На останній презентації компанія Apple показала відразу кілька дивовижних роликів про те, як виробляються новенькі годинник ? Watch. Вони так сильно вразили промислового дизайнера Грега Кеніга (Greg Koenig), що він дуже докладно описав у своєму блозі практично всі процеси, побачені в цих двохвилинних відео.

Золото

Золото завжди було не зовсім відповідним металом для годин: його низький межа плинності і викликана цим пластичність погано поєднуються з величезними навантаженнями, які з дня у день відчувають звичайні наручні годинники. Століттями спершу алхіміки, а потім і металурги створювали сплави чистого золота майже з усіма металами з періодичної таблиці Менделєєва в надії усунути ці недоліки.

Експерименти тривають і досі — стандартне 18-каратне золото, зазвичай використовується для подібних продуктів, надає виробникам надзвичайну гнучкість і дозволяє створювати інноваційні сплави. Незмінним у них залишається масова частка чистого золота (75%-079,99%), а от решта відсотки кожен використовує по-різному.

Будь-який поважаючий себе виробник, бажаючи заволодіти конкурентною перевагою, розробляє власну формулу. Наприклад, для виробництва сплавів за запатентованою «рецептурою» Rolex побудував окремий ливарний завод в своєму комплексі в План-лез-Уат. Hublot останнім часом активно рекламує композитний керамічний сплав «Magic Gold», який (за словами виробника) більш довговічний, ніж інші альтернативи на ринку. Apple також нещодавно запатентувала власний метод виробництва 18-каратного золота — воно відповідає стандартам, але при цьому значно міцніше і легше.

Тим не менш, для першого покоління ? Watch Edition компанія, схоже, вирішила обійтися без революційної алхімії і обмежилася інноваційним процесом холодної деформації, щоб отримати сплав, який в два рази міцніше типового 18-каратного золота, використовуваного іншими виробникам дорогих годин. Відеоролик під назвою «Gold» починається з показу звичайного, нехай і красиво знятого процесу формування сплаву, проте вже на 75 секунді стає набагато цікавіше.

Зміцнення за допомогою холодної деформації є одним з тих нелогічних промислових процесів, де небажаний аспект металу перетворюється в його перевага. Золото в злитках володіє практично ідеально рівної кристалічною решіткою. Але Apple збирається впровадити в цю решітку дефекти, які також відомі, як дислокації. Дуже вибірково і контрольовано, щоб обмежити кількість точок в решітці, де в майбутньому може виникнути деформація. І навіть якщо вона виникне, то не зможе прогресувати далі.

Ви можете поекспериментувати з цим властивістю самостійно: візьміть звичайну металеву скріпку і починайте згинати вперед-назад. Через якийсь час ви помітите, що зробити це стало складніше. В кінцевому підсумку ви створите так багато дислокацій в металі, що скріпка переломиться навпіл, але до цього моменту ви упрочните дану частину скріпки з допомогою холодної деформації. А тепер уявіть, що може зробити Apple з допомогою найсучаснішого обладнання. Тільки замість скріпки вона використовує злитки золота вартістю 50 тис. доларів.

На відео Apple починає обробку злитків на високотехнологічному фрезерному верстаті. Звичайне лиття не дозволяє компанії досягти рівня точності, необхідного для наступного кроку, і цей верстат дозволяє їй контролювати розміри злитка в межах 0,01 мм Подібний рівень точності необхідний, тому що будь-які зміни поверхні злитка здатні вплинути на міцність корпусу в кінцевому підсумку.

Швидше за все, холодна деформація передбачає використання роликового преса. Це в деякому роді нудний процес, під час якого матовий золотий брусок рухається між двома роликами, стаючи тонше на мікрон з кожним проходом. В результаті Apple отримує злиток 18-каратного сплаву золота з контрольованими рівнем міцності і заданою товщиною.

У відео, швидше за все, пропущено кілька наступних кроків, під час яких спресовані злитки перетворюються на заготовки, початківці віддалено нагадувати корпус ? Watch. Спочатку у заготовок видно рівні, гострі краї і сліди первісної обробки, але вже через кілька секунд (ультразвуковому сканері) вони дуже акуратно скошені. На думку автора, це виглядає трохи дивно: навіщо отримувати заготовку з одного фрезерного верстата і обробляти фаски в іншому? Цілком ймовірно, компанія дещо змінила виробничий процес, щоб він виглядав під час зйомок більш переконливо.

На кадрі вище заготовки занурені резервуар для ультразвукового тестера. З його допомогою Apple шукає пустоти чи дислокації в сплаві, які при певній деформації можуть привести до поломки або появи дефектів на поверхні. Подібний рівень досліджень в деякому роді надлишковий, і більшість виробників годин (за винятком Rolex) їх не проводять. Як правило, подібним чином тестуються лише сильно навантажені медичні імплантати та обертові компоненти авіаційних двигунів — цей крок потребує не тільки багато часу, але і величезні витрати на виробництво спеціального обладнання.

Далі заготовка потрапляє в наступний фрезировальный верстат з ЧПУ і кріпиться за центральне отвір до обертового елемента, а спеціальна фреза обробляє краї і створює скруглення. Швидше за все, цей верстат — 5-осьовий, а значить, з його допомогою вирізаються інші отвори і поглиблення під кнопки, коліщатко Digital Crown, динамік і мікрофон.

У ролику миготить Digital Crown, на який верстатом наносяться зарубки. Можна з упевненістю сказати, що коліщатко вже пройшло через процес полірування, оскільки зворотний порядок дій стер би зарубки. А адже вони повинні бути рельєфними, щоб людина могла управляти коліщатком кінчиком пальця.

На жаль, Apple вирішила не показувати нам виробництво компонентів застібки, хоча ці процеси не менш цікаві, ніж створення корпусу. Враховуючи складність поверхні ремінця Modern Buckle, Купертіно може стати першою компанією, яка використовує спеціальні траєкторії руху для обробки компонентів і додання їм форми. Але найбільше захоплення викликає те, що Apple здатна виробляти такі компоненти у величезних кількостях і з дивним якістю, застосовуючи відносно прості верстати зі складними програмами, поряд з екструзією і штампуванням.

Відео «Gold» закінчується кадрами ручної поліровки корпусу ? Watch. В інших виробничих роликах видно, що Apple є справжнім експертом у сфері автоматизованої полірування всього і вся, тому важко сказати, чи будуть моделі Edition поліруватися вручну повністю або тільки в самому кінці — як «фінальних штрихів».

Нержавіюча сталь

Нержавіюча сталь використовується для виробництва переважної більшості якісних годинників у світі. Як і у випадку з 18-каратним золотом, Apple вирішила не винаходити велосипед і не використовувати пропріетарний сплав (ви ще пам’ятаєте про Liquidmetal?). Замість цього компанія працює в межах стандарту ASM 316L — цей матеріал більш широко відомий, як «хірургічна неіржавіюча сталь». Нержавіюча сталь стандарту 316L часто використовується для медичних інструментів, імплантатів та обладнання для харчової промисловості, оскільки готова продукція не «стирається».

З цієї ж причини 316L є найбільш поширеним сплавом в годинникової індустрії. Але є ще один важливий момент: алергія на нікель. Виробники годин протягом багатьох років використовують саме цей стандарт, щоб знизити вплив даного металу на людину. Компанії на зразок Rolex і Omega навіть спеціально видозмінювали складу своїх сплавів і технологічні процеси, щоб найчутливіші алергіки не відчували впливу нікелю. Цілком ймовірно, Apple також приділила цьому питанню особливу увагу.

Як і попереднє відео, процес виробництва в ролику «Stainless» починається з виплавки сталі в ливарному цеху. По мірі підвищення в’язкості розплавлений метал, що виходить через нижню частину тигеля, формується в прямокутні блоки і згодом твердне. Цей процес вимагає ретельного контролю, щоб болванки мали належну структуру і міцність. Apple повинна розрахувати точний склад сплаву в тиглі, а також визначити точні параметри температури і твердості.

На жаль, скритність компанії з Купертіно не дозволяють їй показати, швидше за все, самий унікальний і важливий крок у виробництві годин — холодну ковку. Під час цього процесу металева заготовка поміщається між двома надзвичайно твердими сталевими матрицями, що формують остаточний вигляд виробу. Після чого молот — основна частина преса — вдаряє по верхній матриці з силою, еквівалентної десяткам тисяч тонн.

При такому тиску відбувається так звана «пластична деформація» металу, в результаті чого він згинається, стискається і буквально розтікається по матриці, заповнюючи всі її порожнини. Для складної або високоточною штампування застосовуються кілька матриць з поступово збільшується глибиною порожнин, щоб більш ефективно надавати матеріалу бажану форму.

В результаті холодної ковки виходить практично готова деталь, якої не вистачає додаткових порожнин, кишеньок і каналів — зробити їх здатні лише верстати з ЧПУ. Чому Apple використовує холодну ковку? Як видно на малюнку вище, на відміну від лиття або механічної обробки кування зберігає цілісність кристалічної решітки, що забезпечує матеріалу виняткову міцність. Де-факто цей процес є стандартом для створення найбільш міцних компонентів.

Далі ми переходимо до процесу обробки трьох заготовок на 5-осьових верстатах. Кування має не найбільшою точністю, тому подібні дії просто необхідні. До того ж, якщо придивитися до заготівлі праворуч, можна помітити, що у верхній частині знаходиться фаска з металу у формі квадрата. Ймовірно, за неї буде «хапатися» затиск верстата при подальшій обробці.

Тепер Apple показує фрезерування отворів під бічні кнопки і коліщатко Digital Crown під дивними кутами. Фахівці можуть відзначити, що компанія не використовує для вирізання бічних кнопок повнорозмірний різець — менша фреза працює повільніше, але забезпечує набагато більш якісний результат обробки поверхні.

Показ виробництва корпусу з нержавіючої сталі закінчується улюбленим процесом Apple — роботою координатно-вимірювальної машини (CMM). Це пристрій чимось схоже на верстат з ЧПУ, тільки замість фрези у нього рубіновий наконечник, який запрограмований на збір надточних даних по всіх контрольних точках. Ці дані машина порівнює з оригінальною CAD-моделлю, після чого може автоматично відсіяти неякісну деталь, відстежувати зміни розмірів протягом всього виробничого циклу (у найбільш складних випадках) і обмінюватися інформацією з фрезерними і токарними верстатами для компенсації різниці.

Крім цього Apple приділила велику увагу процесу автоматичної полірування. Це зрозуміло, враховуючи величезні витрати часу і грошей на обладнання. Також показано кілька ремінців і ще один цікавий процес нанесення «блискучого вуглецевого шару, схожого на алмаз». Компанія завжди дуже ретельно підбирає формулювання, тому можна з великою впевненістю сказати, що мова йде про покриття Tungsten DLC.

Це дуже міцний і неймовірно тонкий шар вольфраму, який наноситься на поверхню деталі у вакуумній камері. Аналогічна процедура застосовується для обробки більшості дорогих годин, ножів та різальних поверхонь інструментів. Дане покриття вважається надзвичайно міцним, хоча існують аналоги, що перевершують його.

На жаль, виробництва ремінців приділено надто мало уваги, тому нічого зрозумілого сказати про ці процеси не можна.

Алюміній

Безумовно, Apple є головним світовим експертом в серійному виробництві високоточних алюмінієвих компонентів. Тому немає нічого дивного в тому, що компанія застосовує для ? Watch Sport практично ті ж самі методи, що й для виробництва iPhone, додавши до них деякі новими прийоми, які ми раніше не бачили.

З моменту випуску оригінального MacBook в unibody-корпусі, Apple використовує алюміній в достатньому обсязі, щоб розробляти власні специфікації для сплавів з жорсткими допусками. Але компанія виразно не намагається створити «кращий» алюмінієвий сплав — комерційна промисловість десятиліттями працювала над стандартами, здатними задовольнити найрізноманітніші побажання. Швидше за все, Apple просто оптимізує їх для конкретного виробничого процесу.

У випадку з ? Watch інженери компанії відмовилася від 6000 серії сплавів (з магнієм і кремнієм) на користь 7000 серії на основі цинку. Найближчими комерційними еквівалентами є алюмінієві сплави 6061 (найпоширеніший у світі виробничий матеріал) і 7075 — порівняння між ними дуже точно описано Джонатаном Айвом: «спеціально розроблений сплав, який на 60% міцніше, але такий же легкий».

Давайте насолодитись моментом і поспостерігаємо за самим видовищним процесом плавки металу з коли-небудь знятих. Ми бачимо, як повз печі проїхав вилочний навантажувач, після чого розплавлений алюміній красиво розтікається у відкриту прес-форму з множинними отворами для виробництва циліндричних зливків. Тоді ж Айв згадує про процесі загартування, припускає нагрівання та охолодження, дозволяють вирівняти молекулярну структуру металу.

Apple застосовує екструзію для створення оброблених компонентів приголомшливою складності і завжди справлялася краще всього з маленькими деталями, які часто залишаються недооціненими (наприклад, пульт від Apple TV або Magic Trackpad). Для ? Watch Sport використовується та ж сама технологія — ми бачимо дві смужки алюмінію, які виходять з екструдера з округленими краями і практично бездоганною поверхнею (і це вражає!). Далі смужки розрізаються на заготовки, тестуються CMM-машиною з рубіновим наконечником, про яку ми говорили раніше, і спрямовуються на наступний етап обробки — верстат з ЧПУ.

Незважаючи на невеликі відмінності в затискних пристосуваннях і ріжучих інструментах, процес машинної обробки для всіх 3 металів ? Watch практично не відрізняється. У цьому випадку Apple також застосовує 5-осьові верстати, але також показує ще один цікавий, хоча і далеко не найпоширеніший процес серед інших виробників. Мова йде про «художньої різьби» лазером по металу, в якій компанія з Купертіно є безумовним світовим лідером. Ми двічі її побачимо в ролику «Aluminiun», але більше всього вражає момент на зображенні нижче.

Як правило, звичайна машинна обробка залишає невеликі крайки на краю металу, відомі як «задирки». Часом їх товщина не перевищує 0,05 мм, але вони є головною проблемою за весь час існування цієї технології. Зазвичай їх можна прибрати вручну, за допомогою крихітних інструментів, шліфування піском або інших процесів, кожен з яких володіє різними вадами.

Але Apple для боротьби з задирок та іншими дефектами машинної обробки вирішила використовувати лазер. На відео прекрасно видно, як лазер миттєво зрізає зайву кромку алюмінію на внутрішній стороні корпусу і робить другий, більш інтенсивний прохід для досягнення кращого результату. Це воістину дивний трюк. Браво, інженери Apple!

Але ще більше захоплення викликають стандарти фінішної обробки алюмінію. Жодна компанія у світі не дотягує до рівня Apple в цьому процесі. Одним з ключових факторів настільки високої якості є ідеально полірована поверхня. Щоб домогтися такого результату вам знадобиться або придбати дороге обладнання, порівнянне за рівнем з верстатами з ЧПУ, або платити астрономічні суми за ручну полірування ваших компонентів і змиритися з тим фактом, що відсоток браку буде не менше 10%.

У ролику видно, що корпус для ? Watch Sport фіксується в полірувальної машини за аналогією з моделлю їх нержавіючої сталі. Головною відмінністю є відсутність захисту для бічних кнопок і коліщатка Digital Crown. Причина проста — бічні грані не піддаються машинній обробці, оскільки компанії вдається добитися ідеального скруглення вже на процесі екструзії. Це ще один привід для захоплення, дивлячись на обсяги виробництва алюмінієвих деталей і здатність компанії екструдувати метал у відповідності з найвищими світовими стандартами.

Далі Apple пропускає чудово відполіровану поверхню через автоматизовану лінію для абразивного полірування. Обертові сопла з множинними отворами можуть обробити самі затишні куточки корпусу, дозволяючи добитися ідеально рівною, матовою текстури.

Нарешті, після обробки верстатами, лазерами і декількома видами полірування корпуси направляються на анодування. Якщо ви пам’ятаєте, на початку статті йшлося про нелогічних промислових процесах, які використовують слабкі сторони матеріалу і перетворюють їх на сильні.

Анодування — це ще один із таких процесів. За аналогією з тим, як на сталі з’являється іржа після взаємодії з повітрям, на алюмінії в результаті окислення утворюється нерівна, світла плівка. Процес анодування дозволяє з допомогою електрики і хімії створити більш товстий оксиду алюмінію на поверхні деталі.

Однак на відміну від іржі, окислений алюміній приносить величезну користь: контрольований і рівний шар захисної плівки здатний зробити поверхню дуже міцною і стійкою до подряпин. Більш того, цей шар завдяки відповідною структурою у формі бджолиних сот може бути пофарбований практично в будь-який відтінок.

В кінці відео Apple відкриває нам ще один виробничий секрет: на відміну від моделей з нержавіючої сталі і золота, де зубці Digital Crown робляться за допомогою фрезерних верстатів, для обробки коліщатка алюмінієвих годин компанія знову застосовує лазер. Показане коліщатко вже пройшло всі процеси полірування, але складно сказати, зазнавало воно анодуванню чи ні. Цілком ймовірно, Digital Crown із золота і нержавіючої сталі обробляються на верстатах, оскільки відбивна здатність полірованої поверхні не сумісна з лазером.

Ще кілька спостережень

Якщо уважно переглянути всі ролики, можна помітити, що внутрішня структура золотих ? Watch Edition відрізняється від інших годин. Складно сказати, з чим це пов’язано. Можливо, таким чином компанія намагається надати жорсткість конструкції або видаляє трохи золотого сплаву, щоб зменшити вагу моделі.

Також в інтернеті обговорюються чутки про наявність 6-пинового діагностичного порту. Він добре видно на відео «Aluminum», але до початку продажів ? Watch ми не дізнаємося, чи залишиться він в споживчій версії чи ні. Є припущення, що даний порт залишиться в моделі Sport.

У відповідності з останніми тенденціями, Apple, швидше за все, намертво приклеїть електронну «начинку» до корпусу, тому даний порт може стати в нагоді компанії для діагностики неполадок, перш ніж вона вручить клієнту новий гаджет, а несправний — просто утилізує. Але у випадку з більш дорогими моделями набагато легше замінити дефектну начинку (у випадку з механічними годинниками зазвичай так і роблять).

Також Джонатан Айв, читаючи закадровий текст, часто згадує слово «турбота». Це досить дивне слово, яке складно застосувати у відношенні до ручної праці або класичного «майстерності». Йому також не притаманні якість або точність японського автопрому або німецького виробника обладнання. У даному контексті «турбота», швидше за все, передбачає повагу до сировини та кінцевого результату, і те, наскільки складно пов’язати ці дві ланки виробничого ланцюжка.

Apple могла піти по стопах конкурентів і значно спростити виробництво годинників, відмовившись від зміцнення золотого сплаву, холодного деформування або обробки алюмінієвої поверхні лазером (все одно крім iFixit ніхто всередину годин не загляне). Але тоді вона нічим би не відрізнялася від інших компаній на ринку.

Подібні процеси могли бути опрацьовані тільки найкращою командою, здатною для досягнення якісного результату зробити набагато більше, ніж потрібно. Тільки так Apple може конкурувати з компаніями, що володіють віковим досвідом у виробництві годин.