انقلابی در تولید: چاپ سه‌بعدی چگونه نسل جدید قاب تیتانیومی اپل واچ را متحول کرد؟

نوآوری در اپل همیشه از یک پرسش ساده آغاز می‌شود. این‌بار نیز همه‌چیز از ایده‌ای شروع شد که کمتر کسی آن را جدی می‌گرفت:

آیا می‌توان از چاپ سه‌بعدی — فناوری‌ای که معمولاً برای ساخت نمونه‌های اولیه استفاده می‌شود — برای تولید میلیون‌ها قاب تیتانیومی با استانداردهای سخت‌گیرانه اپل استفاده کرد؟

این ایده بلافاصله وارد مرحله آزمایش شد. تیم طراحی محصول اپل، به رهبری کیت برگرون، طی آزمایش‌های مداوم و نمونه‌سازی‌های بی‌وقفه تلاش کرد ثابت کند این فناوری توان تولید دقیق، تکرارپذیر و در ابعاد صنعتی را دارد. نتیجه، تحولی کامل در فرآیند تولید بود:

تمام قاب‌های Apple Watch Ultra 3 و قاب تیتانیومی Apple Watch Series 11 اکنون با پودر تیتانیوم ۱۰۰ درصد بازیافتی و از طریق چاپ سه‌بعدی ساخته می‌شوند.

هم‌راستایی طراحی، مهندسی و محیط‌زیست

اپل یک هدف مشخص داشت؛ محصول باید زیبایی و دوام نسل‌های قبلی را حفظ کند، اما مصرف مواد و اثرات زیست‌محیطی به‌طرز قابل‌توجهی کاهش یابد. به گفته سارا چاندلر، نایب‌رئیس محیط‌زیست و نوآوری زنجیره تأمین اپل، چاپ سه‌بعدی به‌دلیل بهره‌وری بالای مواد، یکی از کلیدی‌ترین ابزارهایی است که اپل را به هدف Apple 2030 نزدیک می‌کند؛ برنامه‌ای که مسیر کربن‌خنثی شدن تمام فرایندهای اپل را تا پایان دهه تعیین کرده است.

چرا چاپ سه‌بعدی یک انقلاب واقعی است؟

فرآیند ماشین‌کاری سنتی، با تراشیدن بخش عظیمی از مواد خام همراه است. در مقابل، چاپ سه‌بعدی قطعه را لایه‌به‌لایه می‌سازد و دورریز مواد را به حداقل می‌رساند.

نتیجه این تغییر، کاهش ۵۰ درصدی مصرف مواد خام در نسل جدید اپل واچ است؛ دستاوردی که باعث می‌شود با مقدار مشخص تیتانیوم، دو برابر مدل‌های گذشته ساعت تولید شود. برآوردهای اپل نشان می‌دهد این فناوری در سال ۲۰۲۵ بیش از ۴۰۰ تُن تیتانیوم خام را حفظ می‌کند.

یک دهه آزمایش و آماده‌سازی

تحقیقات اپل در زمینه چاپ سه‌بعدی از سال‌ها قبل آغاز شده بود. در همین دوره، چاپ سه‌بعدی در حوزه‌های پزشکی، هوافضا و ابزارهای کاربردی به‌سرعت رشد کرد و اپل با ارزیابی پیشرفت‌های علمی، به‌تدریج نمونه‌های اولیه‌ای ساخت که هر بار به نیازهای سخت‌گیرانه برند نزدیک‌تر می‌شدند.

دکتر جی منجوناتایا، مدیر ارشد طراحی تولید، توضیح می‌دهد که

هدف همیشه استفاده کمتر از مواد و دستیابی به محصولات مقاوم‌تر بوده است. چاپ سه‌بعدی فلز برای تولید قطعات ظاهری، امکان‌سنجی ابتدا دشوار بود اما توسعه تدریجی فناوری، راه را برای تولید انبوه باز کرد.

قلب فرآیند چاپ: لیزرهای هم‌زمان با دقت میکرونی

کارخانه‌های اپل امروز به صف‌هایی از چاپگرهای صنعتی مجهز شده‌اند که شبانه‌روز قطعات را می‌سازند. هر چاپگر با شش لیزر قدرتمند کنترل می‌شود که طی فرایند ساخت، بیش از ۹۰۰ لایه تیتانیوم را روی هم قرار می‌دهند.

قبل از شروع چاپ، تیتانیوم باید به پودر بسیار ریز تبدیل شود؛ ذراتی با اندازه ۵۰ میکرون که مانند شن بسیار نرم هستند. کنترل میزان اکسیژن در پودر نیز بخش مهمی از فرایند است، زیرا وجود اکسیژن موجب واکنش انفجاری هنگام تابش لیزر می‌شود.

پس از اتمام چاپ، مراحل زیر انجام می‌شود:

پاک‌سازی اولیه و دقیق

در گام اول پودر اضافی مکیده می‌شود. سپس یک شیکر اولتراسونیک، پودر باقی‌مانده در شیارهای داخلی را جدا می‌کند.

جدا کردن قاب‌ها

در مرحله Singulation یک سیم برش الکتریکی همراه با مایع خنک‌کننده، قاب‌ها را با دقت جدا می‌کند.

بررسی ابعادی و ظاهری

سامانه بازرسی اپتیکال، هر قاب را بررسی می‌کند تا مطمئن شود کیفیت سطح، دقت ابعادی و استانداردهای طراحی کامل است.

مونتاژ نهایی

مهندسان، قطعاتی مانند نمایشگر، باتری و مدار اصلی را درون قاب جای می‌دهند و عملکرد کامل دستگاه در چند مرحله تست می‌شود.

چاپ سه‌بعدی چگونه کیفیت محصولات را افزایش داد؟

این فناوری علاوه‌بر کاهش ضایعات، امکان طراحی‌های پیچیده‌تری را فراهم کرد. یکی از مهم‌ترین موارد، ایجاد بافت‌های داخلی برای اتصال بهتر بخش پلاستیکی آنتن در مدل‌های سیم‌کارت‌دار است. در روش سنتی، ساخت چنین بافت‌هایی دشوار بود، اما چاپ سه‌بعدی این محدودیت را برطرف کرد و آب‌بندی بهتری ایجاد شد.

تأثیری فراتر از اپل واچ

چاپ سه‌بعدی تیتانیوم تنها برای تولید قاب اپل واچ به‌کار نرفته است. اپل با همین فناوری توانست پورت USB-C فوق‌العاده باریک آیفون Air را طراحی کند؛ پورتی که هم مقاومت بسیار بالایی دارد و هم در ضخامت دستگاه تأثیر منفی نمی‌گذارد.

سارا چاندلر تأکید می‌کند:

ما کاری را فقط برای یک‌بار انجام نمی‌دهیم؛ وقتی روشی کشف شود، آن را به بخشی از سیستم تبدیل می‌کنیم. هدف همیشه طراحی محصولاتی بهتر برای مردم و سیاره است

جمع‌بندی

ترکیب چاپ سه‌بعدی، طراحی خلاقانه، علم مواد و تعهد عمیق به محیط‌زیست، اپل را به سطحی رسانده که تولید صنعتی را از نو تعریف می‌کند. موفقیت اپل در ساخت قاب تیتانیومی Apple Watch Ultra 3 و Apple Watch Series 11 تنها یک پیشرفت فنی نیست؛ بلکه نقطه آغاز فصل جدیدی در تولید محصولات اپل و شاید کل صنعت فناوری محسوب می‌شود.