为了把3D打印表壳做得“不像3D打印”，苹果花了多少心思？
对于3D打印技术的应用，人们通常追求的是“做出传统工艺做不出的结构”。晶格点阵、拓扑优化、异形流道，这些标签几乎是3D打印的默认叙事。
但苹果等3C行业领导者，追求的却是另一外一条路——“要做的和传统工艺一样好”。
一样光滑、一样精致、一样耐用，越看不出是3D打印的，“苹果们”就越满意。但要达到这个目标，需要花多少心思呢？
答案就藏在两位苹果高管近日披露的工程细节里。
3D打印技术参考注意到，苹果公司硬件工程副总裁Kate Bergeron和环境与供应链创新副总裁Sarah Chandler，公布了3D打印手表表壳制造工艺的更多细节，释放了关于苹果对材料获取、打印后更多流程的信息。
苹果公司的目的就是要打造与以往Apple Watch完全相同的美学效果。
过去，Apple Watch表壳采用减材制造工艺，从锻造的金属坯料开始，通过铣削技术最终达到所需的形状。这会导致大量的加工时间，并且在此过程中会产生大量的材料浪费。
然而，3D打印是逐层构建外壳的，最终成品所需的材料和能源显著减少。但3D打印存在的问题也很明显——肉眼可见的层纹、效率、成本以及良品率。
那么苹果公司是如何在保证质量的前提下实现规模化生产的呢？
从材料获取到打印及精加工
从宏观层面来看，苹果的钛金属表壳采用的是成熟的激光粉末床熔融（LPFB）3D打印工艺。对于表壳而言，需要打印900 多层，花费20小时，然后进行最终的机械加工和精加工步骤。
➡️ 关于再生材料的获取
苹果指出，其表壳制造使用了100%回收钛再造的金属粉末，而采购再生钛金属却并非易事。由于苹果的生产规模庞大，再生金属必须从多个外部供应商采购。Bergeron透露，通过这条供应链，他们将5级钛废料转化为了含氧量更低的23级钛，这得益于公司在铝合金领域积累的经验。
在3D打印过程中，氧含量会增加，最终成品表壳实际上呈现出5级钛金属的特性。而5级钛合金，实际上是传统制表行业使用的钛金属。
➡️ 关于效率与成本的平衡
在3D打印过程中，钛粉的铺粉厚度是60微米，采用6激光进行粉末熔融。笔者对此过程有了新的体会，大层厚工艺意味着高效率，但制造精度相比低层厚会稍有逊色，但高效率也降低了总成本。
➡️ 清粉只是打印后的环节之一
打印完成后，利用加压氩气和超声波振动器将残留在外壳各个细小缝隙中的残余钛粉彻底清除。在这两个清粉步骤中，钛粉都会被回收利用，用于后续的打印。
精细脱粉步骤使用超声波振荡器去除残留粉末
这些表壳以竖直的对角线方向打印在打印平台上，每个表壳都立于其一个角上，并通过打印件本身自带的支撑底座固定。然后完成线切割，得到Apple Watch 表壳的雏形。
但这还不是全部流程，每个表壳都会被刻上条形码以进行追溯，并且计算机系统会验证每个表壳在尺寸和外观方面是否符合质量控制标准。
条形码的刻印过程以及随后的自动光学检测
➡️ 表壳流转至传统加工厂
这些步骤完成后，表壳将离开3D打印供应商，运往传统的表壳制造厂，这些工厂专门从事CNC加工和表面处理工艺，就像之前锻造的Apple Watch表壳在这些步骤中一样。
正是这些最后步骤，将3D打印表壳粗糙的表面呈现出喷砂或抛光效果，与以往的样品相同。对于完全抛光的Series 11表壳，每个表壳都要经过热等静压处理，该处理可以有效地密封表壳上的毛孔，并为最终抛光做好准备。
意义比想象中更大
对于如此重要的工程而言，这些变化对佩戴者来说几乎难以察觉，表壳外观并未体现出制造工艺的特殊之处。
但Bergeron指出，新的3D打印结构融入了传统数控加工无法实现的结构特征。“你可以想象，无论选择哪种制造技术，都会受到一定的限制，而我们通过在金属中添加一些额外的结构，实现了天线窗口的成型和防水密封，这些是传统机械加工无法实现的。”
然而，当我们考虑更广泛的背景时，一些更重要的意义就显现出来了。Chandler解释道，“我觉得我们可能低估了材料用量减半所带来的影响，这是巨大的突破。通常情况下，材料效率提高5%我都会非常兴奋。即使3D打印技术已经成熟，人们仍然认为无法使用回收的钛粉进行打印。但这是为什么呢？”
Bergeron表示，苹果的产品开发就像一项极限团队运动，当一个团队遇到难题时，其他团队会齐心协力解决问题。设计师、工程师和材料科学家必须与制造和运营团队以及其他团队紧密合作，才能攻克这个难题。
诚然，传统手表品牌宣传使用回收金属制造表壳，但由于产量相对较小，实际对环境的影响微乎其微，这种做法越来越被质疑，被视为一种“绿色营销”。
然而，苹果公司的运营规模要大得多，而且当回收金属与效率更高的3D打印工艺相结合时，这些数字的意义就完全不同。仅2025年一年，苹果公司就预计通过采用新工艺节省了超过400吨钛原料，这相当可观。
Series 11仍然保留了2014年初代Apple Watch的许多视觉特征，但全新的全规模制造工艺为设计者在造型方面提供了更大的自由度。这种自由度或许会带来意想不到的发现，甚至可能激发制表师们值得借鉴的灵感。随着表壳内部结构设计更加精巧，以及更多传统制表师采用这些新一代工艺，机械机芯的设计是否也会发生变化呢。
注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#苹果 #apple #3D打印
