苹果官方揭秘：Apple Watch钛金属表壳3D打印工艺流程详解

近日，苹果官网上分享了Apple Watch钛金属3D打印工艺的文章，揭秘了今年发布的Apple Watch Ultra 3和钛金属款Apple Watch Series 11的再生钛金属表壳的工艺。得益于3D打印，据苹果估算，仅在今年就节约了总计逾400吨钛原料。

本文围绕Apple Watch钛金属3D打印，为大家详细介绍，主要内容包括：

一、钛金属3D打印工艺优势

二、钛金属3D打印5大流程

1. 原料准备

2. 3D打印成型（增材制造）

3. 粉末清理

4. 分离工序

5. 自动光学检测

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利用3D打印的增材工艺，材料被逐层打印，使得产品尽可能接近所需的最终形状。机械加工锻件传统上采用减材工艺，即去除原材料多余的部分，形成所需的产品。这一转变使Ultra 3和Series 11的钛金属表壳使用的原材料比前代表款减少了一半。这是一项巨大成就，这意味着你现在可以用此前一块表所需的材料制造出两块表，无形之中为地球节约了大量的资源。

3D打印工艺的另一项关键设计改进是：能够在以往锻造工艺无法触及的位置打印特定材料。对于Apple Watch而言，这意味着能够改进蜂窝网络版表壳的天线防水性能。在表壳内部，留出一个填充塑料的孔隙用以实现天线功能，通过在金属内表面3D打印特定材料，Apple优化了塑料与金属间的结合。

除此之外，3D打印的钛金属表壳在阳极氧化处理之后，性能表现并不逊色，硬度依然很高。

苹果之所以可以使用3D打印工艺来大批量制造表壳，得益于其在过去10年间一直在进行3D打印技术的相关试验。负责Apple Watch与Vision生产设计的Apple高级总监J Manjunathaiah博士表示：“长期以来，我们见证了这项技术逐渐成熟，并目睹其样品越来越能反映我们的设计。我们一向致力于用更少的原材料制造产品。以往，3D打印技术一直无法用于外观件的规模化生产。因此，我们开始探索用金属3D打印来制造这类外观部件。”

主要包括：

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在打印机开始工作前，钛原料需要先通过气雾化制粉工艺雾化为钛粉末，这一过程中需要精准控制含氧量，以降低钛金属在受热时易爆的风险。这属于尖端材料科学的范畴。粉末直径必须控制在50微米，相当于极细的沙粒，以此确保熔融与层间结合稳定。

采用方形3D金属打印机阵列，每台机器配备六激光振镜系统。多束激光同时工作，在这个创新工艺中，激光使用回收的钛粉逐层打印成型。每件表壳需打印超过900层，每层厚度精准控制在60微米。成型时间约20小时。

粉末清理分为两个阶段：

3D打印的构建体原型是多个表壳连接在一起的，脱粉完成后，将采用带电金属丝（线切割）将相邻表壳从构建体中分离；切割过程中需同步喷洒冷却液，降低切割过程中产生的热量、防止变形。

接下来，自动光学检测系统会对每个表壳进行测量，检查其尺寸和外观是否精确。这是确保表壳进入最终处理前的最后一道质量检查。

最后，再把电路板、显示屏、电池等零部件组装到表壳里，进行测试以确保手表功能正常，然后添加软件运行一段时间，确保没问题之后就可以了。

随着技术的不断进步及行业的不断发展，3D打印越来越成熟，早已打破了我们固有的一些印象，已经逐渐应用在消费电子领域，并且可以满足大批量生产需求。苹果表示，3D打印技术在材料效率方面有着巨大潜能，而这正是实现Apple 2030的关键。