煕煕姸姸
26-10-04 13:58 微博认证:数码博主 超话小主持人(Apple超话)

iPhone 17 Pro改用热锻铝金属一体成型机身,是Apple继iPhone15 Pro引入钛金属之后,又一次重大的机身架构调整,这次材质更换并非临时的营销改动,而是硬件工程、芯片、工业设计、供应链多团队经过长达两年评估、原型测试和反复权衡之后落地的工程选择。

在项目开发周期内,Tom Marieb担任硬件工程产品完整性副总裁,负责整机材料选型、可靠性标准、长期耐用性验证等相关工作。

iPhone15 Pro、iPhone16 Pro两代机型首次从不锈钢切换为钛金属中框,钛金属的优势是重量更轻,抗磕碰痕迹表现不错,但存在一个很难回避的短板,也就是导热性能偏弱。

随着A19 Pro芯片规划启动,芯片团队完成功耗仿真评估,发现如果继续沿用钛金属方案,在长时间游戏、视频编码、AI运算等高负载场景下,热量很难从机身内部向外传导,芯片会频繁触发温控降频,A19 Pro的持续性能无法充分释放,新一代影像模组体积增加、电池容量存在扩容需求,在内部堆叠空间已经接近饱和的前提下,钛金属方案很难兼顾持续性能与整机散热。

在此背景下,硬件团队提出方案,放弃钛金属分段中框,采用7000系航空级铝合金热锻一体成型Unibody壳体,边框和背部摄像平台整合为单一整体,并且将VC均热板直接激光焊接在铝制机壳内侧,利用铝合金优秀导热能力把热量扩散至整个机身外壳。

方案提出之后,Apple内部产生明显分歧,工业设计团队已经习惯钛金属带来的精致哑光质感,团队内部担心从钛金属换回铝合金,会被市场解读为产品用料降级,钛金属独特的细腻触感,是普通铝合金阳极氧化之后很难复刻的,设计团队提出铝合金材质在跌落撞击下更容易出现凹陷,一旦推向市场,用户的负面反馈风险会更高,硬件工程团队则坚持硬件设计需要优先解决散热瓶颈,这是A19 Pro性能释放的基础。

双方经过多轮内部评审,最终达成共识,保留铝合金横向拉丝工艺,重新打磨阳极氧化表面处理,尽可能缩小质感差距,优先保障持续性能。

方案敲定后,大量工程层面的现实难题逐步浮现,首当其冲的是热锻带来的金属残余应力问题。

7000系铝合金强度高,但在万吨压力热锻成型过程中金属晶粒重新排布,壳体内部会积攒残余应力,早期原型样品锻压完成后壳体外观平直度达标,但是在将VC均热板激光焊接到壳体上时,焊接产生的局部高温会释放内部应力,造成壳体轻微扭曲、摄像平台倾斜,微米级的形变就会影响屏幕、摄像头、内部元器件的装配精度。

Tom Marieb的材料可靠性团队花费数月时间调试工艺,放弃单次快速锻压的方案,采用分段加温、多次锻压的工艺让金属晶粒分布更加均匀,锻造完成之后增加长时间恒温时效处理缓慢释放残余应力,反复迭代多组工艺参数,最终解决焊接形变的问题,保障壳体装配精度。

跌落与长期使用可靠性的平衡,钛金属受到撞击更多留下划痕,而7000系铝合金在边角受到冲击时更容易出现凹陷变形,Apple内部可靠性测试标准远高于行业通用标准,包含多角度自由跌落、边角单点撞击、砂石摩擦、高低温循环老化等场景。

为提升壳体抗冲击能力,材料团队微调7000系合金内部微量元素配比,在保留高导热能力的前提下提升材料韧性,同时做壳体壁厚梯度设计,边角应力集中区域适度加厚,机身平板区域减薄控制重量,在重量、散热、结构强度之间寻找平衡点。

整套测试持续数月,多个原型版本达不到内部标准,团队甚至反复评估是否回归钛方案,最终依靠材料配方与结构优化达到Apple内部的可靠性门槛。

核心挑战是一体金属壳体的天线信号,传统钛金属机型依靠壳体上的塑料隔断划分天线区域,而iPhone17 Pro是连续一体铝壳体,完整金属结构会产生电磁屏蔽,影响蜂窝网络、Wi-Fi、蓝牙信号。

结构工程师没有使用外露塑料隔断,为保全机身外观的一体观感,选择在壳体内侧加工隐性隔离槽,填充高频透波复合材料,壳体外表面保持完整无缺口。

团队在电磁暗室开展数千次信号测试,调整隔离槽位置、厚度与角度,在不破坏壳体刚性的前提下保证无线通信性能不受明显衰减,这套天线集成方案直接布置在机身四周,也是Apple当时信号规格最高的天线系统。

表面工艺的打磨同样耗费大量时间,普通铝合金阳极氧化容易出现拉丝纹理不均匀、边角氧化膜磨损发白的问题,表面工艺团队重新设计拉丝走刀路径,统一拉丝纹理的间距,优化阳极氧化膜层厚度与封孔工艺,做出细腻均匀的横向拉丝效果,尽可能拉近与钛金属的手感差距。

机身采用50%再生铝合金材料,还要兼顾再生铝带来的材质一致性控制,进一步提升工艺管控难度。

供应链量产落地阶段,代工厂此前没有生产这种带背部摄像高台、异形曲面一体化热锻铝坯的成熟产线,试产初期良率偏低,锻压过程容易出现内部微裂纹、壁厚不均等缺陷。

Apple供应链团队长期驻厂,和代工厂一起开发大型专用锻压模具,持续调试锻造、CNC精铣、抛光、阳极氧化整条产线,不断优化工艺参数,逐步将良率提升到可以大规模量产的水平。

历经两年多原型迭代、内部方案博弈与工艺调试,iPhone17 Pro的热锻铝一体机身正式落地,这套结构借助铝合金优秀导热能力,配合激光焊接VC均热板大幅改善A19 Pro长时间高负载下的散热表现,实现芯片持续性能提升,背部一体成型的摄像平台腾出更多内部空间用来放置更大容量电池。

当然取舍客观存在,铝合金抗凹陷能力弱于前代钛金属,这也是产品设计中必须接受的权衡。

这套项目沉淀的热锻成型、金属应力调控、合金配方、内置隐性天线等工程经验,后续也应用在超瓷晶面板2、iPhone Duo折叠设备铰链的研发当中。

Apple官方对外介绍产品时不会单独点名个人,只标注由Apple硬件工程团队完成设计,在整个项目周期里,Tom Marieb带领材料与可靠性团队负责验证机身耐用性,是这套硬件方案落地的关键负责人。

发布于 浙江