple, все корпуса Apple Watch Ultra 3 и титанового корпуса S11 в этом году изготовлены с использованием процесса 3D-печати.)
Причина проста: процесс лазерной плавки металла может значительно сократить отходы материала в производственном процессе, одновременно увеличивая производительность.
Традиционная обработка титана основана на ковке и должна быть вырезана из заготовки, размер которой намного больше, чем готовое изделие. Титан сам по себе трудно режется и имеет плохую теплопроводность, а если структура сложна, то производительность обработки будет «нырять». Фактически, причина, по которой цифровые продукты с использованием титана стоят дорого, заключается в том, что большая часть затрат на их неконтролируемую обработку составляет.

Технология лазерной плавки металла преодолевает ограничения традиционной обработки металла: она исключает промежуточные этапы формовки традиционных процессов, завершая большую часть объемной обработки на этапе печати, что значительно улучшает использование материала. Согласно данным, опубликованным Apple, эта технология позволяет сэкономить 50 % сырья,-что эквивалентно «производству двух часов из материала, из которого изготовлены одни». По оценкам Apple, только в этом году этот новый процесс позволил сэкономить более 400 тонн титанового сырья.

 

Помимо экономии сырья, технология лазерной плавки металлов также может значительно повысить производительность титановых деталей. Поскольку основная структура уже сформирована на этапе печати, последующая обработка с ЧПУ должна быть сосредоточена только на точности и качестве поверхности и больше не требует крупномасштабных задач по удалению материала-, что значительно снижает риски обработки.

Кроме того, технология лазерной плавки металлов дает степень свободы при проектировании изделий, которую трудно достичь с помощью традиционных процессов.

Например, выделенные Apple часы Apple Watch Ultra 3 со сложными изогнутыми поверхностями сталкиваются с серьезными проблемами в системах обработки с ЧПУ и иногда даже требуют многократной смены инструмента; Миниатюрный размер умных часов также ограничивает внутренний путь обработки и иногда требует использования специальных инструментов. Однако внедрение технологии лазерной плавки металлов разорвало оковы проектирования на инженерном уровне, позволив создавать специальные конструкции, которые невозможно создать из-за проблем точности обработки и стоимости.

Таким образом, Lei Technology считает, что если китайская индустрия смартфонов хочет по-настоящему следовать «титановой эре», возглавляемой Apple, с точки зрения материалов, а не просто оставаться на «титановой» обработке поверхности, она должна внедрить процессы лазерной плавки металла или лазерного спекания, чтобы по-новому обработать этот новый материал.

Могут ли домашние мобильные телефоны использовать процесс лазерной плавки металла?

Но также возникает вопрос: поскольку это ключевой процесс «титановой эры», почему отечественные бренды мобильных телефонов не последовали этому примеру раньше?
Если вы хотите узнать, имеют ли отечественные бренды возможность выполнять процесс лазерной плавки металла, ответ, конечно, да. В конечном счете, процесс лазерной плавки металла также является своего рода аддитивным производством металла, и отечественная цепочка аддитивного производства чрезвычайно полна: от оборудования для распыления титанового порошка до машины для лазерного формования расплава металла, а затем пяти-осевого ЧПУ и автоматического контроля, все звено обработки имеет возможность производить в больших масштабах. Другими словами, у отечественных производителей есть «промышленная база» для изготовления средних рам из титана, наплавленного лазером, и нет технического порога.

 

Конкуренция за ресурсы во флагманских телефонах Android является жесткой: основные модули, такие как системы обработки изображений, шарнирные конструкции и быстрая зарядка аккумулятора, соперничают за ограниченный бюджет. По сравнению с обновлениями, которые непосредственно улучшают удобство использования, потенциал повышения стоимости рам из титанового сплава относительно ограничен. Хотя технологию лазерной плавки металла можно использовать для производства титановых рам и ключевых компонентов, таких как петли складных экранов, объем производства компонентов петель остается незначительным с точки зрения амортизации стоимости этого процесса.

Однако следует подчеркнуть, что для отечественных брендов мобильных телефонов, стремящихся выйти на рынок премиум-класса, технология лазерной плавки металлов остается ключевой областью развития. Этот процесс преодолевает ограничения традиционной ковки и обработки на станках с ЧПУ, обладая большей универсальностью. Его можно применять для изготовления небольших компонентов, таких как корпуса часов и декоративные кольца линз, а также для изготовления петель экрана и даже более крупных компонентов. По мнению Lei Technology, это не такая уж-идея.

Куда Apple в конечном итоге приведет свои инновации в материалах для своих устройств? Судя по предыдущему анализу, основная проблема заключается в балансировании технологических инноваций и возможности массового производства. Хотя лазерная плавка металлов демонстрирует преимущества при обработке титановых сплавов, быстрая итерация и фрагментированное распределение SKU устройств Android затрудняют амортизацию затрат на этот процесс. Однако для отечественных производителей, стремящихся к прорывным-прорывным решениям в сфере высоких технологий, этот путь остается достойным внимания. Действия Apple могут показать, что материальная революция в конечном итоге должна вернуться к сути пользовательского опыта, а не просто к использованию передовых производственных процессов.
 

Вернемся к Apple. Хотя только iPhone Air, «не-стандартная модель», сохранил титановую рамку в последней линейке iPhone-, а дальнейшее использование титановой рамы в iPhone Air обусловлено исключительно тем, что этот продукт был разработан примерно в то же время, что и iPhone 16, можно с уверенностью сказать, что стремление Apple к созданию титановых рамок, или, скорее, титана в целом, не остановится на iPhone Air.

Как всем известно, периферийные продукты, такие как Apple Watch и iPad, всегда были испытательными полигонами Apple, служащими реальными-мировыми испытаниями будущих технологий iPhone. Даже с инженерной точки зрения будущий складной iPhone неизбежно будет использовать титан для обеспечения прочности корпуса и шарниров.

С этой точки зрения, а также учитывая характеристики технологии лазерной плавки металлов, компания Lei Technology считает, что титан имеет гораздо больше применений в системах Apple. Однако по сравнению с более рекламным использованием титановых рам будущие применения титана могут подчеркнуть практичность. Например, его можно использовать в сочетании с корпусами из переработанного алюминия для создания структурных компонентов из титана в определенных местах, таких как петли, середина рамы и порты USB-C, для усиления общей конструкции или для изготовления специальных деталей, которые трудно обрабатывать традиционными методами.А станут ли к тому времени титановые оправы снова популярными, я не могу сказать наверняка. Лично мне всегда нравились высокопрочные материалы,-такие как нержавеющая сталь и титан, для изготовления рам; после того, как iPhone 17 Pro перешел на алюминий, я прямо указал, что «алюминиевые рамки не такие высококачественные-и прочные, как титановые».
Однако если рама из алюминиевого сплава может быть такой же прочной, как титановая рама с структурным усилением титановых компонентов, то, по крайней мере, для наиболее рациональных потребителей, «спор о алюминии и титане» больше не будет иметь значения.