不知不覺間，蘋果又做了一件大事。
前段時(shí)間，蘋果主動(dòng)「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(xiàng)宣傳的「直接影響」來看，這次工藝升級(jí)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(shí)到蘋果更換了新的制造工藝，更不用說體驗(yàn)到工藝升級(jí)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(shí)良品率翻倍，原料浪費(fèi)也直線減少，相信有過機(jī)械加工經(jīng)驗(yàn)的朋友，都能理解這是多么巨大的成就。
那么，這項(xiàng)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(gè) 3D 打印體系里去看，它確實(shí)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(shì)很明顯——SLA 方案「拉」出來的模型細(xì)節(jié)保留遠(yuǎn)超 FDM 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(cè)試造型、驗(yàn)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(diǎn)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(jí)的鈦金屬粉末；能量也不是紫外線，而是多臺(tái)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(shí)將每一層厚度控制在 60 微米；多激光陣列同時(shí)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(shí)代？
從蘋果的流程來看，激光金屬熔融工藝并不是一個(gè)「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(shí)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(fèi)，同時(shí)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(huì)「跳水」。事實(shí)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(gè)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(xiǎn)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(jì)自由度。
