苹果钛金属打印工艺：引领未来制造革命

不知不觉中，苹果再次在制造领域掀起波澜。

近期，苹果主动揭露其秘密，声称在Apple Watch Ultra 3等钛金属框架的产品上，采用了全新的“钛金属打印”工艺，甚至为此制作了专门的宣传视频。

从直接宣传的“直接影响”来看，这次工艺升级似乎有些“失败”，因为大多数Apple Watch Ultra用户并未意识到苹果更换了制造工艺，更不用说体验到背后的技术提升了。

然而，在小雷看来，这种“用户看不出差别”的工艺改进，恰恰证明了苹果钛金属打印工艺的成功——能以更低的制造成本维持相同的产品性能，同时良品率翻倍，原料浪费也直线减少。相信有机械加工经验的朋友都能理解这是多么巨大的成就。

那么，这项被称为“3D打印”的钛金属制造工艺究竟是怎么回事呢？

与市面上的3D打印截然不同

如果把苹果这次宣传的“钛金属打印”放到整个3D打印体系里看，它确实属于增材制造的一类，但这与大众理解的3D打印和苹果采用的技术完全不同。

一般来说，常见的3D打印技术有两种：热材料挤出打印（FDM）和光固化打印（SLA）。这两种打印技术很容易区分：前者的耗材是一卷卷的“塑料”条（如PLA），通过“加热耗材-冷却耗材”来固化；后者的耗材是特殊的光敏树脂液，光头在特定位置用特定波长的光（通常为UV）照射固化，从而一层层堆叠出模型来。

与FDM方案相比，光固化的优势很明显——SLA方案“拉”出来的模型细节保留远超FDM工艺。但无论其成型质量看起来多么“像金属”，光固化模型终究是一种聚合物结构，在强度、抗高温、抗腐蚀方面都有天然的短板。它可以测试造型、验证装配，但无法用于制造手机、手表外壳。

回到苹果，苹果这次使用的激光金属熔融工艺（SLM），虽然看起来和光固化有点像，但核心技术大有不同：

激光金属熔融工艺的核心在于让金属粉末在激光能量下熔融、堆叠成型。与SLA相比，SLM的原料不是树脂液，而是数十微米级的钛金属粉末；能量也不是紫外线，而是多台高能激光器；最终产物更不是塑料模型，而是可以进行加工的金属结构体。

根据苹果的介绍，他们限制了钛粉原料的直径，确保打印时将每一层厚度控制在60微米；多激光阵列同时打印的方式，也让钛粉原料更能形成连续致密的金属组织。

激光金属熔融工艺开启“钛金”时代？

从苹果的流程来看，激光金属熔融工艺并不是一个“打印完就能用”的技术，成型后的钛结构件依然要经历热等静压、CNC精加工、抛光等流程。那既然激光金属熔融工艺如此复杂，为什么苹果还要直接用于生产呢？

原因很简单，激光金属熔融工艺可以显著降低生产过程的材料浪费，同时提高良品率。

传统的钛加工依赖锻件成形，必须从远大于成品的坯料开始削减。而钛金属本身难切削、导热差，一旦结构复杂，加工的良品率就会“跳水”。事实上，采用钛金属的数码产品之所以昂贵，其不可控的加工成本就占据了大头。

而激光金属熔融工艺就没有这样的问题：不像传统的金属加工工艺那样需要一个中间阶段，激光金属熔融在打印阶段便完成了大部分体积的成型，材料利用率大幅提高。按苹果给出的数字，激光金属熔融技术能节约50%的原材料——这意味着现在可以用此前一块表所需的材料制造出两块表了。据Apple估算，得益于这一新工艺，仅在今年就节约了超过400吨的钛原料。

国产手机用得上激光金属熔融工艺吗？

不过问题也随之而来，既然这是“钛时代”的关键工艺，那为什么国产手机品牌不早点跟进呢？

要说国产品牌有没有能力做激光金属熔融工艺，答案当然是肯定的。说到底，激光金属熔融工艺也是金属增材制造的一种，而国内增材制造产业链极为完整：从钛粉雾化设备到激光金属熔融成型机，再到后续的五轴CNC、自动检测，整个加工环节都具备规模化生产的能力。换句话说，国产厂商完全具备做激光金属熔融钛中框的“工业基础”，不存在技术门槛。

苹果要将机身材质革命引向何方？

尽管苹果最新一季的iPhone中，只有iPhone Air这个“非常设型号”还保留着钛金属中框。甚至iPhone Air沿用钛金属中框，全因这款手机是iPhone 16同期立项的产品。但可以肯定的是，苹果对钛金属中框、或者说对钛金属的追求，绝对不会止步于iPhone Air。

大家都清楚，Apple Watch、iPad这类“周边产品”，一直都是苹果的“试验田”，是iPhone未来新技术的“真机测试”。即使从工程的角度看，未来的“折叠屏iPhone”，也必然会用钛金属来保证机身与转轴的强度。