인쇄의 전 과정 보다티타늄 분말 케이스
올해 모든 Apple Watch Ultra 3 및 티타늄 Apple Watch Series 11 케이스는 3D 프린팅을 통해 재활용된 항공우주{3}}등급 티타늄 분말로 100% 제작되었습니다. 이 기술은 이전에는 대규모로 적용하기 어려웠다. Apple의 각 팀은 공통의 목표를 향해 노력하고 있습니다. Series 11의 광택 있는 거울 표면은 흠집이 없어야 합니다. Ultra 3는 일상적인 모험가의 요구를 충족하기 위해 내구성과 경량 디자인을 유지해야 합니다. 또한 성능 저하 없이 환경 친화적이어야 하며 동일하거나 더 높은 품질의 재료를 사용해야 합니다.
3D 프린팅의 적층 가공 공정을 사용하면 물체가 원하는 최종 모양에 최대한 가까워질 때까지 레이어가 하나씩 인쇄됩니다. 대조적으로, 전통적인 단조 부품 가공은 절삭 가공을 채택하므로 많은 양의 재료를 제거해야 합니다. 이러한 변화로 인해 Ultra 3 및 Series 11의 티타늄 금속 케이스에는 이전 세대에 비해 원자재 양이 절반만 필요합니다.
"50% 감소는 엄청난 성과입니다. - 동일한 재료로 두 개의 시계를 만들 수 있습니다."라고 Chandler는 설명했습니다. "장기적으로 이것은 지구에 큰 이익이 됩니다."
Apple은 이 새로운 공정만으로도 올해 400톤 이상의 티타늄 원자재를 절약할 수 있을 것으로 추정합니다.
높은 전망 지점에서 일련의 모듈이 흰색 레고 고층 건물처럼 땅에서 솟아올라 밤낮 쉬지 않고 작동합니다.- 이들은 Apple Watch Ultra 3 및 Series 11용 티타늄 케이스를 제조하는 열심히 일하는 3D 프린터입니다.
각 기계에는 6개의 레이저가 포함된 거울이 장착되어 있으며 동시에 작업하여 완전한 껍질이 형성될 때까지 900개 층 - 이상 층별 -을(를) 구축합니다. 그러나 인쇄를 시작하기 전에 티타늄 원료를 분말로 분무해야 합니다. 이 과정에서는 가열 시 티타늄이 폭발하는 경향을 줄이기 위해 산소 함량을 정밀하게 제어해야 합니다.
Bergeron은 "이것이 최첨단 재료 과학입니다."라고 말했습니다.
"분말의 직경은 아주 고운 모래처럼 50 마이크론에 불과해야 합니다"라고 Mantunataya는 설명했습니다. "레이저 조사에 노출되면 산소-가 풍부한 분말과 산소가 없는- 분말의 반응이 완전히 다릅니다. 따라서 산소 함량을 줄이는 방법을 찾아야 합니다."
Bergeron은 "각 층의 두께를 60미크론으로 정밀하게 제어하려면 분말을 매우 미세하게 긁어내야 합니다"라고 덧붙였습니다. "규모를 달성하려면 최대한 빨리 생산을 완료해야 하고, 정확성을 보장하려면 최대한 천천히 생산을 완료해야 합니다. 이를 통해 설계 목표를 달성하는 동시에 효율성을 높일 수 있습니다."
프린터가 작업을 완료한 후 작업자는 진공 청소기를 사용하여 인쇄 플랫폼에서 여분의 파우더를 제거합니다. 이 과정을 거친 분말 제거라고 합니다. 프린팅된 모델이 최종 형상에 가깝고 케이스에 필요한 모든 커넥터가 포함되어 있기 때문에 파우더가 케이스의 틈과 모서리에 여전히 남아 있을 수 있습니다. 초음파 진동기는 미세 분말 제거 단계에서 이러한 잔류 분말을 제거합니다.
단일{0}}절단 공정 중에 길고 에너지가 넘치는 강철 와이어 톱이 각 케이스 사이를 절단하는 동시에 액체 냉각제를 분사하여 절단으로 인해 발생하는 열을 줄입니다. 그 후, 자동 광학 검사 시스템이 각 케이스를 측정하여 크기와 외관이 정확한지 확인합니다. 이는 케이싱이 후속 처리를 받을 수 있는지 확인하기 위한 최종 품질 검사입니다.
Bergeron은 "기계 엔지니어는 세계 최고의 퍼즐 해결사여야 합니다."라고 말했습니다. "회로 기판, 디스플레이, 배터리 - 궁극적으로 케이스 -에 조립되는 모든 구성 요소를 케이스에 장착해야 합니다. 우리는 시계가 제대로 작동하는지 확인하기 위해 모든 과정을 테스트할 것입니다. 그런 다음 소프트웨어를 추가하고 일정 시간 동안 실행하여 모든 기능이 우리의 요구 사항을 충족하는지 확인합니다."
프린터가 작업을 마친 후 진공 흡입 과정을 통해 빌드 플레이트에서 여분의 파우더가 제거됩니다. 이 과정을 거친 분말 제거라고 합니다.
미세 분말 제거 단계에서는 초음파 진동기를 사용하여 카트리지 틈새에 있는 다른 물질을 제거합니다.
분리 과정에서 모든 구성 요소는 매우 얇은 금속 와이어를 사용하여 건설 플랫폼에서 분리됩니다.
다음으로 자동 광학 검사 시스템은 부품을 분석하고 최종 품질 점검으로 표시하여 치수, 형상, 사양 등이 정확한지 확인합니다.
3D 프린팅 기술이 가져온 또 다른 주요 디자인 개선은 단조 공정을 통해 이전에 접근할 수 없었던 위치에 텍스처를 프린팅하는 것입니다. Apple Watch의 경우 이는 셀룰러 네트워크 버전 안테나 하우징의 방수 성능을 향상시킬 수 있음을 의미합니다. 케이스의 셀룰러 네트워크 버전에는 안테나 기능을 구현하기 위해 내부에 플라스틱-으로 채워진 파티션이 있습니다. Apple은 금속 내부 표면에 특정한 질감을 3D 프린팅함으로써 플라스틱과 금속 사이의 접착력을 향상시킬 수 있었습니다.
모든 부품을 조립하는 과정은 일련의 시연과 개념 증명으로 시작하여 특정 합금 부품부터 프린팅 공정 자체까지 공식을 정밀하게 조정하는 것을 목표로 하는 데 수년이 걸렸습니다. 이전 제품 시리즈에서 소규모-테스트를 수행한 후 팀은 티타늄 합금 가공의 고유한 문제를 해결할 수 있는 능력을 확신했습니다.
Bergeron은 "우리는 항상 점진적인 발전을 위해 노력하고 다음 단계를 준비합니다."라고 말했습니다. "이제 이는 이전보다 더 큰 설계 유연성을 제공합니다. 이제 우리는 진정으로 지속 가능한 방식으로 외관과 구조 모두에서 필요한 규모의 혁신을 달성했으며 미래의 가능성은 무한합니다."
이러한 디자인 유연성은 Apple Watch 이상의 또 다른 이점, 즉 새로운 iPhone Air의 USB{0}}C 인터페이스를 제공합니다. Apple은 재활용 티타늄 분말을 3D 프린팅으로 제작한 티타늄 금속 케이스를 사용하여 얇고 견고한 디자인을 현실화할 수 있었습니다.
물리적 법칙, 소재 혁신, 비교할 수 없는 디자인, 환경에 대한 확고한 의지가 완벽하게 조화를 이룰 때 그러한 기적이 일어납니다.
Chandler는 "우리는 체계적인 변화에 전념하고 있습니다."라고 말했습니다. "우리는 일을 한 번만 하지 않습니다. - 전체 시스템이 이 작동 모드를 따르도록 합니다. 우리가 항상 갖고 있는 신념은 인간과 지구에 더 유익한 제품을 설계하는 것입니다. 우리가 함께 협력하고 타협 없이 디자인, 제조 및 환경 목표를 혁신한다면 그 이점은 상상을 훨씬 뛰어 넘을 것입니다."
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