Unibody的前世今生

發表時間:2020-08-29 14:57作者:材料館來源:微信公眾號網址:https://mp.weixin.qq.com/s/r5efNGYlKcxhMYtm7RUDWA

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,首先跟著我,帶你了解Unibody的發展史


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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。

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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。

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2008年 消費電子行業Unibody元年

蘋果 Mac book Air/Pro,首次在消費電子行業使用了鋁合金陽極氧化Unibody一體機身。


Ipod Touch,不銹鋼Unibody機身。

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2011年 (Uni moulding)

NOKIA LUMIA系列的智能手機,使用全塑膠Unibody工藝。

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2012年

蘋果 IPhone 5,率先在手機行業引入(半)Unibody工藝。

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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。

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2014年 幾乎所有廠商紛紛下場大規模跟進,Unibody工藝井噴式的爆發。

蘋果 Iphone 6,鋁合金陽極氧化Unibody工藝推向了高峰。

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2015年 新型材料出現

華米 Amazfit,第一次將精密陶瓷Unibody工藝引入智能穿戴行業。

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2016年

蘋果 Apple Watch S2 Edition,白色精密陶瓷Unibody版本。

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2017年

小米 Mix2尊享版,第一次在手機上使用陶瓷Unibody工藝。

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未來 可期 加入更多新型材料,更多其他行業。


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字信號控制的機床,主要用來進行切削加工的設備統稱。在行業內俗稱電腦鑼、CNCCH或數控機床,上世紀80年代初隨著改革開放由港臺日韓企業逐漸傳入珠三角。得益于計算機技術的飛速發展,在傳統機床的基礎上加以計算機輔助控制發展起來的一種自動加工設備。是傳統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服務,而且都是在計算機技術輔助下將傳統的手工依賴(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。


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。


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量并得到非常簡潔的外觀形態。



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。雖然完全沒有涉及到模具細節,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??简灱夹g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的。大致分類見下圖↓↓



直到2004年日本企業發明并商業化了“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,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。




那么Unibody究竟有什么魔力?

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提高外觀整體性,簡潔美觀

Unibody最直觀的優勢就是提高了產品外觀的整體性,減少了不必要的細節,讓產品觀感更整潔更美觀,提升產品格調。


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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,優化了大量工位和流通環節。


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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可以很好的規避這類問題。


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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。


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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。


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利于回收再利用,符合環保要求

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,環保屬性優良。


Unibody的負面因素

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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?;慨a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。



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