apple stories
Kortl?gning af fremtiden med 3D-printede Apple?Watch-urkasser i titanium
Det hele startede med en helt uvirkelig dr?m: 3D-printning var tidligere blevet brugt til at skabe prototyper. Ville man kunne bruge teknikken til at fremstille millioner af identiske urkasser til Apples pr?cise designstandarder med genanvendt metal i h?j kvalitet?
“Det var ikke bare en idé – det var en idé, som vi ville virkeligg?re,” fort?ller Kate Bergeron, Apples Vice President for Product Design. “Da vi havde stillet sp?rgsm?let, gik vi straks i gang med at afpr?ve det. Vi var n?dt til kontinuerligt at skabe prototyper, optimere processer og indsamle en enorm m?ngde data for at bevise, at denne teknologi kunne leve op til de h?je kvalitetsstandarder, vi kr?ver.”
I ?r er alle urkasser til Apple?Watch Ultra?3 og Apple?Watch Series?11 i titanium 3D-printede med 100?procent genanvendt titaniumpulver i rumfartskvalitet, hvilket ikke tidligere blev anset for at v?re muligt i stor skala. Alle Apple-teams gik sammen om en f?lles ambition. Den spejlblanke finish p? Series?11 skulle v?re perfekt. Ultra?3 skulle beholde sin holdbare og lette udformning for at kunne klare hverdagens udfordringer. Begge modeller skulle ogs? v?re mere milj?venlige, uden at det gik ud over ydeevnen, og anvende materialer af samme eller h?jere kvalitet.
“Hos Apple er milj?et i centrum hos alle teams,” fort?ller Sarah Chandler, Apples Vice President for Environment and Supply Chain Innovation. “Vi vidste, at 3D-printning var en teknologi med et enormt potentiale til effektiv anvendelse af materialer, hvilket er afg?rende for at n? frem til Apple?2030.”
Apple?2030 er virksomhedens ambiti?se m?l om at blive CO?-neutral i alle sine aktiviteter inden udgangen af dette ?rti, hvilket inkluderer produktionsforsyningsk?den og levetiden af virksomhedens produkter. Allerede i dag kommer al den elektricitet, der bruges til Apple?Watch-produktionen, fra vedvarende kilder som vind- og solenergi.
Med den additive 3D-printproces printes lag efter lag, indtil en genstand er s? t?t som muligt p? den endelige ?nskede form. Historisk set er bearbejdning af smedede dele en subtraktiv proces, hvor store m?ngder materiale skal sk?res v?k. Takket v?re denne nye metode er det kun n?dvendigt at bruge halvt s? mange r?materialer sammenlignet med de forrige generationer af urkasser til Ultra?3 og Series?11 i titanium.
“En reducering p? 50?procent er en enorm bedrift – vi f?r to ure ud af den samme m?ngde materiale, der blev brugt til ét,” forklarer Chandler. “Hvis vi medregner alt det materiale, der spares, er dette til stor gavn for planeten.”
Samlet set vurderer Apple, at der vil blive sparet over 400?tons r? titanium alene i ?r takket v?re denne nye proces.
I l?bet af det sidste ?rti har Apple eksperimenteret med 3D-printning, sidel?bende med at 3D-branchen begyndte at tage fart. P? hospitalslaboratorier tog l?ger de f?rste 3D-printede proteser og kunstige organer i brug, og selv uden for Jordens atmosf?re fandt astronauter ud af, hvor hurtigt og nemt de kunne 3D-printe vigtige v?rkt?jer ombord p? den internationale rumstation.
“Vi har set denne teknologi udvikle sig gennem lang tid og oplevet, hvordan dens prototyper er blevet mere repr?sentative for vores design,” udtaler Dr. J Manjunathaiah, Apples Senior Director for Manufacturing Design for Apple Watch and Vision. “Det har altid v?ret vores hensigt at bruge mindre m?ngder materialer til at fremstille vores produkter. F?r i tiden kunne vi ikke fremstille ?stetiske dele i stor skala med 3D-printning. S? vi begyndte at eksperimentere med 3D-print i metal til fremstilling af ?stetiske dele.”
For Apple er funktionalitet, ?stetik og holdbarhed helt grundl?ggende krav. Derudover kommer behovet for skalerbarhed, omfattende p?lidelighedstests, ydeevne og endda fremskridt inden for materialevidenskab, samtidig med at Apple holder fast i m?let om dekarbonisering inden 2030.
Set oppefra stikker r?kker af blokke op af jorden, ligesom hvide LEGO-skyskrabere, der summer b?de dag og nat. Dette er 3D-printerne, der arbejder h?rdt p? at bygge urkasserne i titanium til Apple?Watch Ultra?3 og Series?11.
Hver maskine er udstyret med et galvanometer, der indeholder seks lasere, som alle arbejder sammen om at bygge lag efter lag – over 900 gange – indtil urkassen er f?rdig. Men selv f?r printerne kan g? i gang, skal den r? titanium nedbrydes til pulver. Under denne proces bliver materialets iltindhold finjusteret for at reducere de titaniumegenskaber, der bliver eksplosive ved varme.
“Dette var banebrydende materialevidenskab,” fort?ller Bergeron.
“Pulveret skulle have en diameter p? 50?mikrometer, hvilket er som meget fint sand,” forklarer Manjunathaiah. “N?r man bruger en laser p? det, opf?rer det sig meget forskelligt, afh?ngigt af om det har ilt eller ej. S? vi var n?dt til at finde ud af, hvordan vi kunne holde iltindholdet p? et lavt niveau.”
“For at opn? denne tykkelse, hvor hvert lag er pr?cis 60?mikrometer, skal pulveret spredes meget tyndt,” tilf?jer Bergeron. “Vi er n?dt til at v?re s? hurtige som muligt for at g?re dette skalerbart og samtidig arbejde s? langsomt som muligt for at v?re pr?cise. P? denne m?de kunne vi v?re effektive og samtidig n? vores designm?l.”
N?r printerne er f?rdige med arbejdet, st?vsuger en operat?r overskydende pulver af byggepladen i en proces, der kaldes grov afst?vning. Da delene printes i det, der n?sten er deres endelige form, med alle de n?dvendige l?sepunkter i urkasserne, kan der stadig v?re pulver i de sm? spr?kker og fordybninger. Et rysteapparat med ultralyd s?rger for, at det resterende pulver bliver fjernet under den fine afst?vning.
Under singuleringsprocessen saves der med en tynd, elektrificeret tr?d mellem hver urkasse, samtidig med at en k?lev?ske spr?jtes p? for at undg?, at processen afgiver for h?j varme. Et automatisk optisk inspektionssystem m?ler derefter hver enkelt urkasse og kontrollerer, at den har de korrekte m?l og det rette udseende. Dette er den afsluttende kvalitetskontrol for at sikre, at urkasserne er klar til den afsluttende bearbejdning.
“De mekaniske ingeni?rer m? v?re verdens bedste til at l?se puslespil,” udtaler Bergeron. “De tager kredsl?bskortet, sk?rmen og batteriet – alle de dele, som skal placeres indeni urkassen under den afsluttende montering – og f?r dem til at passe sammen. Vi tester undervejs for at sikre, at uret fungerer. Og derefter tilf?jer vi software og lader det k?re i et stykke tid for at kontrollere, at alle funktioner lever op til vores krav.”
En anden vigtig designforbedring, der blev mulig takket v?re 3D-printning: at udskrive strukturer p? steder, som tidligere var utilg?ngelige under bearbejdningen. For Apple?Watch bet?d dette, at vi kunne forbedre vandt?thedsprocessen for antenneholderne i modeller med mobilforbindelse. Modeller med mobilforbindelse har en lille spr?kke inde i urkassen, som fyldes med plast, s? antennen kan fungere. Og ved at 3D-printe en bestemt struktur p? indersiden af metallet kunne Apple opn? en bedre forbindelse mellem plasten og metallet.
Det var et fler?rigt projekt at s?tte brikkerne sammen i dette puslespil, og det startede med en r?kke demoer og konceptbeviser for at finjustere processen, fra sammens?tningen af legeringen til selve printningen. Efter at have afpr?vet det i meget mindre skala i tidligere produktgenerationer, var teamet endelig sikre p?, at de kunne l?se de unikke udfordringer ved arbejdet med titanium.
“Vi pr?ver altid at tage de sm? skridt, s? vi kan n? til n?ste trin,” fort?ller Bergeron. “Dette har nu givet endnu flere muligheder inden for designfleksibilitet end nogensinde f?r. Nu hvor vi har opn?et dette gennembrud i stor skala, p? en virkelig b?redygtig m?de, som lever op til vores ?stetiske og strukturelle krav, er mulighederne uendelige.”
Denne designfleksibilitet f?rte ogs? til et andet gennembrud, udover Apple Watch: USB-C-porten p? den nye iPhone?Air. Apple skabte en helt ny port af titanium, der er 3D-printet med samme genanvendte titaniumpulver, og opn?ede p? denne m?de et utroligt tyndt og samtidig holdbart design.
Det er den magi, der opst?r, n?r fysikkens love, materialeinnovation, enest?ende design og et ufravigeligt ansvar for milj?et g?r op i en h?jere enhed.
“Vi br?nder for at skabe systemiske forandringer,” udtaler Chandler. “Vi g?r aldrig noget bare for at g?re det en enkelt gang. Vi g?r det for, at det skal v?re den nye m?de, hele systemet virker p?. Vores ledestjerne har altid v?ret at designe produkter, der er bedre for mennesker og planeten. N?r vi samles for at skabe noget nyt, uden at g? p? kompromis med designet, produktionen eller milj?et, bliver resultatet langt bedre, end vi kunne forestille os.”
Del artikel
Media
-
Tekst i denne artikel
-
Medieindhold i denne artikel