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iPhone 5c机身“不像树脂”的秘密

iPhone 5c在上市之前曾被认为是面向中国市场的低价版本。但实际接触后却发现,这款手机完全没有树脂产品的廉价感。这次,就让我们来探寻一下iPhone 5c在制造方式上的秘密。

如果用一句话来简单概括iPhone 5c的设计特点,那就是从正面挑战大多数人对于塑料壳的偏见。

iPhone 5c拿在手上的触感很好,仿佛吸在手上一般。放进口袋时也非常顺滑。即便是对准光线观察反光,也几乎看不到任何形变。iPhone 5c上找不出任何塑料产品的缺点。

此次,《日经设计》与东京大学生产技术研究所的山中俊治教授和熟悉外装设计的技术人员携手拆解了苹果iPhone 5c。探索了其中颠覆树脂常识的精湛制造手法。 

iPhone 5c的表面像剥了壳的煮鸡蛋一样光滑
通过考虑模具的研磨与成型方法,实现了完美无瑕的表面。通过静电涂装形成均匀的透明涂层

廉价感的原因出在注塑成型

一般来说,在夸赞一样东西的时候,很少会说“像塑料产品”。在不少人的印象里,一提到塑料,就会联想到因为粗放式大量生产而显得廉价的产品,例如模具拼接处的接缝、光照下非常明显的表面凸凹等。但这绝对不能怪塑料。

包装也富有光泽,没有形变
白色树脂制造的包装盒的表面同样富有光泽、没有形变。能够感受到苹果对于包装的重视 (点击放大)

山中教授解释说,材料之所以会有金属风格的精致高档感、像瓷器一样的有光泽的质感、玻璃一般的平滑,或塑料样的廉价感等“特色”,“与其说是材料本身的性质,其实更主要的原因在于加工方法”。

塑料质感不好并不是因为塑料廉价,问题其实是出在注塑成型等使塑料成型技术的使用方法。

简单来讲,注塑成型就将受热熔化的粘稠树脂材料用高压注入模具中、然后使其固化成型的方法。这种加工方法非常简单,只要制造出模具,基本上任何造型都不在话下。

因为能够自由加工形状,在使用注塑成型法制造树脂外壳时,一般会把外壳必需的所有元素都集中到1次加工中。例如,在外壳内侧镶嵌名为“肋板”的加固板,同时还要在外壳上加工出用来固定内部部件的螺丝孔。

镶嵌摄像头镜头的小孔也会事先准备好,可以说,在1次成型中形成几乎所有元素是制造树脂外壳的“常识”。这样可以简化制造工序,降低外壳的制造成本。

另一方面,注塑成型也存在缺点,把所有元素都集中在一起成型的时候,模具会变得复杂,而外壳变形也就越容易变形。即使表面平整,如果背面的厚度不同,脱模冷却时,外壳就会受到多余的外力而发生形变,从而对表面产生影响。倘若在注塑成型工序中形成开孔,“表面就会沿孔的周围发生变形”(山中教授)。通过对着光线观察表面反射等方式,消费者会敏锐地察觉到细微的翘曲和变形,在无意识中产生廉价感。

花工夫使之呈现光泽

以注塑成型制造树脂产品时,很多企业都意识到了这个问题,并探寻出了解决之道。例如,精工爱普生通过反复研究如何制造像钢琴一样具有光泽的打印机,发现了表面形变的原因是注塑成型时树脂的乱流。于是,该公司采取了严格挑选材料、采用使树脂容易流动的肋板构造,以及考虑树脂的板厚等措施。不仅是精工爱普生,各公司都在努力消除树脂的廉价感,并积累了独特的技术经验。

螺丝孔和肋板不与树脂一体成型
各部位厚度不同是造成表面形变的原因。苹果采用的方式是先制造平板状的壳体,然后再通过粘接和焊接金属部件的方式制造螺丝孔和肋板 (点击放大)

但山中教授说,苹果制造iPhone5c使用的是具有一定强度,“但在树脂中比较不容易成型”的聚碳酸酯。即使加热到高温,聚碳酸酯依然会保持高粘度,在模具内的流动性差。无法判断是否能借助小技巧制造出完美的表面。

为此,苹果设计出了在注塑成型的工序中不在外壳上形成螺丝孔和肋板,只制造平板状壳体的方法。维持强度所需的肋板和组装产品所需的螺丝孔是在成型之后,通过粘接或焊接金属部件的方式补充上去的。另外,造成表面形变的另一个原因——安装按钮和摄像头镜头的小孔则是在安装金属部件、确保强度之后,通过切削加工开孔,由此消除了形变。

努力的成果就是下面这张照片。在光泽的表面上,几乎看不到形变。与HTC的HTC J butterfly和三星电子的GALAXY 4S的背板相比,差别一目了然。

观察光线的反射,看不到任何形变,令人吃惊 (点击放大)
HTC J butterfly的背板。仔细观察就可以看到映射出的线条弯弯曲曲,在孔洞周围,面的形变明显 (点击放大)
GALAXY S4的背板。因为表面有花纹所以阴影不明显,但即使排除花纹的干扰,阴影依然弯曲严重,表面明显存在形变 (点击放大)

不过,iPhone 5c的树脂外壳也绝非完美无瑕。《日经设计》购买的软银黄色iPhone 5c的尺寸精度存在问题,屏幕玻璃板与外壳之间出现了0.5毫米左右的缝隙和形变。出现形变的地方是“距离注射树脂的‘浇口’最远的地方,也是最容易出现问题的地方”(山中教授)。这可能是模具的温度管理出了问题,或者是树脂流动不畅的原因。

玻璃板与外壳之间存在明显缝隙
缝隙之大,简直不像是出自厌恶缝隙的苹果之手。在外壳的表面,圈起的部分也出现了弯曲 (点击放大)

鉴于《日经设计》看到的另几个外壳没有出现同类问题,所以可能只是运气不好,碰到了尺寸精度不佳的产品。但是,刚刚上市的苹果新款产品存在不少这样的问题。精通外装部件开发的一位技术人员解释说:“一般来说,需求量大的产品最初的批次有时会为了确保产量而略微降低品质标准。”像苹果这样在上市时尤其需要大量备货的企业恐怕更是如此。

而且,在此次分析中我们发现,iPhone 5c一反苹果产品的常态,在看不到的地方有些“偷工减料”。比如对按钮和扬声器部分切削加工的小孔的处理。虽然肉眼看不到,但放大观察,能够看到许多切削留下的碎屑。

处理松懈的扬声孔
通过切削加工开孔后没有进行任何处理,明显存在细微的切屑。但肉眼几乎看不到 (点击放大)

由此看来,苹果在设计产品时,从外到内都一丝不苟,但在超出肉眼分辨能力的地方,该公司果然也是以压缩成本为先。(记者:丸尾弘志,《日经设计》)

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