美国消费电子公司苹果近日详细介绍了如何采用激光粉末床熔融技术制造Apple Watch Ultra 3及钛金属版Series 11的表壳。这些表壳采用100%再生航空级钛粉制造，以近净成形技术成型，相比早期锻造方案可减少约一半原材料用量。此举推进了苹果在2030年前实现全价值链碳中和的计划。

苹果不再采用钛坯机械加工工艺，转而使用配备六激光振镜的系统逐层构建表壳，可同步打印多个部件。单个表壳需经过约900次铺粉完成打印。在打印前，再生钛材通过气雾化工艺制成平均粒径50微米的细粉（质感近似细沙），并严格控氧以防止激光照射产生不良反应。每层铺粉厚度为60微米，以平衡精度与打印速度。

资深制造设计总监J. Manjunathaiah解释，钛粉化学特性是实现稳定熔融的关键："含氧量与不含氧的钛粉在激光照射下表现截然不同"。工程师需在雾化与打印过程中将氧含量控制在极低水平以确保稳定性。采用新生产工艺后，预计今年将节约约400公吨钛材。

环境与供应链创新副总裁Sarah Chandler称该钛金属项目是"苹果2030"碳中和战略的核心环节。目前Apple Watch制造全过程已使用风能、太阳能等可再生能源供电。"原材料消耗降低50%是重大突破——同等用料可生产两枚手表"，Chandler表示。

工程师还利用LPBF技术的设计自由度，在蜂窝网络型号的天线罩区域创建增强防水性能的微纹理结构。这种打印图案能提升金属与聚合物嵌件之间的结合力。同时，在保持结构强度的前提下重新设计了显示屏、电池与传感器的内部锁扣结构，减少了零部件数量。

苹果对3D打印技术的研究已持续十余年，与航空航天、医疗领域增材制造的产业化进程同步。早期研发聚焦于实现逼真表面的功能原型，通过一系列钛金属概念验证件证实了量产级外观品质的可行性。

产品设计副总裁Kate Bergeron指出，持续原型验证与数据驱动的工艺优化是实现LPBF量产应用的关键。参数确定后，打印件进入苹果既定质量保障体系：经过超声波除粉、冷却液辅助线切割分离工序，再通过自动光学检测确认几何尺寸与表面光洁度。Bergeron强调，该技术的成熟"为我们开启了前所未有的设计自由度"。

苹果的增材制造应用布局

2023年Formnext + PM South China展会信息显示，苹果正与中国3D打印设备制造商开展合作。最新报道指出其使用铂力特的金属3D打印系统制造智能手表部件。针对苹果最新进展的问询，铂力特未予置评。另有消息称苹果正在测试不锈钢表壳的粘结剂喷射工艺。同期展会上，中国厂商易生打印展示了采用该技术3D打印的316L不锈钢表壳，与苹果评估的工艺路线相似。多方信源透露，苹果开发该技术约三年，已在Apple Watch Series 9钢制表壳完成测试，并计划于2024年拓展至钛金属Ultra机型。

目前苹果已将3D打印技术扩展至其他设备：iPhone Air与Watch Series 11均搭载增材制造部件。iPhone Air的USB-C接口采用3D打印成型，结构更薄更强，材料用量比传统锻造减少33%，助力实现5.6毫米机身厚度（苹果产品线中最薄）。Watch Series 11钛金属表壳同样比前代减少约50%原材料消耗。这两款产品均贯彻"苹果2030"碳中和战略，在电池中使用再生钴，在框架中使用再生钛，全面降低制造过程中的资源浪费。