2025首個3D列印Apple Watch！完整製作工序大公開

2025/11/19 編輯｜詹筱苹

2025年9月Apple推出Apple Watch Ultra 3和Apple Watch Series 11鈦金屬錶殼，都是以100%再生航太級鈦粉末3D列印製成，這讓錶款比前一代減少一半的原物料使用量，2025年因為這項新3D列印製程，可節省超過400公噸的原鈦材料，這也是為達成Apple 2030足跡碳中和目標，再邁進一大步。

▍為什麼Apple要使用3D列印製作？

3D列印是堆積、而非傳統切削製成，可以大幅減少原料消耗。在3D列印的積層製程中，物件會一層又一層堆疊成形，直到最接近所需的最終形狀。傳統上，鍛造零件的加工是減材製程，需要將大量材料切削去除。這項轉變讓Ultra 3和Series 11的鈦金屬錶殼能比前一代減少一半的原物料使用量。不要小看減少50%，代表用原本製作一只錶殼的材料，現在可以做出兩只。Apple推估，光是2025年，這項新製程就可節省超過400公噸的原鈦材料。

▍3D列印製作難在哪？

2025年所有Apple Watch Ultra 3和Apple Watch Series 11鈦金屬錶殼，都以100%再生航太級鈦粉末3D列印製成，在以往被認為是不可能的。Apple Watch Series 11的拋光鏡面處理必須完美無瑕。Apple Watch Ultra 3也必須維持耐用且輕量的特性，滿足日常探險者的需求。兩者也都必須在不犧牲效能的前提下，更加環境友善，並採用相同或更高品質的材料。

▍Apple Watch 3D列印是怎麼做到的？

從俯瞰角度，一排排方塊從地面凸起，就像白色的樂高摩天大樓，日以繼夜地運作。這些就是為Apple Watch Ultra 3和Series 11建構鈦金屬錶殼的 3D 列印機。

Step①｜3D列印

每台機器都配備一個內含六支雷射的檢流計，六支雷射會同時運作，反覆堆疊超過900層，以完成一個錶殼。但在列印開始前，原鈦必須先霧化成粉末，而這個過程需要調整其中的含氧量，以降低鈦在受熱時容易爆炸的特性。Bergeron 表示「這是最尖端的材料科學。」

Manjunathaiah 解釋「粉末必須是50微米大小，就像非常細的沙子。雷射打在粉末上時，含氧與否會讓它的行為完全不同。所以我們必須找出如何讓含氧量保持在低水準。」Bergeron補充「將每一層精準控制在 60 微米厚，也就是說，要非常細緻地將粉末推展開來。我們必須速度盡快，以便達到量產；同時又要在操作上盡可能慢，以確保精準。這讓我們得以顧及效率，同時達成設計方面的要求。」

為Apple Watch Ultra 3和Series 11建構鈦金屬錶殼的3D列印機。圖｜Apple

Step②｜粗略除粉

列印機完成作業後，操作人員會先將多餘的粉末從成形板上以真空方式吸除，這個步驟稱為粗略除粉 (rough depowdering)。由於列印的成品已接近錶殼所需的最終形狀，包含所有連接處，因此粉末仍可能殘留在錶殼的細縫與角落中。在精細除粉 (fine depowdering) 階段，超音波振動器會協助將這些殘留粉末完全清除。

（左）列印機完成作業後，操作人員會將多餘的粉末從成形板上以真空方式吸除，這個步驟稱為粗略除粉rough depowdering（右）在精細除粉fine depowdering階段，會使用超音波振動器，將殘留在錶殼細縫與角落中的額外粉末清除。圖｜Apple

Step③｜分離singulation

一條細細的帶電金屬線會將各個錶殼鋸切分開，同時會噴灑冷卻液，以維持切割過程中的低溫。接著，自動光學檢測系統會測量每個錶殼，檢查其尺寸和外觀是否精準無誤。這是最終的品質檢查，確保錶殼已準備好進入後續的最後加工。

接著，在分離singulation階段，一條極細的金屬線會將所有零件從成形板上分離。圖｜Apple

Step④｜組裝零件＋測試

Bergeron表示「機械工程師大概是世界上最厲害的拼圖高手。他們必須把所有在最終組裝時要放進錶殼的東西，包括電路板、顯示器、電池......等等，全部安排得剛剛好能放入。我們會在過程中反覆測試，確認手錶可正常運作；接著加入軟體，運行一段時間，確保所有功能都符合我們的要求。」

3D列印所帶來的另一項重要設計改良，是能在傳統鍛造工法無法加工的位置上列印紋理。對Apple Watch而言，這代表能夠改進行動網路錶款天線結構的防水製程。行動網路機型的錶殼內部有一條以塑膠填充的分隔結構，以便提供天線功能；而在金屬內側表面以3D列印製作特定紋理，使Apple得以提升塑膠和金屬之間的黏合效果。

要把這些「拼圖」組合起來，經歷了數年的旅程：從一系列示範與概念驗證開始，逐步調整整套工序，包括特定合金成分，以及列印流程本身。在先前產品世代以顯著較小的規模進行測試後，團隊對處理加工鈦金屬的獨特挑戰充滿信心。