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    从苹果的工业设计与制造理念看玻璃机身的未来发展趁势之一

    发布: 江苏省硅酸盐学会 人气:435 次 时间:2018/7/12 16:53:14 关闭
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    从苹果的工业设计与制造理念看玻璃机身的未来发展趁势

    ——5G风口之机身材料革命系列之一

           智能手机双玻璃机身的行业需求,最大的动力基本上来源于智能手机的天线信号收发效率提升。其中苹果为了解决iPhone4的“天线门”事件影响,在升级版的iPhone4S上采用双玻璃机身来解决信号无故被遮挡引发最基础通信功能的严重缺陷,从而造就了一款影响深远的智能手机经典设计。

    “天线门”影响了iPhone手机的机身材料选择与设计

    在2010年6月24日iPhone4发布的数个小时后,就有美国网友在专业论坛上发布消息,称这款号称“改变一切”的全新智能手机居然在最基本的通信问题上存在巨大缺陷,iPhone4引以为傲的边框天线设计在用户用手紧握手机的时候,其移动网络的信号就会在数分钟内完全衰减到无法通话的水平。

    苹果公司独具匠心地将iPhone 4的手机天线和边框整合在一起,外壳采用新型玻璃和不锈钢材料,这种不同寻常的设计让iPhone 4更优雅漂亮。 但是,iPhone 4却在一个最基础的技术上存在一个明显缺陷,即用户一旦紧握手机,(事实上是不小心握到了边框天线隔断白带处旁通了边框,与不锈钢机壳一起形成了天线屏蔽罩效应)就会导致iPhone 4信号接收质量下降。

    在iPhone 4S发布会上,苹果高管仅仅用了一句话来谈到这个问题,指出iPhone 4S机身外配置有双天线,相互之间可以进行智能的信号切换,从而保证手机传输和接收数据的能力,并防止通话中断。

    实际上,苹果在iPhone 4S的另一个重大的变化,就是采用了双玻璃机身设计,这种变化虽然没有彻底解决天线信号衰减难题,但是与同样设计的iPhone 4相比却得到了显著的改善,加上苹果把天线设计由三段的单天线设计变更为四段的双天线智能工作设计,也防止了用户不小心误触到边框天线隔段白带处的难题。

    事实上,iPhone 4S并没有完全信任玻璃机壳,为了防止玻璃的防意外跌落破碎,影响手机的使用寿命及意外事帮的发生,苹果只是在塑料机壳的外面,贴了一层薄玻璃。不过当到iPhone 5手机时代,苹果的双天线设计进一步,为了支持4G LTE多天线系统,iPhone 5金属后背采用三段式设计,上下两部分是陶瓷和玻璃,这也是为防止金属屏蔽电磁波,外观设计必须做出的妥协。当然,为了保证手机的玻璃的防意外跌落破碎影响手机的使用寿命及意外事帮的发生,苹果只是在边框的天线隔段白带处两端上采用了小面积陶瓷和玻璃。

    “无模具方案设计”的引入,彻底改变了智能手机机身行业

    苹果从iPhone 5开始在智能手机上采用“无模具设计方案”,也就是结构器件能用CNC数控车床加工的结构件,全部不再采用过往的开模注塑、冲压等工艺,这样一来即节省了大量的前期模具开发费用与公差适配时间,二来也能更灵活的设计出自己的产品。即便是iPhone 5C的机壳是采用塑料材质,苹果最后的尺寸仍要求采用CNC数控车床来加工完成。

    到了iPhone 6\ iPhone7时代,苹果以全金属机身引领了整个智能手机市场,苹果把手机边框的隔段白带工艺扩展到了整个手机壳上下两部分,把手机机壳分隔开来,留出上下两部分天线信号通路部分。这种设计的好处是苹果的机身一体完整性很为,即让天线信号不受影响,也为苹果手机尺寸变大后的使用寿命打下了基础,同时也让苹果手机能更好的处理防水问题。

    到了iPhone 8以后的阶段,苹果为了实现无线充电功能,同满足4G+网络和双通路WIFI与新的蓝牙标准,苹果再次借鉴iPhone 4以前的天线摆放位置,把一些天线从更窄的边框内侧位置,恢复到上、下小主板位置上,这时全金属机身设计也无法满足手机天线信号通路和无线充电信号通路的要求了,要么在所有的天线信号溢出部分切割金属,嵌入非金属材料如玻璃和陶瓷,要么全部改用其它的非金属材料如玻璃和陶瓷。

    不过苹果在iPhone 8以后的机壳设计上,还是遵循了iPhone 4S的设计思路,也就是在内衬的不锈钢片上加工出所有的结构部位,并掏空了天线信号和无线充电信号通路部分,再在外面贴上一层2.5D薄玻璃。

    由于当前的玻璃和陶瓷两样非金属材料加工,大部分都采用了CNC数控机床来实现,与苹果后面所推崇的“无模具方案设计”理念十分符合,所以苹果对于金属和非金属的材料先择,并没有太大的排斥,能吸引它的最大问题在于,是否能实现“性能领先!”“性能领先!”

    国产手机从4G时代开始,全面复制苹果的设计思路

    智能手机进入4G时代后,由于对手机各部分的材料与性能测试变得越来越严格,很多国产手机已经没有技术、精力、成本再来进行庞大的元器件测试工程工作。加上在移动互联网的高速发展下,智能手机消费也进入了爆品快销时代,直接复制结构设计ID,不但可以快速吸引到消费者的注意力,进而进入比价性价比模式,还能省去很多不必要的研发成本和品质风险。

    特别是从苹果进入全金属机身时代后,苹果手机的“无模具方案设计”理念,不但极大的降低了智能手机的设计开发难度,可以根据市场信息,随时更改智能手机的结构设计,还节省了大量的模具设计成本、结构设计成本、元器件库存成本与品质管控成本。当然,还有一个最主要的原因,就是加快了智能手机的上市速度,可以更快的占领市场先机。

    因此,无模具设计方案理念在智能手机广泛推广之后,CNC数控加工出现空前的繁荣,面向3C行业的CNC数控车床市场保有量也从2012的不到5万台,增长到了2017年的25~28万台以上。而传统的金属压铸行业和塑料注塑行业,经过了不到三年的行业转换,就基本上已经被CNC数控加工行业全面打残,从整个智能手机产业链中退出。行业创新大周期轮动到玻璃机身­,机壳、盖板、镜头厂商纷纷涌入。





     
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