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設計師內部筆記大公開之Unibody的前世今生

發(fā)布時間:2020-04-26      閱讀量:7983次     

  時間回到2008年,當喬幫主把macbook air從牛皮袋里拿出的那一剎那,震驚了世界,寬大厚重的電腦形象,在當時幾乎可以說是成為了大家心里的刻板印象,誰都無法想象筆記本電腦可以做的如此輕薄,以至于可以隨意放入牛皮紙袋  
  后續(xù)的ipod touch、iphone6、htc one、小米mix2,革新性的產品讓我們一次又一次的認識到Unibody帶給我們視覺感觀上的沖擊,體驗到工藝賦能產品的魅力。
  來,先跟著我,帶你了解Unibody的發(fā)展史
  l 1930年(Monocoque)
  波音247型客機,第一架使用陽極氧化鋁的全金屬半硬殼結構和流線型外型。
  l 1954-1958年(Monocoque~Unibody過渡)
  梅賽德斯-奔馳W180/W128“Ponton”轎車,第一款采用單體車身構造的車款。
  l 2008年消費電子行業(yè)Unibody元年
  蘋果Mac book Air/Pro,首次在消費電子行業(yè)使用了鋁合金陽極氧化Unibody一體機身。Ipod Touch,不銹鋼Unibody機身。
  l 2011年(Uni moulding)
  NOKIA LUMIA系列的智能手機,使用全塑膠Unibody工藝。
  l 2012年
  蘋果IPhone 5,率先在手機行業(yè)引入(半)Unibody工藝。
  l 2013年(引入In moulding/NMT)
  HTC HTC One,完全Unibody工藝。
  蘋果Iphone 5C,全塑膠Unibody機身。
  l 2014年幾乎所有廠商紛紛下場大規(guī)模跟進,Unibody工藝井噴式的爆發(fā)。
  蘋果Iphone 6,鋁合金陽極氧化Unibody工藝推向了高峰。
  l 2015年新型材料出現(xiàn)
  華米Amazfit,第一次將精密陶瓷Unibody工藝引入智能穿戴行業(yè)。
  l 2016年
  蘋果Apple Watch S2 Edition,白色精密陶瓷Unibody版本。
  l 2017年
  小米Mix2尊享版,第一次在手機上使用陶瓷Unibody工藝。
  l未來可期加入更多新型材料,更多其他行業(yè)。
  圖片來源:公共網絡
  說起Unibody,首先不得不提到的就是CNC,那么什么是CNC?
  CNC:Computer Numerical Control數(shù)控機床加工
  CNC是Computer Numerical Control的英文縮寫,顧名思義就是用計算機數(shù)字信號控制的機床,主要用來進行切削加工的設備統(tǒng)稱。在行業(yè)內俗稱電腦鑼、CNCCH或數(shù)控機床,上世紀80年代初隨著改革開放由港臺日韓企業(yè)逐漸傳入珠三角。得益于計算機技術的飛速發(fā)展,在傳統(tǒng)機床的基礎上加以計算機輔助控制發(fā)展起來的一種自動加工設備。是傳統(tǒng)切削加工工藝的自動化升級改進。
  在設計師看來,CNC跟CAD(Computer Aided Design計算機輔助設計)名稱非常相似,都離不開計算機,在操作上相關性也非常強,前者是為后者提供落地實現(xiàn)服務,而且都是在計算機技術輔助下將傳統(tǒng)的手工依賴(圖形繪制及車銑加工等)更多的工作托付給自動化程度更高的計算機自動控制進行。
  CNC分為不帶刀庫和帶刀庫兩大類。其中帶刀庫的CNC又稱為加工中心。
  CNC主要指進行車、鉆、鏜、銑、刨、拉和鋸切等切削類加工的設備。
  圖片來源:公共網絡
  Uni Moulding:模具一體注塑技術
  Uni Moulding嚴格意義上來講其實并不是使用的CNC Unibody技術,而是通過模具滑塊技術一次性注塑整個腔體,使整臺機器的外觀造型渾然一體的模具技術,在模具設計和加工制作上有一定難度。拋開材料和工藝的差別,至少在外觀形式上確實符合一體成型的標準,因此通常也把這類產品歸納到Unibody范疇內。
  圖片來源:公共網絡
  另一個非常具有代表性的例子就是華為TWS耳機Freebuds 3。收納盒身的Unibody造型可圈可點。因為盒身不僅僅是簡單的一體成型,而且肩部開口的地方還有倒扣,常規(guī)的模具開合模的方式顯然是無法出模的。這一點與Lumia系列的一體化殼體非常相似。這種設計的好處是可以減少零件數(shù)量并得到非常簡潔的外觀形態(tài)。
  圖片來源:公共網絡
  為了便于理解,下面的概念圖簡單抽象的描述了出模的過程。由于時間和篇幅的原因并沒有把整個過程全部展現(xiàn)。雖然完全沒有涉及到模具細節(jié),但仍然能看出這套模具運動件非常多,零件之間的運動穿插關系非常復雜,裝配尺寸也非常考驗技術人員的功底。因此,模具注塑的一體成型工藝想要做出好產品,并不是任何模具廠都能勝任的。
  In Moulding:模內技術
  In Moulding模內技術的概念范圍非常廣泛,包含模內鑲嵌注塑、二次注塑和模內裝飾技術等。按照傳統(tǒng)的工藝分類,模內技術雖然也有類似“一體成型”的概念,但跟本篇討論的Unibody一體成型是沒有太大關聯(lián)的。大致分類見下圖↓↓
  直到2004年日本企業(yè)發(fā)明并商業(yè)化了“NMT納米注塑”工藝。NMT工藝將金屬嵌件的表面用特殊酸液預先處理成布滿納米級微孔的“海綿”形態(tài),注塑成型過程中增加了金屬與塑膠熔體的接觸面積,極大的增強了嵌件與塑膠之間的結合力。同時保證了薄壁和細線條設計成為可能。大大拓寬了鑲嵌注塑的適用范圍和產品品質。為進軍品質要求極高的手機行業(yè)鋪平了道路。
  率先在智能手機領域引入NMT工藝的先驅產品HTC One,如果不算IPhone5的半Unibody的話(上下各有一片塑膠)HTC One應該是全球第一款采用NMT工藝的全鋁合金陽極氧化Unibody手機——精密的CNC與模內鑲嵌注塑的完美結合。
  圖片來源:公共網絡
  那么Unibody究竟有什么魔力?
  l提高外觀整體性,簡潔美觀
  Unibody最直觀的優(yōu)勢就是提高了產品外觀的整體性,減少了不必要的細節(jié),讓產品觀感更整潔更美觀,提升產品格調。
  l減少零件、螺絲和裝配工序
  金屬工件自身的結構剛性和塑性,大大減少了加強筋、骨位的設計和鑲嵌、焊接、粘貼等組裝工序,優(yōu)化了大量工位和流通環(huán)節(jié)。
  l沒有接縫、分模線,不需要拔模角
  注塑件無可避免的拆件裝配間隙、模具的夾線以及拔模斜角嚴重降低產品美觀度和設計還原度,Unibody可以很好的規(guī)避這類問題。
  l避免模具常見的外觀缺陷
  除設計外,注塑工藝存在技術性缺陷,比如縮水、氣紋、流痕、熔接痕等。
  l外觀設計自由度更高,可以突破注塑工藝的外觀限制
  由于擺脫了模具的一些限制,可以在造型上突破或嘗試更多的變化和風格。特別是多軸多頭設備逐漸普及,CNC在大部分場景中的造型能力甚至能媲美3D打印。
  l利于回收再利用,符合環(huán)保要求
  因為減少了零件和連接工藝的使用,所以Unibody機身包含的材料盡可能的減少,更利于廢棄物的分類回收及再利用。
  同時也減少了有毒有害物質的使用和排放,環(huán)保屬性優(yōu)良。
  Unibody的負面因素
  l成本高
  CNC加工對設備要求極高,加工工時也比注塑沖壓等工藝長得多,要形成規(guī)模化量產需要比較高的投入。
  與其他減材工藝類似,CNC對材料消耗比較大。
  Unibody在龐大的CMF--工藝環(huán)節(jié)也只是很小的一部分
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