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一撮钛粉末,如何变成 Apple Watch 最复杂的金属结构?|独家专访

By: 何宗丞
18 November 2025 at 22:00

 

Apple Watch 最新一代的钛金属外壳,始于一撮细密的金属粉末。

没有车床的轰鸣、火星,也没有刀具切割金属时那令人牙酸的摩擦声,钛金属版的 Apple Watch 不是被切削出来的,而是被「打印」出来的。

3D 打印这个词,在很多人的脑海里仍停留在实验室和原型阶段:打印一只概念零件、一段验证思路的模型。而苹果,第一次把它推入了消费电子的大规模量产线。

这还真不是炫技。

为什么是 3D 打印?

传统的金属加工是一道「做减法」的技艺:一整块金属,通过 CNC 加工(数控铣床)从四面八方切、铣、磨,把多余的部分一点点削切成目标的形状,再进行打磨和抛光。

这种方式加工精度极高,却免不了一个硬伤——浪费。

「金属好不好加工,一用刀就知道。」钛的优秀已经被无数行业肯定:轻、强、耐腐蚀,是天生的「工程好料」。但它同时也倔强固执:熔点高、延展性低,加工具有挑战性。刀具磨损比加工铝时快得多,时间被成倍拉长,还要不断处理因「太硬」而带来的种种麻烦。

对 Apple Watch 这样的复杂造型来说,过去工程师常常得先做一个尺寸更大的锻件,再慢慢从里面「雕刻」出想要的形状。就如同从一块巨石中凿出一小尊雕像,壮观,却不够高效。

增材制造彻底改写了这套逻辑。它的思路,则是一次「加」的工艺——将材料一层层堆叠成形,如同用裱花袋挤出蛋糕的纹理,精准而克制。

60 微米、900 层:一枚表壳的成长轨迹

打印从一撮回收的钛粉开始。

「钛金属粉末之前是不存在的,」Kate Bergeron 是苹果产品设计副总裁,还负责所有 Apple 产品的材料创新。她告诉爱范儿,获得并使用可回收的钛粉,本身就是一个巨大的突破。

钛是一种坚硬而活跃的金属,在高温下甚至可能爆燃。为了保障安全,苹果对原始钛进行雾化处理,降低氧含量,并针对激光参数进行了极为精细的调整。

每台打印机配备了一个振镜系统,包含 6 束激光,每束光如同一支细笔,通过振镜系统引导,在粉末表面融化出一层零件的横截面。

完成一层,打印平台下移 60 微米——大约一根头发丝的宽度,再铺上新的粉末层,继续熔化。

经过 900 层的堆叠,表壳的雏形浮现。

打印结束后,零件仍埋在粉末堆里,工程师通过真空吸取的方式清除多余的粉末。

接着,使用超声振动设备,对打印件进行更精细的清粉操作,确保将表壳内部缝隙和细小结构中的残余粉末完全清除。所有粉末都会被回收再利用。

随后,成型的零件被金刚石线锯从底板上小心翼翼地切割下来。

从粗糙到精致:后处理的艺术

增材制造出的金属零件,其表面粗糙度远无法满足消费级产品的外观要求,尤其像 Apple Watch Series 11 这样要求抛光镜面、结构复杂、内外皆可见的产品。

于是,一门叫做「后处理」的工艺开始了。

CNC 精修校正尺寸、喷砂或抛光塑造质感、注塑整合其他部件、最后进行表面处理。Ultra 3 采用细腻喷砂,强化户外的坚固触感;Series 11 则追求几乎照见人影的光滑度。

「我们对精度与结构完整性要求没有任何降低。」Kate 强调,苹果没有因为 3D 打印而牺牲质量。

▲ 左图显示外壳表面纹理,右图显示抛光表面

拆解网站 iFixit 也从侧面印证了这一点,在显微镜下,Ultra 3 表壳的确隐约可见一些打印层纹。但在硬度测试中,Ultra 3 表壳与前代锻造版本一样,仅在莫氏硬度 6 级才会出现划痕————比早期 Ultra 一代(硬度 5 级即划伤)更为优秀。

环保是一场主动争胜的技术战

如果制造一枚表壳可以用传统工艺解决,为什么苹果要冒着巨大的研发成本绕这么大一个圈?

毕竟,普通用户并不关心 Apple Watch 是不是 3D 打印的。

答案藏在另一个更宏大的承诺里——

苹果以 2015 年为基准,计划实现 75% 的碳减排。主要路径包括:推动供应链使用可再生能源、采用更低碳的运输方式,以及通过材料创新提升回收比例。

3D 打印正好处在这三个方向的交汇点上。它不仅将钛金属的回收利用比例提升至 100%,与锻造相比,打印可减少约 50% 材料使用量,从源头减少碳排放。

过去我们如果能提高 10%、15% 的材料效率,我们就已经非常兴奋了。而现在,我们将材料使用量直接砍半——从碳排放角度来看,这是一次极其重大的胜利。

在苹果环境和供应链创新副总裁 Sarah 眼中,环保从来不是被动的责任,而是一场需要主动出击的技术战役。而 3D 打印,正是这场战役中的一件关键武器。

她所带领的团队,负责在苹果全球供应链中贯彻两个核心目标:一个是到 2030 年实现碳中和,另一个是终有一日,让每一件产品都由回收和可再生材料制成。

据她透露,苹果目前已完成 60% 的减碳任务,但剩下的减碳部分将越发艰难。

我们寻找的是那种既对地球有益,也对产品本身、对用户体验同样有益的方案。

从 CNC 到 3D 打印:制造的下一次进化

十五年前,苹果用 CNC 工艺打造出 MacBook Unibody 一体成型机身,开启精密制造的革命性时刻,推动了整整一代制造业升级。

苹果能够大规模集成 3D 打印钛金属,其他 OEM 厂商也能有信心跟进。

在过去的一个季度中,我们看到各大品牌将增材制造引入日常产品和运营中——从消费玩具和自行车组件到鞋类平台和工厂备件。这一模式是一致的:试点生产线成熟为可重复的生产,中等产量下经济效益更好,并与数字质量系统更紧密集成。简单来说,增材制造正从新奇走向常规。

专注金属增材制造的专业机构 3DS Pro 认为,金属 3D 打印这件事的意义不仅在于「用上了新工艺」,而是它证明了一件以前几乎没人敢想的事——钛金属的 3D 打印,真的可以规模化做到消费电子所需的光洁度与公差控制。不是几十件的试水,而是数百万件的量产级别。

更重要的是,它所能带来的创造力空间,也被正式打开。

传统的减材加工,总要被刀具、弯折半径、材料延展性这些边界框住思路。但 3D 打印的逻辑完全不同——它可以在元件内部做晶格结构,可以一次成型复杂的中空通道,也可以实现传统方法根本没法加工的过渡几何。

iPhone Air 是一个极好的例子:它的 USB-C 外壳,用的就是和 Apple Watch 一样的回收钛粉,用 3D 打印造出来。在这种工艺下,设计师不仅能保持结构强度与耐用性,还能实现极致的轻薄比例。

「这件事一开始是既令人兴奋又让人有点害怕的。」Kate 说,「因为理论上,它可以打印任何形状。我们已经充分理解了钛金属的打印方式,接下来我们会探索如何将这项工艺应用到更多产品上。」

「现在谈革命还为时尚早。」Kate 谨慎地说,「但它绝对是我们制造工具箱中新增的重要一环。」

接着,她说了一句特别「苹果」的话:「天空才是极限。」

又像是给未来留了个伏笔:「我们很期待设计师们会用这项技术提出什么新的挑战。」

「这绝不是一个终点,而是一个新的起点。」

从技术的旁观者与记录者,成为技术影响生活方式的实践者。

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内忧外患的 Apple 与中年危机的 iPhone,表像之下是藏不住的迷茫!设以观复 vol.15|Ft.两颗皮蛋

By: Steven
1 October 2024 at 08:00

🎥点击观看视频(两颗皮蛋版)

这是一次新的尝试。

缘起是我在自己的群里丢了一张 Apple Watch 10 对比 9 的图,本来今年不打算做视频来讲了,但是有天手欠看了眼图纸,琢磨出一些自己觉得有意思的事,感觉可以简单做期视频分享一下这些想法。于是两颗皮蛋联系我,问我是否有兴趣合作一期节目,他们来负责制作和发行的工作。本来我是不愿意的,这不是说我不愿意跟他们合作,而是一种万事都拒绝的精神状态,是抑郁症在作祟。但我不想被这病控制,我觉得需要像把自己推去东北跟汉洋他们出去走一圈那样,先答应下来,逼自己往外走。毕竟不需要我自己来制作的话,我也轻松了一大截。于是就答应了。

大致的过程就是我们各自写稿,然后整合在一起,再约个时间过去录制。这次合作的整个过程相对还是蛮舒服的,虽然发布阶段因为 B站 的流程复杂而出了点插曲,但总体还是挺庆幸自己踏出了这一步的。

🎥点击观看视频(设以观复版 YouTube)

🎥点击观看视频(设以观复版 B站)

这期《设以观复》是第一次尝试合作的方式来制作,但依然是按照主线的标准来制作的,不是番外篇。其中我的分析那部份的文稿和插图是我自己制作的,视频整体的策划、录制、剪辑、校对、包装等工作都是由两颗皮蛋的团队完成的。

在此感谢他们 4 位的工作!

与此同时,我们还做了一期播客串台的节目,一鱼两吃,双倍更新:

🎵Vol64.畅聊 iPhone16 系列:24 年的库克挤出来多少牙膏?

🎵创新 vs 混乱:iPhone 在 AI 时代下的牙膏和迷茫_10.ylog

🎵内忧外患:苹果设计的中年危机_11.ylog

回看这三个内容还是觉得自己很多地方没做好,只能是下次改进了。

先答应

By: Steven
16 September 2024 at 23:58

最近有几件事,给我了一些触动。

因为确诊抑郁症后,我向公司请了长假来休息,所以忽然多了很多大片的空闲时间。可是吃药的感觉很不好,昏沉、嗜睡、动力低下且多屁。我觉得这不是适合我的方式。于是有了健身,有了我的理智告诉我:

先答应,强迫自己出去。

第一件事是汉洋跟我说他们计划九月初去一趟东北,给辽塔扫描建模,问我要不要一起。其实前几年他问过我好多次,每一次我都因为忙于工作,婉拒了,有时呢,是因为懒得动,也婉拒了。这次我心中有个声音:你先答应,然后就不得不去了。我就这么把自己推了出去,跟汉洋、Tim、夫聪去辽西走了一趟。

一上车,汉洋就问我,为什么这次有空来了?我说,重度抑郁症休病假了。他和 Tim 很自然地说,哦,这个咱们身边搞创作的朋友很多,然后就开始直奔沈阳。汉洋还给我拿着一台他刚从日本淘回来的 Mamiya 645 1000s,这是我第一次正经使用一台胶片相机,并且是一台 120 画幅的腰平取景器的机械单反。

这台相机在这一趟,教会我一些事。回头我再把整理好的照片陆陆续续发出来,有些照片我还是很喜欢的。这一趟时间虽然不长,但它不仅让我这个广东仔第一次对东北有了清晰的体会,也触动了我心中的一些东西。

出发前,脑放电波的 Nixon 问我要不要在苹果发布会之前合作一期节目。我下意识地想婉拒,但另一个声音说:

先答应,又不用你操心,你说就好,答应了再说。

这样,我又一次把自己推向了「不得不做」的位置上。

那一期节目似乎很不错,反响挺好。甚至一些路人都留言表示很喜欢这一期,说很有收获和启发。这对我是一种鼓舞。

在东北的路上,我们在车里聊起理想 mega、小米 SU7 的设计,汉洋说我们回去之后录一期节目吧。我其实不太想,毕竟工业设计这个母题太大了,轮不到我这个在设计领域里并无建树的人来说。但是,可以先答应吧,万一能聊出什么来呢?后来回到深圳,汉洋跟轶轩一起,我们仨在汉洋的酒店房间里聊了两个小时,在轶轩那些简单、外行、尖锐的问题的触动下,我觉得那一期节目剪出来之后应该不会太差。虽然可能只是很基础的科普,但大体上应该值得一听。

结束后我问轶轩,这样聊下来,你现在知道工业设计是做什么的了么?他说,虽然不能简单地描述出来,但确实理解了。

这又是一次把自己推出去,但不差的体验。尽管那天我们被突如其来的大雨浇透了,但也因此在轶轩家里打了几把《黑神话·悟空》,能算是好事吧。而且,就在临出门吃晚饭前,辽塔之行的大部分胶片都扫出来了,全部看下来,有几张还是不错的。他俩纷纷表示,作为第一次用胶片,算是很成功了。

也许有鼓励的成份,但有几张我很喜欢,回头要找 Tim 用飞思精扫再制作出来。

和创作有关的事情,我都不觉得累。

最后一天我在 Tim 的工作室里问他:经常接触不一样的项目,你会觉得疲惫吗?他的回答是,如果经常做一样的事,我就会觉得非常疲惫。

我也一样。

那天还偶遇了梁源,他们在楼下录了一下午节目,聊黑悟空里的佛教文化和文物。我旁听了几小段,挺有意思的。节目这两天也陆续上线了,虽然我说很感兴趣,但也确实提不起劲儿去点开它们,只能先 Mark 在列表里。

去找 Tim 的前一天,跟汉洋去了他们现在的工作室。养伤的 JT 在做日常的康复力量训练,看上去也很迷茫。晚上跟重轻一起吃饭,他看着也挺疲惫,疲于应付白天无聊活动的倦怠。我似乎向来都很喜欢这般真性情的人,嬉笑怒骂都可以自然流露。依稀记得也曾有人这样评价我,但又似乎是很遥远的故事碎片。

今天早上突然想看看苹果新品,手欠翻了翻图纸,看着看着就似乎琢磨出一些线索……截图往群里一放,两颗皮蛋就来问我要不要一起做一期节目。

好吧,虽然我原本可能想搞一期《设以观复》的,但我可能做不动了,如果有他们一起搞的话,是不是我自己的节目真的无所谓,但起码算是对一直关注我的人们有一个交待吧。他俩八月份就问过我和 Toby 要不要在发布会后一起录一期播客,没曾想居然还凭空出来期视频。

且不管能出来什么,先答应吧。

答应了就得不得不面对,不能偷懒。

我是病了,但不是傻了,如果说这段时间我发现了什么之前没注意到的事情的话,那就是「先答应」吧。

我过去很紧张,要有安排,要有预期,要有 planB 和后手,但渐渐发现有这些也不怎么管用,突发状况永远层出不穷,它们总能在预想之外的地方出现。先答应,硬着头皮上,反而似乎并没有我以为的那么多阻力。

例如这两天跟着筱烨去了音乐教室,学了十分钟,阿吉就让我弹贝斯,和小柒筱烨合了一首曲子,最简单几个位置就能出来很棒的旋律。今晚的中秋活动,虽然我们都不太想参加,不想去人多的地方,但为了给阿吉捧场,还是一家人都去了。躲在人群里的感觉并不放松也不自在,但音乐本身能令我感到舒服。

如果把抑郁症看作是太上老君的炼丹炉,似乎可行。

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