iPhone十周年:从CMF(颜色、材料、工艺)看苹果如何改变世界!

摘要: 4分钟看iPhone十年进化史

12-11 06:28 首页 材料馆


 4分钟看iPhone十年进化史 :

”被乔布斯改变了的世界“



2007年1月9日,苹果召开了第一代iPhone的发布会,已故的苹果CEO乔布斯当时对它的介绍是外形像一个胖墩,“大屏幕的iPod”是它的主要卖点。

在iPhone诞生之前,很少有人接触过这种全触摸式屏幕的手机,用乔布斯当时的话说,这款产品比其他手机领先5年。


乔布斯手持初代iPhone


同年6月29日,这款被称之为“上帝手机”的初代iPhone正式开售,到今天整整十年。如果说iPhone重新定义了手机,那么iPhone4 就重新定义了iPhone。

iPhone 4是苹果历史上最成功的一款手机,也是手机历史上极具里程碑意义的一款产品。iPhone 4之所以获得如此高的评价和在外在的美观不无关系,它让人们眼前一亮的是智能手机可以做得这么漂亮。

外观的漂亮从设计师专业眼光角度来看源于CMF



首先来看一下CMF定义: 

C是Color,指的是颜色;M是Material,指材料; F是Finishing,指工艺,CMF是这三个单词的缩写,CMF是基于视觉、触觉、嗅觉甚至味觉,在不同材质上的交互应用技术的研究;材料是CMF的载体,工艺是实现效果的途径,最终实现视觉、触觉、味觉甚至嗅觉等各种不同的效果体验。

苹果手机从iPhone4开始,iPhone5,iPhone6,iPhone7,iPhone8系列无不在CFM上大力创新,今天小编就从CMF的角度为大家梳理一下iPhone4到iPhone8系列手机的创新。


iPhone4/s


发布时间:2010年6月8日

外观特点:三明治夹心设计。



 C(颜色) 

黑、白两色。可以说黑、白两色成为了经典,成为多款手机必备的两种色系。



 M(材料)


苹果首次将液态金属应用于iPhone4卡针。

液态金属具有坚韧、耐刮、抗腐和可复原等特点,能被精准的切割成各种复杂的形状。采用它的产品上会在坚韧度和外观上得到很大的提升;缺点是高熔点液态金属的形成,需要极其苛刻的转换条件。材料太脆。液态金属的制备工艺限制了其在iPhone上的应用。

但苹果将美国Liquid Metal科技公司的液态金属独占使用权续约至2016年,代表着苹果对于液态金属的重视,期待iPhone7让《终结者》中“金刚不坏之身”变为现实。

* 液态金属目前主要研究机构(公司):

常州世竟液态金属有限公司,东莞帕姆蒂昊宇液态金属有限公司,Liquidmental Technologies,Inc. ,东莞宜安科技股份有限公司,中科院金属研究所,北京科技大学,中科院物理所等。




 F(工艺)


iPhone4工艺上一个显著特点是采用了CNC不锈钢边框,前后配上玻璃,让整机有了一种硬朗、坚固、简洁之美。

iPhone4 的不锈钢边框的制造难度,无论是它的结构复杂度还是加工精度,现在看来依然是顶级水平,没有超越者。

在不锈钢边框内部构造上,并没有像Touch系列一样通过点焊来实现,而是由CNC直接在边框上切削出形状,工艺复杂度可想而知。



如上图中几个红框标示处,上面那两个小框框,也就是CNC倒钩,是用来卡住手机背部那块玻璃。

中间那个是螺纹柱,要先在边框上 CNC 出一个圆凹槽,然后激光点焊焊接,这么做这个螺柱是要来固定屏幕。最下面的红色长条框是把中间的不锈钢片激光电焊连接。

最右那个是天线隔断注塑,现在看来满大街都是这样的注塑条,这个是苹果的首创,注塑材料是一种质地非常坚固的工程塑料,边框切断后通过这种注塑材料来连接,又能保证信号。

所以,现在满大街的金属边框手机都要感谢苹果在材料学方面的探索,而不是在发布会上哗众取宠说我的注塑比你更好。

iPhone4拆解图


iPhone4 的结构强度非常高,不锈钢材质本来就很坚固,然后前面板是通过螺丝固定在不锈钢边框上,玻璃背盖通过卡扣卡在不锈钢边框上,主板也依附在中间的不锈钢片上,你在 iPhone4 上面很少看到塑料件和用胶水粘合的地方。

iPhone4 对后续的手机市场影响非常巨大,以至于消费者都有了一种审美惯性,只要是前后玻璃,中间边框的手机,都觉得好看。最终是,你做到了比它更大,你做到了比它更轻,你做到了比它更薄,但再也没有谁做到了它在工艺和结构上面的水准。



iPhone5/s


发布时间:2012年9月13日

外观特点:三段式铝合金一体成型。



 C(颜色)


白色,黑色,灰色和金色。iPhone5s首次新增金色,也称土豪金,一时成为各种消费电子的潮流颜色,也继续在iPhone6系列中沿用。



 M(材料)


蓝宝石应用于摄像头和Home键以及阳极氧化铝材料用于机身。

iPhone5在镜头前增加了一片新的蓝宝石水晶镜片,能够保护镜头免受划痕和指纹的伤害,iPhone 5的镜头将拥有前所未有的顶级防护。蓝宝石水晶镜片使得在低亮度的环境下拍摄出非常清晰的照片,iPhone 5拍照效果具有突破性进展。



2013年,苹果在 iPhone5s的Home键设计中引入指纹识别功能,并以蓝宝石作为盖板,避免Home键被磨损和刮伤而影响指纹识别功能的使用。

在苹果公司的引领作用下,以及这项技术在iPhone5s上极大的认可度,其他品牌的智能手机也开始引入指纹识别功能,引爆了蓝宝石未来的发展潜力。



从iPhone5开始,苹果尝试使用阳极氧化铝材料结果就是诞生了更轻更薄、金属质感更华丽、色彩更为丰富的一代iPhone产品。


*蓝宝石主要生产企业:美国Rubicon,韩国STC,天通股份,晶盛机电,露笑科技,水晶光电,天龙光电,奥瑞德等。



 F(工艺)


iPhone5最大的进步是于把Unibody技术运用到了手机上,手机外壳全CNC加工。Unibody让机器直接变成了两个部分:屏幕和外壳。

背部的三段式,上下两部分是陶瓷玻璃,中间为铝合金,这符合了苹果追求极简的风格。同时Unibody可以让机器做得更薄,但也对机身内部构造提出了更大的要求,信号问题也更难处理。



外观上面相比4变得更加精细,这种精细体现在无处不在的高光倒角上面:边框上下边倒角、按键高光、底部扬声器孔倒角、不锈钢耳机和闪电接口倒角,甚至连底部两颗螺丝的密纹高光都不放过,这些全部通过CNC精雕实现。


背部LOGO、iPhone字样都通过特殊的阳极氧化。


跟4的不锈钢框架不一样,5的整体都是围绕着Unibody后盖来展开,这个后盖需要CNC出来安放主板、摄像头、尾插排线等细小构造,例如屏幕总成则依旧通过卡口卡在机身上,做手机的都知道,卡口是很难控制好精度的地方,大多数的做法是通过胶水解决。

iPhone5拆解图



iPhone 6/s


发布时间:2014年9月10日

外观特点:全金属一体成型设计。



 C(颜色)


灰色,银色,土豪金和玫瑰金。iPhone6s首次推出玫瑰金色,玫瑰金给人带来更奢华的感觉,一推出得到了市场的追捧和手机厂家的模仿。



 M(材料)

新的iPhone 屏幕上覆盖的玻璃盖板不再是平的,而是2.5D的玻璃,这让iPhone 6的屏幕边缘是弧形的。


 F(工艺)

跟5对比发现,iPhone6把iPhone5后背的陶瓷玻璃都剔除了,手机外观就剩两个大组件:屏幕和机身。原来这才是真正的全金属,这也是苹果追求一体性的极致体现吧。



改变风格后的iPhone,从方到圆,机身变大,做成弧形的边框利于握持。这样还不够,苹果把屏幕也要做成大2.5D与边框相匹配。

做到手机的侧面中心对称这没什么,iPhone4以来很多手机都可以做到,但是在弧形边框上要做到几乎完美对称,目前还没发现比iPhone6更好的了。



弧形边框的CNC加工难度比iPhone5的直面要更难,我觉得最难的是屏幕的弧形跟边框弧形的匹配问题,要把这条弧线做到不断层,就是弧线顺畅过度,这对于组合件来说难度太大了。



单论制造难度的话,iPhone6的难度是要大过iPhone5,它要克服信号问题,iPhone6 支持的频段比iPhone5要多,但是却把5上面的玻璃去掉了,完全的一体金属,还加入了 NFC功能,这些对机身的设计提出了严重的考验。


iPhone6拆解图



iPhone 7


发布时间: 2016年9月8号

外观设计:全金属一体成型设计。


 C(颜色)


与之前猜测的蓝色不同,苹果推出了新色系——普通哑光黑和高光钢琴黑,其外依然有银色、金色和玫瑰金色以供选择。



 M(材料)

材质依旧是铝合金。


相信不少用户都知道iPhone 6及6 Plus出现弯曲事件,早前有消息显示,苹果将会在下一代iPhone中使用最新的7000系列铝合金材料,让新产品的硬度比目前的iPhone 6及iPhone 6 Plus坚硬两倍。



苹果目前开发了一种新型仿阳极氧化金属材料,可以使外观和触感都和iPhone6相差不大,而且不会阻挡无线信号。

做法上可以在金属氧化层上覆盖非电容层,先形成一个仿金属氧化物层,再覆盖非电容层。目前MacBook笔记本就已经可以在保证金属机身的同时并做到无线连接没有信号干扰。

目前这类新材料已用于iPhone7,猜测成真,新型仿阳极氧化金属材料让iPhone6背部白条消失。


iPhone 6背部天线(图片来自bgr)



 F(工艺)


此次iPhone 7亮光黑的出现是一个突破。这项工艺是在金属机身经过CNC加工后,再直接进行打磨抛光处理,让机身背部的表面像镜面一样光滑,接着再进行阳极氧化上色,最后再在表面进行一层镀膜(类似汽车的打蜡)。不过由于是亮面,其抗刮性肯定就会大打折扣。

而实现这种新工艺也存在较大的困难。最大难点在于打磨抛光的镜面效果部分,要想驾驭这项工艺就必须得有长时间的调试和高精度的机器。

所以良品率低,成本高也就成为了这项新技术的蛋疼点!当然,随之而来的就是前期需求量大,在工艺难度高,产能有限的情况下会形成一机难求的局面。

iPhone7拆解图



iPhone 8


为了迎接iPhone诞生十周年,苹果公司将推出纪念版iphone,我们暂且叫它iphone 8。随着iphone 8发布时间越来越近,各种爆料是一波接一波,也越来越接近真相!下面我们从CMF看iphone 8。


发布时间 :预计2017年9月

外观设计:双面2.5D玻璃、不锈钢中框设计。


 C(颜色)


亮黑将会是主打色,由于外壳材质发生变化,外观也将引来重大变化,但无外乎黑、灰、黄、银、蓝、紫等颜色,相信iphone 8在这些基础色的基础上微调,让消费者眼前一亮!

最近,网上还流传白色外壳 玫瑰金中框的效果图(如下),看着养眼,如果真有的话,估计会受到女性消费者热捧!



 M(材料) 


据传iPhone8将会采用高铝玻璃外壳、不锈钢中框。


网传iphone 8玻璃前盖与后盖


和普通玻璃相比,高铝玻璃具有轻薄、耐摔、抗刮擦等特点,是手机触摸屏防护最佳材料,也成功应用于手机后盖;大家熟悉的康宁大猩猩玻璃就是高铝玻璃,相信iPhone8将会采用第五代大猩猩玻璃。


由于采用双面玻璃,对手机中框强度的要求更加严格;不锈钢材料强度比铝合金更高,可以起到最佳的防护。


网传iphone 8金属中框


 F(工艺)


2.5D玻璃的加工工艺相对成熟,主要包括:开料-CNC修边/钻孔-研磨-抛光-硬化-镭射-UV转印等。

国内知名企业有伯恩光学、蓝思科技、星星科技、正达光电、欧菲光、贵州星瑞安、科立视、华清光学、瑞必达、玳翊光学、为百科技、智诚光学、凯茂科技、三帝光学、信利光电、维达力等。

不锈钢加工和铝合金加工相似,但加工时间长。小米4的不锈钢中框制造工艺包括:锻压、CNC、抛光、喷砂、PVD上色等。其中不锈钢CNC采用了58把机床铣刀,8步CNC数控机床精密加工。先着重完成边框外形、天线隔断槽、小斜面等部分,再局部精铣出 0.6mm 的45个喇叭孔和耳机孔、按键孔。

但随着近几年国内CNC工艺技术的提升,不锈钢CNC时间将会明显减少。不锈钢加工企业有:富士康、比亚迪、长盈精密、通达集团、可成、捷普绿点、瑞声科技、钱大五金、金振源电子、锐鼎制工、劲胜精密、赫比等。




后记

苹果四代产品里,iPhone4最为坚实,iPhone5颜值最高,iPhone6更像是成熟之作,iPhone7开始受到消费者吐槽;期待iPhone 8能带给我们更多惊喜。


2017年11月2-4日,行业第一届CMF嘉年华展会将在深圳举办,同期与江南大学等机构共同举办TTF论坛、CMF大会以及多场workshop,增加CMF行业的交流机会。如果您对手机、家电、汽车等CMF感兴趣,不妨点击:苹果、华为、富士康等百团观展!这到底是一个怎样的展会?


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