AM易道深度快讯
9月9日苹果发布会中,苹果官宣了手表使用了3D打印,行业已喜大普奔。
而在iPhone Air手机的发布内容中,并没有在发布视频中提及任何3D打印相关内容。
但有一个技术细节在苹果的新闻公开稿中低调官宣了:
这款史上最薄iPhone上的钛合金USB-C接口是通过3D打印制造的。
这可能是一个足以改变整个接口制造的信号。
当AM易道第一时间看到这条消息时,脑海中浮现的不是Apple又一次的设计创新,而是这背后代表的工业逻辑转变。
苹果在官方新闻稿中明确表示:"A new titanium USB-C port is 3D-printed to be thinner and stronger, fitting into the slim design while using 33 percent less material than a conventional forging process"。
这些数字看似平常,但放在苹果手机年产上亿部的体量下,意义就完全不同了。
传统USB-C制造的技术瓶颈
在理解苹果3D打印钛合金USB-C接口的突破性意义之前,我们必须先了解传统USB-C接口的制造瓶颈。
传统USB-C接口制造分为两条并行的工艺路线:
引脚制造:高速冲压机从薄铜带上冲压出24个精密引脚,再通过多层电镀(镀金提高导电性,镀镍增强耐腐蚀性)确保电气性能。
外壳制造:通常采用不锈钢通过CNC机加工成型。
这是整个制造过程的瓶颈所在,从块状材料中切削出最终形状,材料利用率只有20%左右,80%的材料被切削成废料。
装配挑战:24个精密引脚必须准确插入到外壳的定位孔中,任何偏差都可能导致电气性能失效。
这种制造方式在面对更高精度要求、更轻量化设计、更严格环保标准时,瓶颈日益明显。
特别是外壳的CNC加工环节,不仅材料浪费严重,还难以实现复杂的内部几何结构。
这为3D打印技术的应用创造了机会。
苹果与USB-C的十二年纠葛
USB-C不仅是一个物理连接器,更是一个多协议平台。
它可以同时承载USB数据传输、电力输送、DisplayPort视频信号、甚至Thunderbolt协议。
苹果对USB-C的态度一直很复杂。
早在2012年,苹果就与英特尔、惠普、微软一起参与了USB-C标准的开发,是这项技术的重要贡献者之一。
但讽刺的是,苹果却是最晚在iPhone上采用USB-C的主要厂商。
但不难理解的是,苹果2012年推出了Lightning接口试图自成一派,取代了使用多年的30针Dock连接器。
更重要的是,Lightning是苹果的专有接口,每个Lightning配件都需要向苹果支付授权费用。
从2015年开始,苹果在其他产品线上陆续采用USB-C。到2023年,除了iPhone,苹果的主要产品线都已经使用USB-C接口。
2022年,欧盟通过法案要求所有在欧盟销售的电子设备必须在2024年底前统一使用USB-C接口。
这最终促使苹果在2023年9月推出了iPhone 15系列,正式在iPhone上引入USB-C接口。
2025年2月19日,随着iPhone 16e的发布和iPhone 14、iPhone 14 Plus以及iPhone SE第三代的停产,苹果所有在售iPhone都已转向USB-C。
3D打印在TypeC端口加工工序中到底替代了什么?
要准确理解苹果的技术选择,我们必须搞清楚3D打印钛合金到底替代了传统制造工艺中的哪个环节。
USB-C接口主要包含两个核心部件:金属引脚/端子和外壳/框架。
前面我们提到,外壳/框架部分采用CNC机加工方法。
根据苹果官方描述"A new titanium USB-C port is 3D-printed":
这里的3D打印我们认为主要替代的是外壳/框架的CNC加工工艺,与金属引脚无关。
钛合金的电导率仅为2.38百万S/m,远低于铜的58-62百万S/m,根本无法胜任24个引脚的电气连接功能。
因此,我们推测,苹果采用的应该是混合制造策略:
引脚部分:传统冲压铜合金引脚 + 精密电镀不变
外壳部分:3D打印钛合金近净成形 + CNC精加工
最终装配:将冲压引脚与3D打印外壳集成
3D打印可以将材料浪费降到最低,同时实现更复杂的内部几何结构,为24个引脚的精确定位提供更好的支撑。
更重要的是,3D打印钛合金结构有更好的强度重量比和耐腐蚀性,以及钛的高端营销属性,也完美契合iPhone Air超薄设计的要求。
超越Apple Watch:USB-C的更大意义
与Apple Watch表壳相比,我们认为,USB-C接口的3D打印化具有更深远的产业意义。
最主要的思考是产业示范效应。
前面提到欧盟已经要求到2024年手机、平板和相机必须使用USB Type-C作为标准充电接口,我国的主流设备目前也都采用USB C,这意味着全球每年至少需要数十亿个USB-C接口。
3D打印能在iPhone这种量级产品上得到验证,其他厂商会跟进。
未来所有USB-C都会走这条路吗?
这是一个值得深入分析的问题。
AM易道的判断是:会,但得看材料和设计。
钛USB C技术可行性,iPhone Air已经证明了。
从经济性看,3D打印钛合金方案减少机加工、减少材料浪费。
随着3D打印设备效率提升和材料成本下降,这种工艺的经济优势会越来越明显。
至于其他材料的USB C,我们还得再观察比对经济优势。
还得考量设计方案是否有更多一体化可能。
3D打印消费电子演进的下一步
从USB-C接口的3D打印化,我们能看到更大的趋势。
3D打印电子设备的趋势正朝着3D嵌入式电子电气设备、3D共形电子设备、柔性3D打印电子设备和可拉伸3D打印电子设备应用发展。
我们过去大量的文章也有所例证。
这意味着未来不仅是接口本身,连接器内部以及手机边框结构都可能通过3D打印一体整合成形。
从iPhone Air和iPhone 16实机照片底部对比来看,并不能排除苹果目前已经这么做了。
随着电子设备不断缩小尺寸同时增加功能,对能够生产高度小型化组件的制造方法的需求日益增长。
3D打印正是满足这一需求的最佳技术路径。
环保和可持续发展的考量
不能忽视的是,苹果选择3D打印钛合金USB-C接口很大程度上是为了符合其2030碳中和目标。
这和之前我们分享的苹果新手表中明示的动机是一致的。
iPhone Air采用35%的回收材料,包括80%的回收钛合金,这是iPhone产品线中回收材料比例最高的。
当碳税、环保法规越来越严格时,3D打印制造的优势会更加明显。
我们认为苹果在USB-C接口上率先应用钛合金3D打印,比手表意义更大。
而且不排除其已经在探索接口与边框一体化增材成型的探索。
当然这一切仅是我们根据公开信息的推测,如有不同意见的读者欢迎评论区与我们讨论。
AM易道认为,3D打印做这件事的技术门槛和专利壁垒将成为关键,苹果大概率已在相关领域布局专利。
不过随着我国在消费电子领域以及金属3D打印领域的既有优势和产业协同能力,这场消费电子的3D打印制造技术革新才刚刚开始。
一个小小的3D打印接口,可能是消费电子制造的新火种。
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