Все началось с потрясающей идеи: что, если использовать 3D–печать, которая исторически использовалась для создания прототипов, для производства миллионов идентичных корпусов, точно соответствующих стандартам дизайна Apple, из высококачественного переработанного металла?
Начало экспериментов с 3D‑печатью
“Это была не просто идея — это была идея, которая хотела воплотиться в реальность”, – говорит Кейт Бержерон, вице–президент Apple по дизайну продуктов.
“Как только мы задали этот вопрос, мы сразу же приступили к его тестированию. Благодаря непрерывному созданию прототипов, оптимизации процессов и огромному объему собранных данных мы должны были доказать, что эта технология способна соответствовать высоким стандартам качества, которых мы требуем”.
Массовое применение 3D‑печати в 2025 году
В этом году (2025) все корпуса Apple Watch Ultra 3 и titanium Apple Watch Series 11 были напечатаны на 3D–принтере из 100% переработанного титанового порошка аэрокосмического качества, что ранее не считалось возможным в таких масштабах.
Все сотрудники Apple объединились ради общей цели. Зеркальная полировка 11-й серии должна была быть безупречной. Ultra 3 должна была сохранить свою прочность и легкость, чтобы соответствовать требованиям повседневных искателей приключений. Они также должны были быть полезными для планеты без ущерба для производительности и использовать материалы того же или более высокого качества.
Экологическая миссия Apple и 3D‑печать
“В Apple каждая команда считает окружающую среду основной ценностью”, – говорит Сара Чандлер, вице–президент Apple по окружающей среде и инновациям в цепочках поставок.
“Мы знали, что 3D–печать – это технология с огромным потенциалом повышения эффективности материалов, которая имеет решающее значение для продвижения Apple к 2030 году”. Apple 2030 – это амбициозная цель компании, которая заключается в том, чтобы к концу этого десятилетия обеспечить отсутствие выбросов углерода на всей территории присутствия, включая производственную цепочку поставок и пожизненное использование ее продукции. Уже сейчас вся электроэнергия, используемая для производства Apple Watch, поступает из возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнечная энергия.
Технология и экономия материалов
С помощью аддитивного процесса 3D-печати печатается слой за слоем, пока объект не будет максимально приближен к требуемой конечной форме. Исторически сложилось так, что обработка кованых деталей является субтрактивной и требует удаления больших кусков материала. Это изменение позволяет в корпусах Ultra 3 и titanium серии 11 использовать лишь половину исходного материала по сравнению с их предыдущими поколениями.
Масштаб и результаты экономии
“Снижение затрат на 50% — это огромное достижение: вы получаете две модели часов из того же количества материала, что и при изготовлении одной модели”, – объясняет Чандлер. “Если сопоставить эти показатели, экономия для планеты станет колоссальной”.
В общей сложности, по оценкам Apple, только в этом (2025) году благодаря этому новому процессу будет сэкономлено более 400 метрических тонн титанового сырья.
История развития 3D‑печати в Apple
В течение последнего десятилетия Apple экспериментировала с 3D-печатью, в то время как сама индустрия только начинала набирать обороты.
В больничных лабораториях врачи впервые использовали 3D-печатные протезы и искусственные органы, и даже за пределами земной атмосферы астронавты на борту Международной космической станции открыли для себя скорость и простоту 3D-печати жизненно важных инструментов.
Материаловедение и точность технологии
“Мы долгое время наблюдали за развитием этой технологии и видели, как ее прототипы становятся все более характерными для наших разработок”, – говорит доктор Джей Манджунатай, старший директор Apple по дизайну Apple Watch и Vision.
“Мы всегда стремились использовать как можно меньше материалов для изготовления наших продуктов. Раньше у нас не было возможности изготавливать косметические детали в больших масштабах с помощью 3D-печати. Поэтому мы начали экспериментировать с 3D-печатью металла для изготовления косметических деталей.”
Для Apple функциональность, красота и долговечность являются главными приоритетами. Добавьте к этому масштабируемость, строгие испытания на надежность, производительность и даже достижения в области материаловедения – все это гарантирует, что Apple не потеряет своих позиций в достижении целей по обезуглероживанию к 2030 году.
Мы чрезвычайно привержены системным изменениям. Мы никогда не делаем что—то только для того, чтобы сделать это один раз – мы делаем это так, чтобы это стало основой работы всей системы в целом.
Сара Чандлер, вице-президент Apple по охране окружающей среды и инновациям в цепочках поставок
Процесс производства и контроля качества
Если смотреть сверху, то из земли, словно белые небоскребы Lego, торчат ряды блоков, которые жужжат днем и ночью. Это 3D-принтеры усердно работают над созданием титановых корпусов для Apple Watch Ultra 3 и Series 11.
>Каждая машина оснащена гальванометром с шестью лазерами, которые работают одновременно, создавая слой за слоем — более 900 раз — для завершения работы над одним корпусом.
Тонкости работы с порошком
Но еще до запуска принтеров необработанный титан необходимо измельчить в порошок – процесс, который включает в себя точную настройку содержания кислорода, чтобы снизить свойства титана, которые становятся взрывоопасными при нагревании.
“Это было передовое материаловедческое решение”, – говорит Бержерон.
“Диаметр порошка должен был составлять 50 микрон, что соответствует размеру очень мелкого песка”, – объясняет Манджунатайя.
“Когда на него воздействуют лазером, он ведет себя по-разному, если в нем есть кислород, а не если его нет. Поэтому нам пришлось придумать, как сохранить содержание кислорода на низком уровне”.
“Чтобы толщина каждого слоя составляла ровно 60 микрон, необходимо очень тонко измельчать этот порошок”, – добавляет Бержерон. “Мы должны работать как можно быстрее, чтобы сделать это масштабируемым, и в то же время как можно медленнее, чтобы быть точными. Это позволило нам быть эффективными и в то же время достигать целей проекта”.
Завершение производственного цикла
Как только принтеры заканчивают работу, оператор удаляет излишки порошка с печатной платы пылесосом в процессе, называемом грубой очисткой от порошка. Благодаря тому, что заготовки печатаются практически в готовом виде для всех необходимых соединений на корпусе, порошок может оставаться в укромных уголках и трещинах корпуса. Ультразвуковой “вытряхиватель” обеспечивает удаление остатков порошка на этапе очистки.
В процессе распиловки между корпусами распиливается тонкая электрифицированная проволока (проволочная электроэрозия – EDM, прим.ред.), при этом одновременно распыляется жидкая охлаждающая жидкость, чтобы снизить нагрев в процессе резки.
Затем автоматизированная система оптического контроля измеряет каждый корпус, проверяя точность его размеров и внешнего вида. Это заключительная проверка качества, позволяющая убедиться в том, что корпуса готовы к окончательной обработке.
“Инженеры-механики, должно быть, самые опытные специалисты по решению головоломок во всем мире”, – говорит Бержерон.
“Они берут печатную плату, дисплей, аккумулятор — все, что помещается в корпус во время окончательной сборки, — и подгоняют их друг к другу. По ходу процесса мы проводим тестирование, чтобы убедиться в работоспособности часов; затем добавляем программное обеспечение и запускаем его на некоторое время, чтобы убедиться, что все функциональные возможности соответствуют нашим требованиям”.
Как только принтеры заканчивают работу, излишки порошка удаляются пылесосом с печатной платы в процессе, называемом грубой очисткой от порошка.
На этапе измельчения в мелкий порошок используется ультразвуковой “вытряхиватель” для удаления дополнительного материала из укромных уголков и трещин корпусов.
Затем все детали отделяются от монтажной пластины с помощью очень тонкой проволоки во время сварки.
>>>>>Затем автоматизированная система оптического контроля анализирует и помечает деталь в качестве окончательной проверки качества, подтверждая точность размеров, форм, габаритов и многого другого.
3D-печать стала еще одним важным усовершенствованием дизайна: появилась возможность печатать текстуры в местах, которые ранее были недоступны в процессе изготовления. Для Apple Watch это означало возможность улучшить процесс гидроизоляции корпуса антенны в моделях сотовой связи.
Внутри корпуса у моделей сотовой связи есть прорезь, заполненная пластиком для обеспечения функциональности антенны, а 3D-печать специальной текстуры на внутренней поверхности металла позволила Apple добиться лучшего сцепления между пластиком и металлом. Создание мозаики из кусочков было многолетним путешествием, которое началось с серии демонстраций и доказательств концепции, направленных на тонкую настройку рецептуры, начиная от конкретного состава сплава и заканчивая самим процессом печати.
После тестирования его в гораздо меньших масштабах в предыдущих поколениях продуктов команда была уверена в его способности решать уникальные задачи, связанные с работой с титаном.
“Мы всегда стараемся делать эти постепенные шаги, которые позволят нам сделать следующий шаг”, – говорит Бержерон.
“Теперь это открыло возможности для еще большей гибкости дизайна, чем то, что было у нас раньше. Теперь, когда мы добились этого масштабного прорыва, по-настоящему экологичным способом, а также на необходимом нам косметическом и структурном уровне, возможности безграничны”.
Такая гибкость дизайна открыла еще одно преимущество, выходящее за рамки Apple Watch: порт USB-C в новом iPhone Air.
Создав совершенно новый порт в титановом корпусе, который был напечатан на 3D-принтере с использованием того же переработанного титанового порошка, Apple смогла воплотить в жизнь свой невероятно тонкий, но прочный дизайн.
>Это волшебство, которое может произойти, когда сочетаются законы физики, инновационные материалы, непревзойденный дизайн и непоколебимая забота об окружающей среде.
Заключение от Apple
“Мы чрезвычайно привержены системным изменениям”, – говорит Чандлер. “Мы никогда не делаем что—то только для того, чтобы сделать это один раз – мы делаем это так, чтобы это стало основой работы всей системы в целом. Нашей главной целью всегда было создание продуктов, которые будут лучше для людей и планеты. Когда мы объединяемся для бескомпромиссного внедрения инноваций в области дизайна, производства и достижения наших экологических целей, выгоды становятся в разы больше, чем мы могли себе представить”.
Источник: apple.com
