Tudo come?ou com uma ideia quase improvável: e se a impress?o 3D — historicamente usada para criar protótipos — pudesse ser utilizada para produzir milh?es de caixas idênticas, seguindo exatamente os padr?es de design da Apple, usando metal reciclado de alta qualidade?
“N?o era só uma ideia — era uma ideia que queria virar realidade”, diz Kate Bergeron, vice president of Product Design da Apple. “Assim que fizemos a pergunta, come?amos imediatamente a testar. Precisávamos provar, com prototipagem contínua, otimiza??o de processos e uma enorme quantidade de dados, que essa tecnologia era capaz de atender ao alto padr?o de qualidade que exigimos.”
Neste ano, todas as caixas do Apple?Watch Ultra?3 e das vers?es em titanio do Apple?Watch Series?11 s?o impressas em 3D com pó de titanio aeroespacial 100% reciclado, um feito antes considerado impossível em escala. Todas as equipes da Apple se uniram em torno dessa ambi??o. O acabamento polido espelhado do Series?11 precisava ser impecável. O Ultra?3 tinha de manter sua durabilidade e leveza para acompanhar o ritmo dos aventureiros do dia a dia. Ambos também precisavam ser melhores para o planeta, sem comprometer a performance, e usar materiais de qualidade igual ou superior.
“Na Apple, todas as equipes tratam o meio ambiente como um valor fundamental”, afirma Sarah Chandler, vice president of Environment and Supply Chain Innovation da Apple. “Sabíamos que a impress?o 3D era uma tecnologia com enorme potencial para eficiência no uso de materiais, algo essencial para alcan?armos o plano Apple 2030.”
Apple 2030 é a meta ambiciosa da empresa de alcan?ar a neutralidade de carbono em toda a sua opera??o até o fim desta década, incluindo a cadeia de fabrica??o e o uso dos produtos ao longo de sua vida útil. Hoje, toda a eletricidade usada para fabricar o Apple?Watch vem de fontes renováveis, como energia eólica e solar.
Usando o processo aditivo da impress?o 3D, camada após camada é impressa até que o objeto atinja o formato mais próximo possível do design final. Historicamente, a usinagem de pe?as forjadas é um processo subtrativo, que exige remover grandes por??es de material. Essa mudan?a permite que o Ultra?3 e as caixas de titanio do Series?11 usem apenas metade da matéria-prima necessária nas gera??es anteriores.
“Uma redu??o de 50% é uma conquista enorme — você está fazendo dois relógios com a mesma quantidade de material que antes fazia apenas um”, explica Chandler. “Quando você come?a a mapear isso de volta, a economia para o planeta é imensa.”
A Apple estima que mais de 400?toneladas métricas de titanio bruto ser?o economizadas somente neste ano gra?as a esse novo processo.
Ao longo da última década, a Apple vem experimentando a impress?o 3D enquanto a própria indústria come?ava a ganhar tra??o. Em laboratórios hospitalares, médicos passaram a usar as primeiras próteses e órg?os artificiais impressos em 3D. E até fora da atmosfera terrestre, astronautas descobriram a rapidez e a praticidade de imprimir ferramentas essenciais a bordo da Esta??o Espacial Internacional.
“Observamos essa tecnologia amadurecer por muito tempo e vimos seus protótipos se tornarem cada vez mais representativos dos nossos designs”, afirma o Dr. J. Manjunathaiah, senior director of Manufacturing Design for Apple Watch and Vision da Apple. “Usar menos material sempre foi nossa inten??o. Antes, n?o conseguíamos produzir pe?as cosméticas em escala por impress?o 3D. Ent?o come?amos a experimentar a impress?o 3D em metal para fabricar pe?as cosméticas.”
Para a Apple, funcionalidade, beleza e durabilidade s?o requisitos básicos. Depois, entram escalabilidade, testes rigorosos de confiabilidade, performance e até avan?os em ciência de materiais, tudo isso garantindo que a Apple n?o perca terreno em rela??o às suas metas de descarboniza??o para 2030.
Vistos de cima, fileiras de blocos se projetam do solo como arranha-céus brancos de Lego, funcionando dia e noite. S?o as impressoras 3D que produzem as caixas do Apple?Watch Ultra?3 e do Series?11.
Cada máquina conta com um galvan?metro que abriga seis lasers trabalhando simultaneamente para construir camada após camada — mais de 900?vezes — até completar uma única caixa. Mas mesmo antes de a impress?o come?ar, o titanio bruto precisa ser atomizado em pó, um processo que envolve ajustar seu teor de oxigênio para reduzir propriedades do titanio que se tornam explosivas quando exposto ao calor.
“Isso exigiu o que há de mais avan?ado em ciência de materiais”, afirma Bergeron.
“O pó precisava ter 50?micr?metros de diametro, como uma areia muito fina”, explica Manjunathaiah. “Quando o laser incide sobre ele, o comportamento muda dependendo da presen?a de oxigênio. Ent?o tivemos de descobrir como manter o teor de oxigênio baixo.”
“Definir essa espessura para que cada camada tenha exatamente 60?micr?metros significa espalhar esse pó com uma precis?o extrema”, acrescenta Bergeron. “Precisamos ir o mais rápido possível para tornar o processo escalável e, ao mesmo tempo, o mais devagar possível para garantir precis?o. Isso nos permitiu ser eficientes sem deixar de cumprir os objetivos do design.”
Quando as impressoras terminam seu trabalho, um operador aspira o excesso de pó da placa de constru??o em um processo de remo??o inicial de pó. Como as estruturas s?o impressas muito próximas ao formato final, com todas as travas necessárias da caixa, ainda pode haver pó acumulado nos cantos e cavidades. Um agitador ultrass?nico garante a remo??o desse resíduo durante a fase de remo??o fina de pó.
Durante o processo de separa??o, um fio fino eletrificado corta entre cada caixa, enquanto um líquido refrigerante é pulverizado simultaneamente para manter baixa a temperatura gerada pelo corte. Em seguida, um sistema automatizado de inspe??o óptica mede cada caixa, verificando se as dimens?es e o acabamento est?o corretos. Esta é a última etapa de controle de qualidade antes de as caixas seguirem para o processamento final.
“Os engenheiros mecanicos precisam ser os maiores solucionadores de quebra-cabe?as do mundo”, afirma Bergeron. “Eles pegam a placa lógica, a tela, a bateria — todas as pe?as que v?o dentro da caixa na montagem final — e fazem tudo caber. Testamos o relógio ao longo do processo para garantir a funcionalidade; depois adicionamos o software e rodamos o sistema por um período para confirmar que tudo atende aos nossos requisitos.”
Outro aprimoramento importante possibilitado pela impress?o 3D foi a capacidade de imprimir texturas em locais que historicamente eram inacessíveis no processo de forja. No Apple?Watch, isso permitiu aperfei?oar o processo de veda??o da carca?a da antena nos modelos celulares. Dentro da caixa, esses modelos têm uma abertura preenchida com plástico para viabilizar o funcionamento da antena, e a impress?o de uma textura específica na superfície interna do metal permitiu à Apple obter uma melhor ades?o entre plástico e metal.
Montar todas essas pe?as foi uma jornada de vários anos que come?ou com séries de demonstra??es e provas de conceito para ajustar a “receita”, da composi??o específica da liga ao próprio processo de impress?o. Depois de testar tudo em uma escala muito menor em gera??es anteriores de produtos, a equipe tinha confian?a de que conseguiria resolver os desafios únicos de trabalhar com titanio.
“Estamos sempre tentando dar aqueles passos incrementais que permitem avan?ar para o próximo nível”, diz Bergeron. “Isso agora abriu a oportunidade para ainda mais flexibilidade de design do que tínhamos antes. Agora que alcan?amos esse avan?o em escala, de forma realmente sustentável e com o nível estético e estrutural de que precisamos, as possibilidades s?o infinitas.”
Essa flexibilidade de design desbloqueou outro benefício que vai além do Apple?Watch: a porta USB-C do novo iPhone?Air. Ao criar uma porta totalmente nova com uma estrutura de titanio impressa em 3D utilizando o mesmo pó de titanio reciclado, a Apple conseguiu tornar realidade um design incrivelmente fino e, ao mesmo tempo, resistente.
é esse o tipo de resultado que acontece quando as leis da física, a inova??o em materiais, um design incomparável e um compromisso inabalável com o meio ambiente convergem.
“Temos um compromisso extraordinário com a transforma??o sistêmica”, afirma Chandler. “Nunca fazemos algo só uma vez — fazemos para que se torne a forma como todo o sistema passa a funcionar. Nossa referência sempre foi criar produtos melhores para as pessoas e para o planeta. Quando unimos design, fabrica??o e nossas metas ambientais para inovar sem compromissos, os benefícios se tornam exponencialmente maiores do que poderíamos imaginar.”
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