Allt b?rjade med en helt bef?ngd idé. 3D-printning hade tidigare anv?nts till att skapa prototyper, men t?nk om man kunde anv?nda tekniken till att tillverka miljontals identiska h?ljen enligt Apples exakta designstandarder med h?gkvalitativa ?tervunna material?
”Det var inte bara en idé – det var en idé som vi ville f?rverkliga”, s?ger Kate?Bergeron, Vice?President f?r Product?Design p? Apple. ”N?r vi v?l hade st?llt oss fr?gan satte vi direkt ig?ng med att testa den. Vi var tvungna att skapa nya prototyper hela tiden, optimera processer och samla in enorma m?ngder data f?r att bevisa att den h?r tekniken kunde uppfylla de h?ga kvalitetsstandarder som vi kr?ver.”
I ?r ?r alla boetter till Apple?Watch Ultra?3 och Apple?Watch Series?11 i titan 3D-printade med 100?procent ?tervunnet rymdindustriklassat titanpulver, en bedrift som tidigare inte ans?gs vara m?jlig i stor skala. Alla team p? Apple samlades kring ett gemensamt m?l. Den spegelblanka finishen p? Series?11 m?ste vara perfekt. Ultra?3 m?ste forts?tta att vara slitstark och l?tt f?r att m?ta kraven som st?lls under vardagens ?ventyr. B?da m?ste dessutom vara b?ttre f?r planeten utan att kompromissa med prestandan – och materialet m?ste h?lla samma eller ?nnu h?gre kvalitet.
”P? Apple ?r milj?n ett k?rnv?rde f?r alla team”, s?ger Sarah?Chandler, Vice?President f?r Environment and Supply Chain Innovation p? Apple. ”Vi visste att 3D-printning var en teknik med stor potential vad g?ller materialeffektivitet, n?got som ?r enormt viktigt f?r att vi ska kunna uppn? Apple 2030.”
Apple 2030 ?r f?retagets ambiti?sa m?l att bli helt koldioxidneutrala till ?r 2030, vilket inbegriper hela tillverkningskedjan samt anv?ndningen av produkterna under hela deras livsl?ngd. Redan idag kommer all el som anv?nds vid tillverkningen av Apple?Watch fr?n f?rnybara k?llor som vind- och solkraft.
3D-printning ?r en additiv process d?r man skriver ut lager p? lager tills ett f?rem?l ?r s? likt den slutliga form som man vill skapa som m?jligt. Bearbetning av metalldelar har tidigare varit en subtraktiv process som har kr?vt att man skalar bort stora m?ngder material. Tack vare den h?r nya metoden beh?ver man bara h?lften s? mycket r?material till titanboetter till Ultra?3 och Series?11 j?mf?rt med tidigare generationer.
”En 50-procentig minskning ?r en enorm bedrift – man f?r ut tv? klockor av samma m?ngd r?material som tidigare anv?ndes till en klocka”, f?rklarar Chandler. ”Rent konkret inneb?r detta enorma besparingar f?r planeten.”
Totalt r?knar Apple med att man kommer att kunna spara 400?ton titan bara i ?r tack vare den h?r nya processen.
De senaste tio ?ren har Apple experimenterat med 3D-printning medan sj?lva branschen b?rjade ta fart. I sjukhuslabb anv?nde l?kare de f?rsta 3D-printade proteserna och konstgjorda organen, och l?ngt utanf?r jordens atmosf?r uppt?ckte astronauter hur snabbt och enkelt man kan 3D-printa viktiga verktyg p? den internationella rymdstationen.
”Vi har sett den h?r tekniken mogna under l?ng tid och prototyperna har blivit alltmer representativa f?r v?r design”, s?ger dr J?Manjunathaiah, Senior?Director f?r Manufacturing?Design for Apple?Watch and Vision p? Apple. ”Vi har alltid haft f?r avsikt att anv?nda mindre material till v?ra produkter. Tidigare kunde vi inte skapa de utv?ndiga delarna i stor skala med 3D-printning. D?rf?r b?rjade vi experimentera med att 3D-printa metall f?r att skapa just de delarna.”
F?r Apple ?r det A?och?O att produkterna ?r snygga, t?liga och fungerar bra. D?rut?ver m?ste man t?nka p? skalbarheten tillsammans med omfattande tillf?rlitlighetstester, prestanda och till och med genombrott inom materialteknik – och allt detta medan man ser till att Apple inte halkar efter n?r det g?ller m?let om att bli helt koldioxidneutrala till 2030.
N?r man tittar ovanifr?n ser man rader med klossar sticka upp fr?n marken som vita skyskrapor som surrar dag som natt. Det ?r 3D-skrivarna som jobbar h?rt f?r att bygga titanboetterna till Apple?Watch Ultra?3 och Series?11.
Varje maskin har en galvanometer som rymmer sex lasrar som alla arbetar samtidigt f?r att bygga lager p? lager – mer ?n 900?g?nger – f?r att tillverka en enda boett. Men innan skrivarna ens kan b?rja jobba m?ste titanet finf?rdelas till ett pulver. Detta ?r en process d?r man m?ste finjustera syreinneh?llet f?r att minska de egenskaper hos titanet som blir explosiva n?r de uts?tts f?r v?rme.
”Det h?r var avancerad materialteknik”, s?ger Bergeron.
”Pulvret m?ste vara 50?mikrometer i diameter, ungef?r som v?ldigt finkornig sand”, f?rklarar Manjunathaiah. ”N?r man tr?ffar det med laser beter det sig p? olika s?tt beroende p? om det inneh?ller syre eller ej. S? vi var tvungna att lista ut hur vi kunde h?lla syreinneh?llet p? en l?g niv?.”
”F?r att uppn? tjockleken d?r varje lager ?r exakt 60?mikrometer m?ste man sprida ut pulvret v?ldigt tunt”, forts?tter Bergeron. ”Vi m?ste jobba s? snabbt som m?jligt f?r att g?ra detta skalbart och samtidigt jobba s? l?ngsamt som det g?r f?r att det ska bli exakt. P? s? s?tt kunde vi vara effektiva och samtidigt n? v?ra designm?l.”
N?r skrivarna har jobbat klart dammsuger en operat?r upp ?verblivet pulver fr?n byggplattan i en process som kallas grov avpulverisering. Delarna printas i vad som n?stan ?r deras slutliga form med alla f?rreglingar som beh?vs till h?ljet. Pulver kan d?rf?r g?mma sig i boetternas alla vinklar och vr?r. En ultraljudsstyrd skakapparat ser till att pulver som finns kvar avl?gsnas under fasen f?r fin avpulverisering.
Under singuleringen s?gar man is?r boetterna med en tunn elektrifierad metalltr?d medan man sprejar med ett kylmedel f?r h?lla nere v?rmen. Ett automatiserat optiskt inspektionssystem m?ter sedan varje boett f?r att kontrollera att m?tten st?mmer och att de ser ut som de ska. Det h?r ?r den slutliga kvalitetskontrollen s? att h?ljena ?r redo f?r slutbearbetning.
”Maskiningenj?rerna m?ste vara b?st i v?rlden p? att l?sa pussel”, s?ger Bergeron. ”De tar m?nsterkortet, sk?rmen och batteriet – alla delar som ska in i boetten under slutmonteringen – och ser till att de passar. Vi testar under tiden f?r att se till att klockan fungerar. Sedan k?r vi mjukvaran en stund f?r att kontrollera att alla funktioner uppfyller v?ra krav.”
En annan viktig designf?rb?ttring som m?jliggjordes med 3D-printning var att man kunde skriva ut strukturer p? platser som tidigare var otillg?ngliga under bearbetningen. F?r Apple?Watch innebar detta att man kunde f?rb?ttra vattent?tningsprocessen f?r antennh?ljena p? modeller med mobil uppkoppling. Modeller med mobil uppkoppling har en spricka i boetten som fylls med plast f?r att antennerna ska fungera. Och tack vare att Apple 3D-printade en specifik struktur p? metallens insida kunde man f? plasten och metallen att f?sta vid varandra p? ett b?ttre s?tt.
Att s?tta ihop pusselbitarna var en resa som p?gick i flera ?r. Den b?rjade med en serie demos och koncepttester f?r att finjustera receptet, fr?n legeringens specifika sammans?ttning till sj?lva printningsprocessen. Efter att man hade testat det i mycket mindre skala f?r tidigare produktgenerationer var teamet s?kra p? att de kunde l?sa de unika utmaningarna med att jobba med titan.
”Vi f?rs?ker hela tiden att jobba steg f?r steg s? att vi kan g? vidare till n?sta niv?”, s?ger Bergeron. ”Det har gett oss m?jlighet till ?nnu st?rre flexibilitet i v?r design ?n vi n?gonsin haft tidigare. M?jligheterna ?r o?ndliga, nu n?r vi har uppn?tt det h?r genombrottet i stor skala p? ett s?tt som ?r h?llbart p? riktigt och som uppfyller v?ra krav b?de in- och utv?ndigt.
Den h?r designflexibiliteten m?jliggjorde en annan f?rdel som str?cker sig bortom Apple?Watch, n?mligen usb-c-porten p? nya iPhone?Air. Genom att skapa en helt ny port med ett titanh?lje som har 3D-printats med samma ?tervunna titanpulver kunde Apple f?rverkliga den h?r otroligt tunna men ?nd? slitstarka designen.
Det h?r ?r den sortens magi som kan intr?ffa n?r fysikens lagar, nya material, o?vertr?ffad design och ett orubbligt milj?engagemang v?vs samman.
”Vi efterstr?var verkligen systemf?r?ndringar”, s?ger Chandler. “Vi g?r aldrig n?got bara f?r att prova p? – vi g?r det f?r att hela systemet sedan ska fungera p? det s?ttet. V?r ledstj?rna har alltid varit att utforma produkter som ?r b?ttre f?r m?nniskorna och f?r planeten. N?r vi samarbetar f?r att skapa innovation utan att kompromissa med designen, tillverkningen och v?ra milj?m?l, blir f?rdelarna s? mycket st?rre ?n vi n?gonsin hade kunnat f?rest?lla oss.”
Dela artikeln
Media
-
Texten i den h?r artikeln
-
Media i den h?r artikeln