制造业革命很少突然出现在人们的视野中。它们通常以工厂内部悄然升级的形式出现,购买产品的人看不到。 Apple 决定为其新款 Watch Ultra 3 和 Watch Series 11 的每个钛金属表壳进行 3D 打印,这符合这种模式。乍一看,这是经典的 Apple 剧院 – 工程呈现出一种必然感。该公司正在使用 100% 回收的航空航天级钛粉来打印外壳。 “这不仅仅是一个想法……这是一个想要成为现实的想法,”产品设计副总裁 Kate Bergeron 说道。增材制造长期以来一直在原型领域表现出色,将其集成到世界上最严格的大批量供应链之一标志着一个新的门槛。
然而,苹果的举动并不是唯一的例外。在消费电子领域,3D 打印的悄然采用正在加速。例如,联想在某些 ThinkPad 型号中使用了 3D 打印金属支架和铰链组件。惠普使用其多喷射融合技术为其自己的打印机和 PC 打印一百多个内部组件。
这一趋势不仅限于笔记本电脑和手机。从事沉浸式技术的公司越来越依赖印刷硬件。领先的打印机制造商 Formlabs 已与 VR 设备制造商合作,为 Meta 的 Quest 原型和 SteamVR 配件等耳机生产垫子、支架和传感器外壳。这些零件不是实验性的:它们通常用于有限的生产运行,其中定制几何形状或减轻重量比规模经济更重要。
即使是像伦敦智能手机挑战者 Nothing 这样的年轻品牌,在 Phone (1) 及其耳塞的早期生产过程中也使用 3D 打印来制作内部支架和小批量透明组件。在相机行业,索尼和佳能使用金属增材制造来制造某些结构部件,这些部件的复杂形状或散热性能很难通过传统加工实现。
经济和环境优势
苹果公司这一转变的独特之处在于其规模。数以百万计的打印零件改变了经济状况。钛加工非常浪费:将大块钛铣削成薄壁外壳后,大部分材料都变成了废料。苹果的工艺回收了自己的粉末并减少了加工步骤,用相对较新的工具解决了一个老问题。该公司负责环境和供应链创新的副总裁 Sarah Chandler 简单地概括道:“我们知道 3D 打印是一项在材料效率方面具有巨大潜力的技术”,这是该公司 2030 年碳中和战略的关键杠杆。 Apple 估计,由于这一新工艺,仅今年一年就将节省 400 多吨钛原料。
时机也很重要。经过二十年的全球化,供应链正在从弹性和地缘政治的角度重新审视。增材制造不会消除全球网络,但可以通过更少的供应商和更多的生产选择来缩短全球网络。在美国、欧洲和中国,3D打印已经被视为战略制造基础设施。
3D 打印的成熟作用
尽管如此,3D 打印并不会取代传统机械加工。工业打印机和材料价格昂贵,粉末生产本身就是一个专门的过程,质量控制需要训练有素的操作员,通过软件和热模拟逐层监控粉末的放置方式。
“我们非常致力于系统变革,”钱德勒说。 “我们做某事从来不会只做一次……我们这样做是为了让它成为整个系统的运作方式。我们的北极星始终是设计对人类和地球更有利的产品。当我们齐心协力在设计、制造和环境目标方面毫不妥协地进行创新时,所带来的好处将比我们想象的要大得多。”
但跨行业案例的积累表明,这项技术正逐渐走出青春期。在航空航天领域,GE 打印燃料喷嘴。在医疗保健领域,Stryker 打印钛植入物。
苹果的贡献无非就是扩大光圈。通过将 3D 打印推向大批量、高完美的高端可穿戴设备领域,Watch Series 11 表壳的镜面必须完美无瑕,Ultra 系列则需要极高的耐用性,该公司向同行提出了一个新问题:如果这在苹果的规模上可行,那么还有什么可能呢?仅竞争压力就确保其他人至少会探索类似的途径。 “我们长期以来一直见证这项技术的成熟,并看到它的原型越来越能代表我们的设计,”苹果 Apple Watch 和 Vision 制造设计高级总监 J Manjunathaiah 说道。 “使用更少的材料来制造我们的产品一直是我们的目标。以前,我们无法通过 3D 打印大规模制造化妆品部件。因此,我们开始尝试使用 3D 打印金属来制造化妆品部件。”
表壳似乎并不是新生产时代最明显的预示。但与联想的笔记本电脑铰链、惠普的印刷打印机部件、Fairphone的可修复模块、VR配件和相机组件相比,苹果的举动看起来不像是一种反常现象,而更像是主流制造业正在走向何方的标志。未来还没有被印刷出来(还没有),但其中的一部分越来越多地被印刷出来。