Carcaça de titânio-impressa em 3D! O novo processo da Apple é incrível: não se trata apenas de trocar o relógio.
Sem o conhecimento de muitos, a Apple fez outra grande coisa.
Há algum tempo, a Apple “revelou” proativamente que utilizava um novo processo de “impressão de titânio” em seus produtos com moldura de titânio, como o Apple Watch Ultra 3, e ainda lançou um vídeo promocional especial desse processo, que não era visto há muito tempo.
A julgar pelo “efeito direto” desta publicidade, esta atualização de processo parece um pouco “insatisfatória”, afinal, a maioria dos usuários do Apple Watch Ultra não sabe que a Apple adotou um novo processo de fabricação, e é ainda mais difícil perceber a “otimização técnica” trazida pela atualização do processo.
No entanto, na opinião de Xiaolei, esse tipo de inovação de processo que é "difícil para os usuários detectarem a diferença" apenas destaca o sucesso do processo de impressão de titânio da Apple - alcançando o mesmo desempenho do produto a um custo menor, melhorando significativamente a taxa de rendimento e reduzindo significativamente o desperdício de matéria-prima.
Então, o que há de especial nesse processo de fabricação de titânio, chamado de “impressão 3D”?
Existem diferenças significativas em relação às tecnologias de impressão 3D comuns no mercado
Se a “impressão em titânio” promovida pela Apple for colocada em todo o sistema de tecnologia de impressão 3D, embora pertença à categoria de manufatura aditiva, não é de forma alguma o mesmo tipo de processo que a impressão 3D reconhecida pelo público e a tecnologia efetivamente utilizada pela Apple.
Normalmente, as principais tecnologias de impressão 3D são divididas em extrusão por fusão a quente (FDM) e moldagem por fotopolimerização (SLA). A diferença entre os dois é óbvia: o primeiro usa fios "plásticos" enrolados (como PLA) como consumíveis, e o material é curado através do processo de "aquecimento-resfriamento"; o último usa uma solução especial de resina fotossensível para curar com comprimento de onda específico de luz (principalmente raios ultravioleta) em pontos fixos para construir o modelo camada por camada.
As vantagens da fotopolimerização (SLA) sobre a tecnologia FDM são proeminentes – a retenção de detalhes do modelo moldado excede em muito a do processo FDM. No entanto, não importa o quão próxima a aparência do modelo fotopolimerizável esteja da textura metálica, ele ainda é uma estrutura polimérica com falhas inerentes em termos de resistência, resistência a altas temperaturas e resistência à corrosão. Esta tecnologia é adequada apenas para testes de estilo e verificação de montagem e não pode ser usada na fabricação de produtos reais, como telefones celulares e caixas de relógios.
Falando na Apple, o processo de fusão de metal a laser (SLM) aplicado desta vez tem uma aparência semelhante à tecnologia de fotopolimerização, mas sua tecnologia central é fundamentalmente diferente:
Basicamente, o processo de fusão de metal a laser usa energia do laser para derreter pós metálicos e moldá-los camada por camada. Comparada com a tecnologia SLA, a matéria-prima do SLM não é resina líquida, mas pó de titânio com diâmetro de apenas dezenas de mícrons. Sua fonte de energia não é ultravioleta, mas vários lasers de alta-energia; O produto final não é um modelo de plástico, mas sim uma estrutura metálica que pode ser posteriormente processada.
De acordo com a Apple, ele controla rigorosamente o diâmetro das matérias-primas em pó de titânio para garantir que a espessura de cada camada seja controlada com precisão em 60 mícrons durante a impressão; Ao mesmo tempo, o método de impressão síncrona com múltiplas matrizes de laser é usado para permitir que as matérias-primas em pó de titânio formem uma estrutura metálica contínua e densa.
No entanto, a “impressão” da manufatura aditiva metálica é apenas o ponto de partida. Ainda existe uma pequena quantidade de poros e tensões no interior das peças estruturais de titânio impressas, que precisam ser densificadas por prensagem isostática a quente para deixar a estrutura interna próxima ao nível dos forjados. Sua superfície também é difícil de formar de uma só vez e deve contar com processos subsequentes de acabamento e polimento CNC.
O processo de fusão de metal a laser pode realmente abrir a era do "titânio"?
Do ponto de vista do fluxo tecnológico da Apple, o processo de fusão de metal a laser não é uma tecnologia "pronta-para-uso", e as peças estruturais de titânio formadas ainda precisam passar por vários processos, como prensagem isostática a quente, acabamento CNC e polimento. Já que o processo é tão complexo, por que a Apple ainda optou por colocá-lo diretamente em produção? (De acordo com a Apple, todas as caixas Apple Watch Ultra 3 e caixa de titânio S11 deste ano são fabricadas usando um processo de impressão 3D.)
A razão é simples: o processo de fusão de metal a laser pode reduzir significativamente o desperdício de material no processo de produção e, ao mesmo tempo, aumentar as taxas de rendimento.
A usinagem tradicional de titânio depende da conformação por forjamento e deve ser cortada de um tarugo muito maior que o produto acabado. O próprio titânio é difícil de cortar e tem baixa condutividade térmica e, uma vez que a estrutura é complexa, a taxa de rendimento do processamento irá "mergulhar". Na verdade, a razão pela qual os produtos digitais que utilizam titânio são caros é que os seus custos de processamento incontroláveis representam a maioria.
A tecnologia de fusão de metal a laser supera as limitações do processamento tradicional de metal: elimina as etapas intermediárias de formação dos processos tradicionais, completando a maior parte da modelagem do volume durante a fase de impressão, melhorando significativamente a utilização do material. Segundo dados divulgados pela Apple, essa tecnologia pode economizar 50% de matéria-prima-o que equivale a “produzir dois relógios com o material usado para fazer um”. A Apple estima que este novo processo economizou mais de 400 toneladas de matéria-prima de titânio somente neste ano.
Além de economizar matéria-prima, a tecnologia de fusão de metal a laser também pode melhorar significativamente a taxa de rendimento das peças de titânio. Como a estrutura principal já foi formada na fase de impressão, a usinagem CNC subsequente só precisa se concentrar na precisão e na qualidade da superfície e não realiza mais tarefas de remoção de material em grande-escala, reduzindo significativamente os riscos de processamento.
Além disso, a tecnologia de fusão de metal a laser traz um grau de liberdade ao design do produto que é difícil de alcançar com processos tradicionais.
Por exemplo, o destacado Apple Watch Ultra 3 da Apple, com suas complexas superfícies curvas que enfrentam grandes desafios em sistemas de usinagem CNC, às vezes até requer múltiplas trocas de ferramentas; O tamanho diminuto do smartwatch também limita o caminho de usinagem interno e às vezes requer ferramentas especiais personalizadas. No entanto, a introdução da tecnologia de fusão de metal a laser quebrou as amarras do design no nível da engenharia, permitindo estruturas especiais que não podem ser alcançadas devido à precisão do processamento e a questões de custo.
Portanto, Lei Technology acredita que se a indústria chinesa de smartphones quiser realmente seguir a "era do titânio" liderada pela Apple em termos de materiais, em vez de apenas permanecer no tratamento de superfície do "titânio", ela deve introduzir processos de fusão de metal a laser ou sinterização a laser para tratar este novo material de uma nova maneira.
Os telefones celulares domésticos podem usar o processo de fusão de metal a laser?
Mas também surge a questão: uma vez que este é o processo chave da "era do titânio", por que as marcas nacionais de telefones celulares não fizeram o acompanhamento antes?
Se você quiser dizer se as marcas nacionais têm a capacidade de realizar o processo de fusão de metal a laser, a resposta é sim. Em última análise, o processo de fusão de metal a laser também é um tipo de manufatura aditiva de metal, e a cadeia da indústria de manufatura aditiva nacional é extremamente completa: desde equipamento de atomização de pó de titânio até máquina de moldagem por fusão de metal a laser, até o subsequente CNC de cinco eixos e inspeção automática, todo o elo de processamento tem a capacidade de produzir em grande escala. Em outras palavras, os fabricantes nacionais têm a "base industrial" para fabricar armações intermediárias de titânio fundido com metal a laser e não há limite técnico.
A competição por recursos nos principais telefones Android é acirrada, com módulos principais, como sistemas de imagem, estruturas de dobradiça e carregamento rápido de bateria, todos competindo por orçamentos limitados. Em comparação com atualizações que melhoram diretamente a experiência do usuário, o potencial de aumento de valor nas armações de liga de titânio é relativamente limitado. Embora a tecnologia de fusão de metal a laser possa ser usada para produzir estruturas de titânio e componentes-chave como dobradiças de tela dobráveis, o volume de produção de componentes de dobradiça permanece insignificante em termos de amortização do custo deste processo.
No entanto, deve-se enfatizar que, para as marcas nacionais de telefonia móvel que pretendem penetrar no mercado-de alta tecnologia, a tecnologia de fusão de metal a laser continua sendo uma área fundamental para o desenvolvimento. Este processo rompe as limitações do forjamento tradicional e da usinagem CNC, possuindo maior versatilidade. Pode ser aplicado em pequenos componentes como caixas de relógios e anéis decorativos de lentes, bem como na fabricação de dobradiças de tela e até mesmo componentes maiores. Na opinião da Lei Technology, essa não é uma ideia-rebuscada.
Onde a Apple conduzirá a inovação de materiais para seus dispositivos? Com base na análise anterior, a questão central reside em equilibrar a inovação tecnológica com a viabilidade da produção em massa. Embora a fusão de metal a laser demonstre vantagens no processamento de ligas de titânio, a rápida iteração e a distribuição fragmentada de SKU de dispositivos Android dificultam a amortização do custo desse processo. No entanto, para os fabricantes nacionais que buscam inovações-de ponta, esse continua sendo um caminho diferenciado que vale a pena explorar. As medidas da Apple podem revelar que a revolução material deve, em última análise, regressar à essência da experiência do utilizador, em vez de simplesmente prosseguir processos de fabrico avançados.
Voltemos à Apple. Embora apenas o iPhone Air, um "modelo não{1}}padrão", mantenha a armação de titânio na linha mais recente do iPhone-e o uso contínuo de uma armação de titânio pelo iPhone Air se deva exclusivamente ao fato de ser um produto desenvolvido na mesma época que o iPhone 16 - é certo que a busca da Apple por armações de titânio, ou melhor, titânio em geral, não vai parar com o iPhone Air.
Como todos sabem, produtos periféricos como o Apple Watch e o iPad sempre foram campos de testes da Apple, servindo como-testes reais para futuras tecnologias do iPhone. Mesmo do ponto de vista da engenharia, o futuro iPhone dobrável usará inevitavelmente titânio para garantir a resistência do corpo e da dobradiça.
Nessa perspectiva, e considerando as características da tecnologia de fusão de metal a laser, a Lei Technology acredita que o titânio tem muito mais aplicações nos sistemas da Apple. No entanto, em comparação com o uso mais promocional das armações de titânio, as aplicações futuras do titânio poderão enfatizar a praticidade. Por exemplo, ele poderia ser usado em conjunto com invólucros de alumínio reciclado para criar componentes estruturais de titânio em locais específicos, como dobradiças, meio da estrutura e portas USB-C, reforçando a estrutura geral ou para fabricar peças especiais que são difíceis de processar usando métodos tradicionais.Quanto a saber se as armações de titânio se tornarão populares novamente até lá, não posso dizer com certeza. Pessoalmente, sempre adorei materiais-de alta resistência, como aço inoxidável e titânio, para designs de armações; depois que o iPhone 17 Pro mudou para alumínio, indiquei diretamente que "as armações de alumínio não são tão sofisticadas-e duráveis quanto as armações de titânio".
No entanto, se a estrutura de liga de alumínio puder ser tão durável quanto a estrutura de titânio com o reforço estrutural dos componentes de titânio, então, pelo menos para a maioria dos consumidores racionais, o “debate alumínio vs. titânio” não será mais importante.
