不知不覺間,蘋果又做了一件大事。
前段時間,蘋果主動「揭秘」,指其在Apple Watch Ultra 3等鈦金屬框架的產(chǎn)品上,采用了全新的「鈦金屬打印」工藝,甚至久違地為這一工藝推出了專門的宣傳視頻。

圖片來源:雷科技
單從這項宣傳的「直接影響」來看,這次工藝升級看似有些「失敗」,畢竟絕大多數(shù)Apple Watch Ultra用戶根本就沒有意識到蘋果更換了新的制造工藝,更不用說體驗到工藝升級背后的「技術(shù)提升了」。
但在小雷看來,這種「用戶看不出差別」的工藝改進(jìn),恰恰證明了蘋果鈦金屬打印工藝的成功——能用更低的制造成本、維持相同的產(chǎn)品性能,同時良品率翻倍,原料浪費也直線減少,相信有過機(jī)械加工經(jīng)驗的朋友,都能理解這是多么巨大的成就。
那么,這項被稱之為「3D打印」的鈦金屬制造工藝,又是怎么一回事呢?
和市面上的3D打印截然不同
如果把蘋果這次宣傳的「鈦金屬打印」放到整個3D打印體系里去看,它確實屬于增材制造的一類,但這和大眾理解的3D打印與蘋果采用的技術(shù)完全不是同一種工具。
一般來說,常見的3D打印技術(shù)有兩種:熱材料擠出打印(FDM)和光固化打印(SLA)。這兩種打印技術(shù)非常好區(qū)分:前者的耗材是一卷卷的「塑料」條(比如PLA),通過「加熱耗材-冷卻耗材」來固化;后者的耗材是特殊的光敏樹脂液,光頭在特定位置用特定波長的光(通常為UV)照射固化,從而一層層堆疊出模型來。

圖片來源:Formlabs
和FDM方案相比,光固化的優(yōu)勢很明顯——SLA方案「拉」出來的模型細(xì)節(jié)保留遠(yuǎn)超F(xiàn)DM工藝。但無論它的成型質(zhì)量看起來多么「像金屬」,光固化模型終究是一種聚合物結(jié)構(gòu),在強(qiáng)度、抗高溫、抗腐蝕方面都有天然的短板。它可以測試造型、驗證裝配,無法用于制造手機(jī)、手表外殼。
說回蘋果,蘋果這次使用的激光金屬熔融工藝(SLM),雖然看起來和光固化有點像,但核心技術(shù)大有不同:

圖片來源:Apple
激光金屬熔融工藝的核心在于讓金屬粉末在激光能量下熔融、堆疊成型。和SLA相比,SLM的原料不是樹脂液,而是數(shù)十微米級的鈦金屬粉末;能量也不是紫外線,而是多臺高能激光器;最終產(chǎn)物更不是塑料模型,而是可以進(jìn)行加工的金屬結(jié)構(gòu)體。
根據(jù)蘋果的介紹,他們限制了鈦粉原料的直徑,確保打印時將每一層厚度控制在60微米;多激光陣列同時打印的方式,也讓鈦粉原料更能形成連續(xù)致密的金屬組織。
盡管如此,金屬增材制造的「打印」只是開端。打印出來的鈦結(jié)構(gòu)件內(nèi)部仍然存在少量孔隙和應(yīng)力,需要通過熱等靜壓進(jìn)行致密化處理,使內(nèi)部組織接近鍛件;表面也難以一次成型,離不開后續(xù)的CNC精加工和拋光。
激光金屬熔融工藝開啟「鈦金」時代?
從蘋果的流程來看,激光金屬熔融工藝并不是一個「打印完就能用」的技術(shù),成型后的鈦結(jié)構(gòu)件依然要經(jīng)歷熱等靜壓、CNC精加工、拋光等流程。那既然激光金屬熔融工藝如此復(fù)雜,為什么蘋果還要直接用于生產(chǎn)呢?(據(jù)蘋果介紹,今年所有Apple Watch Ultra 3和鈦殼S11表殼均采用3D打印工藝制造)
原因其實很簡單,激光金屬熔融工藝可以顯著降低生產(chǎn)過程的材料浪費,同時提高良品率。
傳統(tǒng)的鈦加工依賴鍛件成形,必須從遠(yuǎn)大于成品的坯料開始削減。而鈦金屬本身難切削、導(dǎo)熱差,一旦結(jié)構(gòu)復(fù)雜,加工的良品率就會「跳水」。事實上,采用鈦金屬的數(shù)碼產(chǎn)品之所以昂貴,其不可控的加工成本就占據(jù)了大頭。

圖片來源:Apple
而激光金屬熔融工藝就沒有這樣的問題:不像傳統(tǒng)的金屬加工工藝那樣需要一個中間階段,激光金屬熔融在打印階段便完成了大部分體積的成型,材料利用率大幅提高。按蘋果給出的數(shù)字,激光金屬熔融技術(shù)能節(jié)約50%的原材料——「這意味著你現(xiàn)在可以用此前一塊表所需的材料制造出兩塊表了」。據(jù)Apple估算,得益于這一新工藝,僅在今年就節(jié)約了超過400噸的鈦原料。
除了節(jié)省原料,激光金屬熔融技術(shù)也能顯著提升鈦件的加工良品率。由于主要結(jié)構(gòu)已在打印階段完成,后續(xù)CNC只需要負(fù)責(zé)精度與表面質(zhì)量,而不再承擔(dān)大規(guī)模去料,因此加工風(fēng)險也隨之下降。
此外,激光金屬熔融技術(shù)還帶來了傳統(tǒng)工藝無法想象的設(shè)計自由度。

圖片來源:Apple
以蘋果此次著重介紹的Apple Watch Ultra 3為例,復(fù)雜曲面在CNC體系中加工難度極大,必要時還需要多次換刀;智能手表的超小體積也限制了內(nèi)部加工的刀路,必要時還需要定制刀頭。但激光金屬熔融的加入,從工程角度上取消了設(shè)計的條條框框,讓那些因加工精度、成本而無法實現(xiàn)的特殊結(jié)構(gòu)走向現(xiàn)實。
也正因如此,在雷科技看來,如果中國智能手機(jī)行業(yè)還希望在材質(zhì)上跟進(jìn)由蘋果掀起的「鈦金時代」,而不僅僅是停留在「鈦色」配色,必須跟進(jìn)激光金屬熔融工藝或激光燒結(jié)工藝,用全新的方式處理全新的材料。
國產(chǎn)手機(jī)用得上激光金屬熔融工藝嗎?
不過問題也隨之而來,既然這是「鈦時代」的關(guān)鍵工藝,那為什么國產(chǎn)手機(jī)品牌不早點跟進(jìn)呢?
要說國產(chǎn)品牌有沒有能力做激光金屬熔融工藝,答案當(dāng)然是肯定的。說到底,激光金屬熔融工藝也是金屬增材制造的一種,而國內(nèi)增材制造產(chǎn)業(yè)鏈極為完整:從鈦粉霧化設(shè)備到激光金屬熔融成型機(jī),再到后續(xù)的五軸CNC、自動檢測,整個加工環(huán)節(jié)都具備規(guī)模化生產(chǎn)的能力。換句話說,國產(chǎn)廠商完全具備做激光金屬熔融鈦中框的「工業(yè)基礎(chǔ)」,不存在技術(shù)門檻。
對國產(chǎn)品牌來說,激光金屬熔融工藝真正的難點在量產(chǎn)體系,而不是技術(shù)本身。
對蘋果來說,一款智能手表賣幾千萬臺根本不在話下;但和蘋果一年不超過5款手機(jī)的產(chǎn)品節(jié)奏相比,安卓旗艦機(jī)更新快、SKU多、代工分散,能用激光金屬熔融工藝的產(chǎn)品也相當(dāng)有限。如果排產(chǎn)不足,制造成本必然失控,制造性價比還不如鍛造甚至是CNC加工來得劃算。

圖片來源:小米
其次,安卓旗艦手機(jī)內(nèi)部的「資源競爭」極為激烈,影像、轉(zhuǎn)軸、電池快充……每項功能都在搶預(yù)算,相比能直接改變體驗的升級,鈦中框的價值相當(dāng)有限。不可否認(rèn)的是,激光金屬熔融工藝除了可以用來打印鈦中框,也可以用來制造折疊屏手機(jī)的轉(zhuǎn)軸關(guān)鍵部件。但轉(zhuǎn)軸部件的產(chǎn)量,對分?jǐn)偧す饨饘偃廴诠に嚨某杀疽琅f杯水車薪。
不過話又說回來,激光金屬熔融工藝,對立志要沖擊高端市場的國產(chǎn)手機(jī)品牌來說,同樣也是一條值得發(fā)展的技術(shù)路線。畢竟激光金屬熔融工藝沒有鍛造、CNC加工的局限性,通用性更強(qiáng),既能做手表外殼、鏡頭飾圈,也能做屏幕轉(zhuǎn)軸甚至更大體積的部件。在雷科技看來,對國產(chǎn)品牌來說,激光金屬熔融工藝并非不切實際的幻想。
蘋果要將機(jī)身材質(zhì)革命引向何方?
我們說回蘋果,盡管蘋果最新一季的iPhone中,只有iPhone Air這個「非常設(shè)型號」還保留著鈦金屬中框。甚至iPhone Air沿用鈦金屬中框,全因這款手機(jī)是iPhone 16同期立項的產(chǎn)品。但可以肯定的是,蘋果對鈦金屬中框、或者說對鈦金屬的追求,絕對不會止步于iPhone Air。
大家都清楚,Apple Watch、iPad這類「周邊產(chǎn)品」,一直都是蘋果的「試驗田」,是iPhone未來新技術(shù)的「真機(jī)測試」。即使從工程的角度看,未來的「折疊屏iPhone」,也必然會用鈦金屬來保證機(jī)身與轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度。

圖片來源:雷科技
基于這一角度,再結(jié)合激光金屬熔融工藝的特點,雷科技認(rèn)為,鈦金屬在蘋果內(nèi)部還有更多的應(yīng)用;但和鈦金屬中框這種更利于宣傳的用法相比,未來的鈦金屬可能更強(qiáng)調(diào)實用意義。比如搭配回收鋁外殼,在轉(zhuǎn)軸、邊框中部、USB-C等特定位置打造鈦結(jié)構(gòu)件,為整體結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)、或者用于制造傳統(tǒng)工藝難以加工的特殊部件。
至于到那時候,鈦中框還會不會再次流行?小雷沒法這么早下結(jié)論。就個人來說,我對不銹鋼、鈦金屬等高強(qiáng)度材料邊框一直都喜愛有加;在iPhone 17 Pro改用鋁合金后,我也直接指出過「鋁框不如鈦框高端和耐用」。
但如果在鈦件的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)下,鋁合金中框也能像鈦框那樣耐用,那至少對大多數(shù)理性消費者來說,「鋁鈦之爭」將不再重要。









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