apple stories
Merumuskan arah masa depan dengan inovasi casing Apple Watch titanium hasil cetak 3D
Semua berawal dari sebuah ide ambisius: Bagaimana jika teknologi cetak 3D — yang biasanya hanya digunakan untuk prototipe — bisa dimanfaatkan untuk memproduksi jutaan casing yang identik, sesuai standar ketat Apple dengan menggunakan logam daur ulang berkualitas tinggi?
“Ini bukan hanya sekadar ide, melainkan sebuah visi yang harus kami wujudkan,” kata Kate Bergeron, Vice President, Product Design Apple. “Setelah pertanyaan itu muncul, kami langsung mulai mengujinya. Kami harus membuktikan, lewat proses prototipe dan pengoptimalan berkelanjutan, serta pengumpulan banyak data, bahwa teknologi ini sanggup mencapai standar kualitas tinggi yang kami tetapkan.”
Tahun ini, semua casing Apple Watch Ultra 3 dan Apple Watch Series 11 titanium dicetak 3D dengan menggunakan serbuk titanium kelas dirgantara 100 persen daur ulang, sebuah pencapaian yang sebelumnya dianggap mustahil dilakukan dalam skala besar. Semua tim di Apple mendukung penuh ambisi ini. Kualitas polesan pada Series 11 harus berkilau. Ultra 3 harus tetap tangguh dan ringan agar sesuai dengan kebutuhan para petualang sehari-hari. Keduanya juga harus lebih ramah lingkungan tanpa mengurangi performa, dan harus menggunakan material dengan kualitas yang sama atau lebih tinggi.
“Di Apple, semua tim berkomitmen teguh terhadap lingkungan,” kata Sarah Chandler, Vice President, Environment and Supply Chain Innovation Apple. “Kami tahu cetak 3D adalah teknologi yang punya banyak potensi untuk menghemat material, dan ini sangat krusial untuk mencapai target Apple 2030.”
Apple 2030 adalah tujuan ambisius perusahaan untuk menjadi netral karbon di semua lini operasionalnya pada akhir dekade ini, yang mencakup rantai pasok manufaktur dan penggunaan produknya sepanjang masa pakai. Saat ini, semua listrik yang dipakai untuk membuat Apple Watch sudah berasal dari sumber energi terbarukan, misalnya angin dan matahari.
Menggunakan proses aditif pada pencetakan 3D, lapisan demi lapisan dicetak hingga suatu objek mencapai bentuk akhir yang sedekat mungkin dengan bentuk yang dibutuhkan. Dahulu, proses mesin untuk komponen tempa itu bersifat mengurangi material, di mana sebagian besar bahannya harus dipotong. Perubahan ini memungkinkan casing Ultra 3 dan casing titanium Series 11 hanya menggunakan separuh bahan baku dibandingkan generasi sebelumnya.
“Penurunan 50 persen itu pencapaian besar sekali — berarti dari material yang dulunya dipakai untuk satu jam tangan, sekarang bisa dipakai untuk membuat dua,” jelas Chandler. “Kalau dipikirkan dampaknya, penghematan yang didapatkan untuk planet ini sangat besar.”
Secara keseluruhan, Apple memperkirakan proses baru ini akan menghemat lebih dari 400 metrik ton titanium mentah untuk tahun ini saja.
Selama dekade terakhir, Apple telah bereksperimen dengan pencetakan 3D, seiring dengan mulai pesatnya perkembangan industri tersebut. Di laboratorium rumah sakit, para dokter menggunakan prostetik dan organ buatan yang dicetak 3D pertama, dan bahkan di luar angkasa, para astronot menemukan betapa cepat dan mudahnya mencetak 3D peralatan penting saat berada di Stasiun Luar Angkasa Internasional.
“Kami telah memantau perkembangan teknologi ini dalam jangka waktu yang lama, dan kini prototipenya semakin mencerminkan kualitas desain yang kami inginkan,” kata Dr. J Manjunathaiah, Senior Director, Manufacturing Design for Apple Watch and Vision Apple. “Tujuan kami selalu sama, yaitu menggunakan material sesedikit mungkin. Sebelumnya, kami belum bisa membuat komponen kosmetik dalam jumlah besar menggunakan cetak 3D. Jadi, kami mulai bereksperimen dengan pencetakan 3D logam untuk membuat komponen kosmetik.”
Bagi Apple, fungsionalitas, estetika, dan daya tahan adalah standar minimal. Selain itu, perlu adanya skalabilitas, pengujian keandalan yang ketat, performa, dan bahkan penemuan baru dalam ilmu material, sambil memastikan Apple tetap berada di jalur target dekarbonisasi 2030-nya.
Jika dilihat dari atas, deretan balok menjorok keluar dari permukaan, mirip gedung-gedung Lego putih, yang berderu tanpa henti siang dan malam. Inilah printer 3D yang bekerja keras membangun casing titanium untuk Apple Watch Ultra 3 dan Series 11.
Setiap mesin dilengkapi galvanometer yang menampung enam laser, yang bekerja secara simultan untuk membangun lapisan demi lapisan — lebih dari 900 kali — hingga satu casing selesai. Namun, bahkan sebelum printer dapat mulai bekerja, titanium mentah perlu diatomisasi menjadi serbuk, sebuah proses yang melibatkan penyesuaian kandungan oksigennya untuk mengurangi sifat-sifat titanium yang menjadi mudah meledak ketika terpapar panas.
“Ini adalah ilmu material yang sangat mutakhir,” kata Bergeron.
“Serbuknya harus berdiameter 50 mikron, yang setara dengan pasir yang sangat halus,” ungkap Manjunathaiah. “Saat terkena laser, serbuk tersebut akan berperilaku berbeda jika mengandung oksigen dibandingkan jika tidak. Jadi, kami harus mencari cara untuk menjaga kadar oksigen tetap rendah.”
“Menyesuaikan ketebalan tersebut agar setiap lapisan tepat 60 mikron berarti harus meratakan serbuk ini dengan sangat halus,” jelas Bergeron. “Kami harus bekerja secepat mungkin agar proses ini dapat ditingkatkan skalanya, tetapi kami juga harus bergerak selambat mungkin untuk menjaga presisi. Hal ini memungkinkan kami untuk efisien, sambil tetap mencapai tujuan desain.”
Setelah printer selesai bekerja, operator akan menyedot sisa serbuk dari build plate dalam proses yang disebut pembersihan serbuk kasar. Karena hasil cetakan sudah mendekati bentuk final, termasuk semua kunci yang ada pada casing, serbuk masih mungkin terperangkap di sudut-sudut dan celah-celah casing. Alat getar ultrasonik berfungsi memastikan sisa serbuk ini benar-benar hilang saat fase pembersihan serbuk halus.
Dalam proses pemisahan, kawat listrik yang tipis memotong setiap casing satu per satu, dan pada saat yang sama, cairan pendingin disemprotkan terus-menerus untuk meminimalkan panas yang ditimbulkan oleh proses pemotongan. Setelah itu, sistem inspeksi optik otomatis akan mengukur setiap casing untuk memastikan dimensi dan tampilan luarnya sudah tepat. Ini adalah pemeriksaan kualitas terakhir untuk memastikan penutup siap untuk proses final.
“Insinyur mekanik kami harus menjadi perangkai puzzle paling terampil dan ahli di seluruh dunia,” kata Bergeron. “Mereka harus memasukkan papan sirkuit, layar, baterai — semua komponen vital untuk perakitan akhir — dan memastikan semuanya terpasang dengan presisi. Kami melakukan pengujian di sepanjang proses untuk memastikan jam tangan berfungsi; lalu menambahkan perangkat lunak dan menjalankannya selama beberapa waktu untuk memeriksa bahwa semua fungsionalitas memenuhi persyaratan kami.”
Inovasi desain penting lainnya berkat pencetakan 3D: pencetakan tekstur di lokasi yang sebelumnya mustahil diakses dalam proses penempaan. Untuk Apple Watch, inovasi ini memungkinkan peningkatan signifikan pada proses kedap air untuk housing antena di model seluler. Di dalam casing, model seluler memiliki celah berisi plastik untuk fungsi antena, dan dengan inovasi pencetakan tekstur 3D pada permukaan logam bagian dalam, Apple mampu menciptakan ikatan yang jauh lebih baik antara plastik dan logam.
Menyelesaikan kepingan puzzle ini adalah perjalanan panjang selama bertahun-tahun, diawali dengan serangkaian demo dan pembuktian konsep, untuk menemukan resep yang sempurna, mulai dari komposisi aloi spesifik hingga proses pencetakan itu sendiri. Setelah sukses mengujinya dalam skala yang lebih kecil di generasi produk terdahulu, tim merasa sangat yakin mampu mengatasi semua tantangan unik dalam mengolah titanium.
“Kami selalu berusaha mengambil langkah-langkah kecil untuk bisa melangkah lebih jauh,” ujar Bergeron. “Inovasi ini kini membuka peluang yang sangat besar untuk fleksibilitas desain yang jauh melampaui batas sebelumnya. Setelah berhasil mencapai terobosan ini dalam skala besar, dengan cara yang benar-benar lestari, dan pada tingkat estetika dan struktur yang kami butuhkan, kemungkinannya sungguh tak terbatas.”
Fleksibilitas desain ini juga berhasil menghadirkan manfaat lain yang luar biasa: port USB-C pada iPhone Air baru. Dengan menciptakan port yang sepenuhnya baru dengan penutup titanium yang dicetak 3D menggunakan serbuk titanium daur ulang yang sama, Apple berhasil mewujudkan desainnya yang sangat tipis tetapi juga sangat kokoh.
Inilah keajaiban yang dapat terjadi ketika hukum fisika, inovasi material, desain yang tak tertandingi, dan komitmen teguh terhadap lingkungan, berpadu dengan selaras.
“Kami sangat berkomitmen terhadap perubahan sistem,” kata Chandler. “ Kami tidak pernah melakukan sesuatu hanya untuk sekali pakai — kami melakukannya agar hal itu menjadi cara kerja seluruh sistem ke depannya. Visi kami sejak dulu adalah merancang produk yang lebih baik bagi pengguna dan lingkungan. Ketika kita berkolaborasi untuk berinovasi tanpa batas dalam desain, manufaktur, dan target lingkungan, manfaat yang dihasilkan akan meningkat secara eksponensial, jauh lebih besar dari yang bisa kita impikan.”
Bagikan artikel
Media
-
Teks artikel ini
-
Media dalam artikel ini