Unibody的前世今生

发表时间:2020-08-29 14:57作者:材料馆来源:微信公众号网址:https://mp.weixin.qq.com/s/r5efNGYlKcxhMYtm7RUDWA

时间回到2008年,当乔帮主把macbook air从牛皮袋里拿出的那一刹那,震惊了世界,宽大厚重的电脑形象,在当时几乎可以说是成为了大家心里的刻板印象,谁都无法想象笔记本电脑可以做的如此轻薄,以至于可以随意放入牛皮纸袋


后续的ipod touch 、iphone6、htc one、小米mix2,革新性的产品让我们一次又一次的认识到Unibody带给我们视觉感观上的冲击,体验到工艺赋能产品的魅力。

来,首先跟着我,带你了解Unibody的发展史


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1930年 (Monocoque)

波音 247型客机,第一架使用阳极氧化铝的全金属半硬壳结构和流线型外型。

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1954- 1958年 ( Monocoque~Unibody过渡)

梅赛德斯-奔驰 W180 /W128 “Ponton” 轿车,第一款采用单体车身构造的车款。

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2008年 消费电子行业Unibody元年

苹果 Mac book Air/Pro,首次在消费电子行业使用了铝合金阳极氧化Unibody一体机身。


Ipod Touch,不锈钢Unibody机身。

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2011年 (Uni moulding)

NOKIA LUMIA系列的智能手机,使用全塑胶Unibody工艺。

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2012年

苹果 IPhone 5,率先在手机行业引入(半)Unibody工艺。

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2013年 ( 引入In moulding/NMT)

HTC HTC One,完全Unibody工艺。

苹果 Iphone 5C,全塑胶Unibody机身。

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2014年 几乎所有厂商纷纷下场大规模跟进,Unibody工艺井喷式的爆发。

苹果 Iphone 6,铝合金阳极氧化Unibody工艺推向了高峰。

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2015年 新型材料出现

华米 Amazfit,第一次将精密陶瓷Unibody工艺引入智能穿戴行业。

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2016年

苹果 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,第一次在手机上使用陶瓷Unibody工艺。

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未来 可期 加入更多新型材料,更多其他行业。


说起Unibody,首先不得不提到的就是CNC,那么什么是CNC?


CNC:Computer Numerical Control 数控机床加工

CNC是Computer Numerical Control的英文缩写,顾名思义就是用计算机数字信号控制的机床,主要用来进行切削加工的设备统称。在行业内俗称电脑锣、CNCCH或数控机床,上世纪80年代初随着改革开放由港台日韩企业逐渐传入珠三角。得益于计算机技术的飞速发展,在传统机床的基础上加以计算机辅助控制发展起来的一种自动加工设备。是传统切削加工工艺的自动化升级改进。


在设计师看来,CNC跟CAD (Computer Aided Design计算机辅助设计)名称非常相似,都离不开计算机,在操作上相关性也非常强,前者是为后者提供落地实现服务,而且都是在计算机技术辅助下将传统的手工依赖(图形绘制及车铣加工等)更多的工作托付给自动化程度更高的计算机自动控制进行。


CNC分为不带刀库和带刀库两大类。其中带刀库的CNC又称为加工中心。


CNC主要指进行车、钻、镗、铣、刨、拉和锯切等切削类加工的设备。


Uni Moulding:模具一体注塑技术

Uni Moulding 严格意义上来讲其实并不是使用的CNC Unibody技术,而是通过模具滑块技术一次性注塑整个腔体,使整台机器的外观造型浑然一体的模具技术,在模具设计和加工制作上有一定难度。抛开材料和工艺的差别,至少在外观形式上确实符合一体成型的标准,因此通常也把这类产品归纳到Unibody范畴内。


另一个非常具有代表性的例子就是华为TWS耳机Freebuds 3 。收纳盒身的Unibody造型可圈可点。因为盒身不仅仅是简单的一体成型,而且肩部开口的地方还有倒扣,常规的模具开合模的方式显然是无法出模的。这一点与Lumia系列的一体化壳体非常相似。这种设计的好处是可以减少零件数量并得到非常简洁的外观形态。



为了便于理解,下面的概念图简单抽象的描述了出模的过程。由于时间和篇幅的原因并没有把整个过程全部展现。虽然完全没有涉及到模具细节,但仍然能看出这套模具运动件非常多,零件之间的运动穿插关系非常复杂,装配尺寸也非常考验技术人员的功底。因此,模具注塑的一体成型工艺想要做出好产品,并不是任何模具厂都能胜任的。


In Moulding:模内技术

In Moulding 模内技术的概念范围非常广泛,包含模内镶嵌注塑、二次注塑和模内装饰技术等。按照传统的工艺分类,模内技术虽然也有类似“一体成型”的概念,但跟本篇讨论的Unibody一体成型是没有太大关联的。大致分类见下图↓↓



直到2004年日本企业发明并商业化了“NMT纳米注塑”工艺。NMT工艺将金属嵌件的表面用特殊酸液预先处理成布满纳米级微孔的“海绵”形态,注塑成型过程中增加了金属与塑胶熔体的接触面积,极大的增强了嵌件与塑胶之间的结合力。同时保证了薄壁和细线条设计成为可能。大大拓宽了镶嵌注塑的适用范围和产品品质。为进军品质要求极高的手机行业铺平了道路。


率先在智能手机领域引入NMT工艺的先驱产品HTC One,如果不算IPhone5的半Unibody的话(上下各有一片塑胶)HTC One应该是全球第一款采用NMT工艺的全铝合金阳极氧化Unibody手机——精密的CNC与模内镶嵌注塑的完美结合。




那么Unibody究竟有什么魔力?

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提高外观整体性,简洁美观

Unibody最直观的优势就是提高了产品外观的整体性,减少了不必要的细节,让产品观感更整洁更美观,提升产品格调。


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减少零件、螺丝和装配工序

金属工件自身的结构刚性和塑性,大大减少了加强筋、骨位的设计和镶嵌、焊接、粘贴等组装工序,优化了大量工位和流通环节。


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没有接缝、分模线,不需要拔模角

注塑件无可避免的拆件装配间隙、模具的夹线以及拔模斜角严重降低产品美观度和设计还原度,Unibody可以很好的规避这类问题。


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避免模具常见的外观缺陷

除设计外,注塑工艺存在技术性缺陷,比如缩水、气纹、流痕、熔接痕等。


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外观设计自由度更高,可以突破注塑工艺的外观限制

由于摆脱了模具的一些限制,可以在造型上突破或尝试更多的变化和风格。特别是多轴多头设备逐渐普及,CNC在大部分场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,符合环保要求

因为减少了零件和连接工艺的使用,所以Unibody机身包含的材料尽可能的减少,更利于废弃物的分类回收及再利用。

同时也减少了有毒有害物质的使用和排放,环保属性优良。


Unibody的负面因素

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成本高

CNC加工对设备要求极高,加工工时也比注塑冲压等工艺长得多,要形成规模化量产需要比较高的投入。

与其他减材工艺类似,CNC对材料消耗比较大。



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