Vỏ titan in 3D-! Quy trình mới của Apple thật tuyệt vời: Không chỉ thay đổi đồng hồ

Nhiều người không hề biết rằng Apple đã làm được một điều lớn lao khác.

Cách đây không lâu, Apple đã chủ động "tiết lộ" rằng họ đã sử dụng quy trình "in titan" mới trong các sản phẩm có khung titan, chẳng hạn như Apple Watch Ultra 3, thậm chí còn tung ra một video quảng cáo đặc biệt cho quy trình này mà đã lâu rồi không được xem.

Đánh giá từ "tác động trực tiếp" của việc công khai này, việc nâng cấp quy trình này có vẻ hơi "không đạt yêu cầu", xét cho cùng, hầu hết người dùng Apple Watch Ultra đều không biết rằng Apple đã áp dụng quy trình sản xuất mới và càng khó nhận thấy "sự tối ưu hóa kỹ thuật" do việc nâng cấp quy trình mang lại.

Tuy nhiên, theo quan điểm của Xiaolei, kiểu đổi mới quy trình "khó phát hiện sự khác biệt" này chỉ làm nổi bật sự thành công của quy trình in titan của Apple - đạt được hiệu suất sản phẩm tương tự với chi phí thấp hơn, cải thiện đáng kể tỷ lệ năng suất và giảm đáng kể chất thải nguyên liệu thô.

Vậy quy trình sản xuất titan mang tên “in 3D” này có gì đặc biệt?

Có sự khác biệt đáng kể so với các công nghệ in 3D phổ biến trên thị trường

Nếu "in titan" do Apple quảng bá được đưa vào toàn bộ hệ thống công nghệ in 3D, mặc dù nó thuộc loại sản xuất bồi đắp, nhưng nó hoàn toàn không giống với loại quy trình như in 3D được công chúng công nhận và công nghệ thực sự được Apple sử dụng.

Thông thường, các công nghệ in 3D chính thống được chia thành ép đùn nóng chảy (FDM) và đúc xử lý bằng ánh sáng (SLA). Sự khác biệt giữa hai loại này là rõ ràng: loại trước sử dụng dây "nhựa" cuộn (chẳng hạn như PLA) làm vật tư tiêu hao và vật liệu được xử lý thông qua quy trình "làm nóng{2}}làm mát"; sau này sử dụng dung dịch nhựa cảm quang đặc biệt để xử lý bằng bước sóng ánh sáng cụ thể (chủ yếu là tia cực tím) tại các điểm cố định để xây dựng mô hình theo từng lớp.

Ưu điểm của phương pháp xử lý bằng ánh sáng (SLA) so với công nghệ FDM là nổi bật – khả năng lưu giữ chi tiết của mô hình đúc vượt xa so với quy trình FDM. Tuy nhiên, cho dù bề ngoài của mô hình được xử lý bằng ánh sáng-có giống với kết cấu kim loại đến đâu thì nó vẫn là một cấu trúc polyme với những khiếm khuyết cố hữu về độ bền, khả năng chịu nhiệt độ cao và khả năng chống ăn mòn. Công nghệ này chỉ phù hợp để kiểm tra kiểu dáng và xác minh lắp ráp chứ không thể sử dụng trong sản xuất các sản phẩm thực tế như điện thoại di động và vỏ đồng hồ.

Nói về Apple, quy trình nấu chảy kim loại bằng laser (SLM) được áp dụng lần này có bề ngoài tương tự như công nghệ xử lý bằng ánh sáng, nhưng công nghệ cốt lõi của nó về cơ bản là khác:
 

Về cốt lõi, quy trình nấu chảy kim loại bằng laser sử dụng năng lượng laser để làm tan chảy bột kim loại và tạo hình chúng theo từng lớp. So với công nghệ SLA, nguyên liệu thô của SLM không phải là chất lỏng nhựa mà là bột titan có đường kính chỉ hàng chục micron. Nguồn năng lượng của nó không phải là tia cực tím mà là nhiều tia laser năng lượng cao-; Sản phẩm cuối cùng không phải là một mô hình bằng nhựa mà là một cấu trúc kim loại có thể được xử lý sau đó.

Theo Apple, họ kiểm soát chặt chẽ đường kính của nguyên liệu bột titan để đảm bảo độ dày của mỗi lớp được kiểm soát chính xác ở mức 60 micron trong quá trình in; Đồng thời, phương pháp in đồng bộ với nhiều mảng laser được sử dụng để cho phép nguyên liệu thô bột titan tạo thành cấu trúc cấu trúc kim loại liên tục và dày đặc.

Tuy nhiên, việc “in” sản xuất bồi đắp kim loại chỉ là điểm khởi đầu. Vẫn còn một lượng nhỏ lỗ chân lông và ứng suất bên trong các bộ phận cấu trúc titan được in, cần được làm đặc bằng cách ép đẳng tĩnh nóng để làm cho cấu trúc bên trong gần với mức độ rèn. Bề mặt của nó cũng khó hình thành ngay lập tức và phải dựa vào quá trình hoàn thiện và đánh bóng CNC tiếp theo.
 

Quá trình nấu chảy kim loại bằng laser có thể thực sự mở ra kỷ nguyên của "titan"?

Từ góc độ dòng công nghệ của Apple, quy trình nấu chảy kim loại bằng laser không phải là "công nghệ sẵn sàng để sử dụng" và các bộ phận cấu trúc titan được tạo hình vẫn cần phải trải qua nhiều quy trình như ép đẳng tĩnh nóng, hoàn thiện CNC và đánh bóng. Quy trình phức tạp như vậy, tại sao Apple vẫn chọn đưa trực tiếp vào sản xuất? (Theo Apple, tất cả vỏ Apple Watch Ultra 3 và vỏ titan S11 năm nay đều được sản xuất bằng quy trình in 3D.)
Lý do rất đơn giản: quá trình nấu chảy kim loại bằng laser có thể giảm đáng kể chất thải vật liệu trong quá trình sản xuất đồng thời tăng tỷ lệ năng suất.
Gia công titan truyền thống dựa vào việc rèn tạo hình và phải được cắt từ phôi lớn hơn nhiều so với thành phẩm. Bản thân titan rất khó cắt và có độ dẫn nhiệt kém, và một khi cấu trúc phức tạp, hiệu suất xử lý sẽ "giảm". Trên thực tế, lý do khiến các sản phẩm kỹ thuật số sử dụng titan đắt tiền là do chi phí xử lý không thể kiểm soát được chiếm phần lớn.

Công nghệ nấu chảy kim loại bằng laser khắc phục những hạn chế của gia công kim loại truyền thống: loại bỏ các bước tạo hình trung gian của quy trình truyền thống, hoàn thành hầu hết việc tạo hình khối trong giai đoạn in, cải thiện đáng kể việc sử dụng vật liệu. Theo dữ liệu do Apple công bố, công nghệ này có thể tiết kiệm 50% nguyên liệu thô-tương đương với việc "sản xuất hai chiếc đồng hồ bằng vật liệu dùng để tạo ra một chiếc đồng hồ". Apple ước tính rằng quy trình mới này đã tiết kiệm được hơn 400 tấn nguyên liệu titan chỉ trong năm nay.

 

Bên cạnh việc tiết kiệm nguyên liệu thô, công nghệ nấu chảy kim loại bằng laser cũng có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của các bộ phận titan. Do cấu trúc chính đã được hình thành trong giai đoạn in nên quá trình gia công CNC tiếp theo chỉ cần tập trung vào độ chính xác và chất lượng bề mặt, đồng thời không còn thực hiện-các nhiệm vụ loại bỏ vật liệu ở quy mô lớn, do đó giảm đáng kể rủi ro xử lý.

Ngoài ra, công nghệ nấu chảy kim loại bằng laser mang lại mức độ tự do cho việc thiết kế sản phẩm mà các quy trình truyền thống khó đạt được.

Ví dụ: Apple nhấn mạnh Apple Watch Ultra 3, với bề mặt cong phức tạp của nó đang phải đối mặt với những thách thức lớn trong hệ thống gia công CNC, thậm chí đôi khi còn yêu cầu thay đổi nhiều công cụ; Kích thước thu nhỏ của đồng hồ thông minh cũng hạn chế đường gia công bên trong và đôi khi cần có những công cụ đặc biệt tùy chỉnh. Tuy nhiên, sự ra đời của công nghệ nấu chảy kim loại bằng laser đã phá bỏ những ràng buộc về thiết kế từ cấp độ kỹ thuật, cho phép đạt được các cấu trúc đặc biệt không thể đạt được do vấn đề về độ chính xác và chi phí xử lý.

Do đó, Lei Technology tin rằng nếu ngành công nghiệp điện thoại thông minh của Trung Quốc muốn thực sự đi theo "kỷ nguyên titan" do Apple dẫn đầu về mặt vật liệu, thay vì chỉ dừng lại ở xử lý bề mặt "titan", họ phải đưa ra quy trình nấu chảy kim loại bằng laser hoặc thiêu kết bằng laser để xử lý vật liệu mới này theo một cách mới.

Điện thoại di động trong nước có thể sử dụng quy trình nấu chảy kim loại bằng laser không?

Nhưng câu hỏi cũng được đặt ra, vì đây là quá trình then chốt của “kỷ nguyên titan”, tại sao các thương hiệu điện thoại nội địa không đuổi theo sớm hơn?
Nếu bạn muốn hỏi liệu các thương hiệu trong nước có khả năng thực hiện quy trình nấu chảy kim loại bằng laser hay không thì câu trả lời tất nhiên là có. Trong phân tích cuối cùng, quy trình nấu chảy kim loại bằng laser cũng là một loại hình sản xuất bồi đắp kim loại và chuỗi công nghiệp sản xuất bồi đắp trong nước cực kỳ hoàn chỉnh: từ thiết bị nguyên tử hóa bột titan đến máy đúc nóng chảy kim loại bằng laser, đến máy CNC 5 trục-và kiểm tra tự động tiếp theo, toàn bộ liên kết xử lý có khả năng sản xuất trên quy mô lớn. Nói cách khác, các nhà sản xuất trong nước có “nền tảng công nghiệp” để chế tạo khung giữa bằng titan nung chảy bằng kim loại laser và không có ngưỡng kỹ thuật.

 

Sự cạnh tranh về tài nguyên trong các điện thoại hàng đầu của Android rất khốc liệt, với các mô-đun cốt lõi như hệ thống hình ảnh, cấu trúc bản lề và sạc pin nhanh, tất cả đều cạnh tranh với ngân sách hạn chế. So với những nâng cấp trực tiếp cải thiện trải nghiệm người dùng, tiềm năng nâng cao giá trị của khung hợp kim titan tương đối hạn chế. Mặc dù công nghệ nấu chảy kim loại bằng laser có thể được sử dụng để sản xuất khung titan và các thành phần chính như bản lề màn hình có thể gập lại, nhưng khối lượng sản xuất các thành phần bản lề vẫn không đáng kể xét về mặt khấu hao chi phí của quá trình này.

Tuy nhiên, phải nhấn mạnh rằng đối với các thương hiệu điện thoại di động trong nước muốn thâm nhập thị trường{0}cao cấp, công nghệ nấu chảy kim loại bằng laser vẫn là lĩnh vực trọng điểm để phát triển. Quá trình này vượt qua những hạn chế của việc rèn và gia công CNC truyền thống, sở hữu tính linh hoạt cao hơn. Nó có thể được áp dụng cho các bộ phận nhỏ như vỏ đồng hồ và vòng trang trí ống kính, cũng như để sản xuất bản lề màn hình và thậm chí cả các bộ phận lớn hơn. Theo quan điểm của Lei Technology, đây không phải là một ý tưởng xa vời.

Cuối cùng thì Apple sẽ dẫn đầu việc đổi mới vật liệu cho các thiết bị của mình ở đâu? Dựa trên phân tích trước đó, vấn đề cốt lõi nằm ở việc cân bằng đổi mới công nghệ với tính khả thi của sản xuất hàng loạt. Trong khi nấu chảy kim loại bằng laser thể hiện những ưu điểm trong xử lý hợp kim titan, thì việc lặp lại nhanh chóng và phân phối SKU phân mảnh của các thiết bị Android khiến việc khấu hao chi phí của quy trình này trở nên khó khăn. Tuy nhiên, đối với các nhà sản xuất trong nước theo đuổi những đột phá-cao cấp, đây vẫn là một con đường khác biệt đáng để khám phá. Động thái của Apple có thể tiết lộ rằng cuộc cách mạng vật chất cuối cùng phải quay trở lại bản chất của trải nghiệm người dùng, thay vì chỉ đơn giản theo đuổi các quy trình sản xuất tiên tiến.
 

Hãy quay lại với Apple. Mặc dù chỉ có iPhone Air, một "-mẫu tiêu chuẩn" vẫn giữ khung titan trong dòng iPhone mới nhất-và việc iPhone Air tiếp tục sử dụng khung titan chỉ vì nó là sản phẩm được phát triển cùng thời với iPhone 16-chắc chắn rằng việc Apple theo đuổi khung titan, hay nói đúng hơn là titan nói chung, sẽ không dừng lại với iPhone Air.

Như mọi người đều biết, các sản phẩm ngoại vi như Apple Watch và iPad luôn là nơi thử nghiệm của Apple, đóng vai trò là-thử nghiệm thực tế cho các công nghệ iPhone trong tương lai. Ngay cả từ góc độ kỹ thuật, iPhone màn hình gập trong tương lai chắc chắn sẽ sử dụng titan để đảm bảo độ bền cho thân máy và bản lề.

Từ góc độ này và xem xét các đặc điểm của công nghệ nấu chảy kim loại bằng laser, Lei Technology tin rằng titan còn có nhiều ứng dụng hơn trong hệ thống của Apple. Tuy nhiên, so với việc sử dụng khung titan nhiều hơn, các ứng dụng titan trong tương lai có thể nhấn mạnh tính thực tế. Ví dụ: nó có thể được sử dụng kết hợp với vỏ nhôm tái chế để tạo ra các thành phần cấu trúc titan ở những vị trí cụ thể như bản lề, giữa khung và cổng USB{2}}C, gia cố cấu trúc tổng thể hoặc để sản xuất các bộ phận đặc biệt khó xử lý bằng các phương pháp truyền thống.Về việc liệu gọng titan có trở nên phổ biến trở lại vào thời điểm đó hay không, tôi không thể nói chắc chắn. Cá nhân tôi luôn yêu thích các vật liệu có độ bền-cao như thép không gỉ và titan cho thiết kế khung; Sau khi iPhone 17 Pro chuyển sang dùng nhôm, tôi đã trực tiếp chỉ ra rằng "khung nhôm không-cao cấp và bền như khung titan".
Tuy nhiên, nếu khung hợp kim nhôm có thể bền như khung titan với sự gia cố cấu trúc của các thành phần titan thì ít nhất đối với hầu hết người tiêu dùng hợp lý, "cuộc tranh luận giữa nhôm và titan" sẽ không còn quan trọng nữa.