令人驚呼的創新── Mac Pro 的製造過程解析

身為一個產品設計師,在蘋果發表會中我最喜歡的部分就是必會見到的「 How it's made 」影片,而這次的 Mac Pro 也沒讓我失望。蘋果最為迷人的,不是他們用了一些天才的外星技術來開發產品,讓蘋果獨一無二的,是他們展現工藝的手法。
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本文作者為工業設計師暨 Luma Labs 的共同創辦人 Greg Koenig ,編譯原文發表於 個人部落格 ,以工程角度分析 Mac Pro 的製作過程影片。

Apple 的 Mac Pro 是如何製造的

身為一個產品設計師,在蘋果發表會中我最喜歡的部分就是必會見到的「How it's made」影片,而這次的 Mac Pro 也沒讓我失望。

蘋果最為迷人的,不是他們用了一些天才的外星技術來開發產品──因為即使換做在波特蘭奧瑞岡這裡,當地的許多工廠都已經開始運用蘋果在影片中展現的科技。讓蘋果獨一無二的,是他們展現工藝的手法,他們的影片有著非凡的精確度和簡潔的規格,更用了通常只用於航空或醫療器材行業的拍攝技術。

Mac Pro 的背後故事── 深沖壓技術( deep draw stamping )

當我的叔叔 Phil 說蘋果正在使用新技術來開發 Mac Pro ,他此番言論的重點主要擺在這個圓柱形的機器是如何形成的。在這裡,蘋果使用的是一項稱為液壓深沖壓( hydraulic deep draw stamping)的技術。

大多數的「金屬沖壓」都是透過一個或兩個模具,以產生最終形狀。而 Mac Pro 面臨的挑戰則是要生產大量的塑性變形(plastic deformation ),卻又不造成其拆解,也不能讓完美的圓柱表面變形。為了達成這目標,Mac Pro 的外殼是透過一系列的模具,一步步將鋁拉伸,直至接近 Mac Pro 的最終形狀。

金屬沖壓能夠非常有效地產生一個「淨成形」( net shape)。蘋果可以用一大塊鋁,在車床上製造同樣的零件,但能夠切除的金屬量有限。而使用金屬沖壓則只要短短幾個步驟,就能有效打造非常接近 Mac Pro 最終形狀的金屬。完畢後在車床上的 Mac Pro 外殼,轉向進行表面整理、壓力測試、拋光,送回加工中心製造輸入輸出口、開機鍵、凹槽以及進行陽極氧化。

DrawIngot

這裡我們可以看到 Mac Pro 外殼的最初鑄塊,我懷疑這步驟是外包給其他製造商的(注意員工制服和背景,不是典型的「蘋果『白』巧克力冒險工廠」(Apple White Willy Wonka Magical Factory)的樣子。)

DeepDraw1

這是第一次金屬沖壓的結果,注意此時的 Mac Pro 和成品的長度差異。

Deep Draw 2

進入深沖壓( deep draw) 步驟,為減少模具磨損和防止金屬過度變形,於過程中添加了潤滑劑。

OutsideMachining

深沖壓對於淨成形來說相當有效,但不是很完美。在這張圖,蘋果使用了 CNC 加工中心(之前的傳言是 Mazak Integrex )去刻劃出 Mac Pro 的外在形狀,在這一步驟也會進行高精密度的鍛造,以及消除深沖壓過程中所產生較為粗糙的表面光滑度。

InternalPolish

蘋果追求完美才會受人喜愛,想當然這種加工完成的表面沒有達到他們的標準。在這部分的影片,兩個客製的終端執行機械手臂 Kuka 在拋光輪周圍旋轉 Mac Pro 的外殼,使其表面達到與鏡子相近的光潔度。要製造一個光滑的物體,要注意的是第一次的拋光過程(內部),但我沒有看清楚:在 Mac Pro 的外殼被放到上面之前,拋光輪是怎麼讓其更加光滑。

ExternalPolish (1)

這畫面中類似的技術也被用於生產高級刀具,目的是要創造輪廓和鋒利刀片的邊緣。

MillProtection

將剛拋光完的外殼表面上了一層保護膜,為了在之後的銑削(旋轉多刃刀具切割)操作中,防止劃傷。

PocketMilling

再回到 Mac Pro 的外殼,此畫面(如傳言說的)是一台 Mazak INTEGREX 的數據機床加工中心,用來切割出「

輸入輸出槽」。這可能和製作蘋果商標的是同一台機器(也可能是同一個操作),如果蘋果商標是在前一步驟製作的話,在拋光過程中或許可以看到商標。

有趣點:請注意看銑刀,還有被 Mac Pro 光滑表面反射出的背景,我猜想有些部分基於保密被剪掉了,才額外增加了這個加工片段,

Anodize1

在這裡我們可以看到一堆已磨過待陽極處理的外殼,在傳統的陽極處理過程中,於酸蝕刻( acid etching )這步驟需要徹底清洗零件。但擁有這樣光潔度高的表面,加上他們花了這麼多時間在生產上,我賭蘋果只會進行少量的酸蝕操作,或是很和緩的蝕刻化合物來保持鏡面般的品質。

Anodize2

電鍍不像披層外衣,而是像一連串的變形。電流在酸浴中貫穿鋁,

使氧分子和鋁結合產生薄又均勻的一層氧化鋁。因為表面層是多孔的,所以在加工完成前,各色染料都可添加在鋁上。

機架本身的材料通常是鈦,你可以看到在圖片上方的機架是如何在兩端往返。

小零件

很顯然蘋果希望把重點放在 Mac Pro 的獨特造型,許多有趣的製造細節都可以在其他小地方發現,但這個過程蘋果並沒有和我們展示太多。例如,我會很想知道 Mac Pro 的風扇是怎麼製造的,其有著複雜的線條和有限的通道,使得他的「渦輪機製造」成了黃金標準(你只要 google 任何 CAM 或 CNC 機器公司,點擊他們第一個影片,就可以看到他們是多自豪他們的軟體設備或是渦輪機製造過程)。

我們能看到的是三角狀的核心物體,也就 Mac Pro 的冷卻塔(cooling tower ),而它經過了一套工整、自動化的噴砂處理。

BeadBlastCell

這是一間 Guyson 自動化表面噴砂處理室,用來完成 Mac Pro 內部的三角形冷卻塔。Guyson 室就如同大多數的蘋果生產線,完全的量身打造。他們應該是要翻轉內部零件,去為前後面噴砂。

操作的是一隻 FANUC 機器手臂。這有很大的差異,因為蘋果在中國工廠中的機器幾乎都是人類操作,雖然美國的勞動力成本比下了價值 9 萬美元 FANUC 機器手臂。

GlassBlasting

這張圖我們可以看到 Gyson 機器中送風系統的運作,使用空氣壓力給玻璃表面噴砂。我懷疑其中有一個驅動器來翻轉三角冷卻塔,然後接著再進行噴砂處理。這個三角冷卻塔如同大多數的散熱器一樣,擁有加工過的鋁外表、多孔以及許多線條。

恩,我也在想這組影像是怎麼拍攝的...

PCBPickAndPlace

我沒特別愛好「電路板製作」,但是這看起來是台漂亮的標準取放機(Pick-and-Place machine )。每次我看到它運作時,我都會被它的速度給震懾。

UnderTablePartDelivery

手工配裝的 Mac Pro ,使用的零件傳遞系統很少見。我之前從來沒有看過,但我和裝配工程師呼籲:這會是個新趨勢;他們利用本會浪費掉的空間,使其更不易沾染灰塵(這點最有趣),一旦機器人技術迎頭趕上,這將更有利於自動化裝配流程。

YAGLaser

雷射的部分是使用光纖雷射( fiber laser ),這款大量生產設計的雷射有著比常見的機架雷射(Gantry Laser)還要快的驅動速度。

也難怪蘋果副總 Phil Schiller 會說:「Can't innovate anymore, my ass.」 。


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