16/03/2015, 00:00Hà Nội

Apple Watch được chế tác hoàn mỹ như thế nào?

Ai cũng biết Apple Watch là một thiết bị công nghệ đẹp, tinh xảo và để tạo ra một thiết bị như vậy các kỹ sư, nhà thiết kế của Apple đã phải lao động rất vất vả, tỉ mỉ trong từng chi tiết. Vậy Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Greg Koenig - nhà thiết kế công nghiệp, đồng sáng lập của Luma Labs tại Porland, Oregon (Mỹ) đã có một bài phân tích khá chi tiết về quá trình tạo ra Apple Watch của Apple.

Dưới đây, VnReview xin lược dịch lại bài viết của Koenig để độc giả hiểu thêm về Apple Watch:

Hiện tại Apple là nhà sản xuất thiết bị hàng đầu thế giới. Trong quý vừa qua, mỗi ngày Apple bán ra số lượng iPhone có trọng lượng bằng một chiếc Boeing 787. Tính tất cả các sản phẩm, không thể phủ nhận chuỗi cung cấp nguyên vật liệu, lắp ráp sản phẩm của Apple là một trong những tổ chức sản xuất có quy mô lớn nhất thế giới.

Trong khi Boeing công khai tất cả các cơ sở sản xuất của hãng đều được đặt tại Everett, Washington, Mỹ thì Apple lại hoạt động bí mật tới mức lập dị. Từng có thông tin rằng tất cả các nhà máy CNC tại Đức đang được xây dựng để sản xuất và cung cấp linh kiện cho Apple, chỉ riêng Apple mà thôi. Hoặc thỉnh thoảng cũng có tin cho rằng những chuyên gia sản xuất tại các nhà cung cấp của chúng tôi tự dưng "biến mất" rồi đột nhiên xuất hiện tại Cupertino hay Thâm Quyến. Chúng ta ấn tượng với quy mô hoạt động của Apple và chắc chắn chúng ta luôn muốn biết tại sao họ có thể cung cấp những sản phẩm phù hợp, hoàn thiện với bất kỳ người dùng nào.

Trong bài viết này tôi sẽ giải thích cho độc giả chi tiết về những gì chúng ta thấy trong video chế tác Apple Watch của Apple. Tất nhiên, những gì chúng ta thấy chỉ là một phần nhỏ của quá trình:

Vàng

Vàng chưa bao giờ là một kim loại phù hợp cho việc chế tạo đồng hồ. Năng suất cùng độ cứng thấp khiến vàng không thể được trang bị cho một thiết bị đeo ở cổ tay, dùng hàng ngày như đồng hồ. Trong nhiều thế kỷ qua, các nhà giả kim thuật và luyện kim đã tìm cách hợp kim vàng với các kim loại khác trong bảng tuần hoàn nhằm khắc phục những hạn chế trên. Tiêu chuẩn của vàng 18k cho phép các nhà giả kim thử nghiệm nhiều sự kết hợp sáng tạo, họ có thể kết hợp bất cứ thứ gì cùng vàng nguyên chất để tạo ra vàng 18k thành phẩm có chứa 75% đến 79,99% vàng nguyên chất theo trọng lượng.

Các nhà sản xuất đã tìm ra những cách kết hợp linh hoạt để tạo ra những công thức độc quyền từ đó tạo ra lợi thế cạnh tranh. Rolex có một xưởng đúc tại Geneva để sản xuất hợp kim vàng 18k riêng của họ. Hublot cũng kết hợp gốm với vàng để tạo ra một loại vàng riêng có tên "Magic Gold", bền hơn bất cứ thứ gì khác. Gần đây, bằng sáng chế của Apple cho thấy hãng này cũng phát triển một quá trình tổng hợp ma trận kim loại nhằm tạo ra một loại vàng 18k đúng tiêu chuẩn nhưng có trọng lượng nhẹ và độ bền cao.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Với Apple Watch Edition, Apple đã không áp dụng bất cứ phương thức giả kim thuật sáng tạo nào. Thay vào đó, Apple sử dụng một quá trình cứng hóa tiên tiến nhằm tạo ra một loại vàng cứng hơn so với các loại vàng 18k điển hình được sử dụng bởi những hãng sản xuất đồng hồ khác. Phần đầu của video chế tạo vàng của Apple nói về cách chế tạo hợp kim vàng và người thuyết trình trong video không phải ai khác, chính là Jony Ive.

Cứng hóa là một trong những quá trình công nghiệp khác thường, trong quá trình này, chúng tôi tìm những yếu điểm của một loại vật liệu và cải thiện đáng kể yếu điểm đó. Khi vàng được đúc thành thỏi, cấu trúc mạng tinh thể của hợp kim vàng gần như được sắp xếp hoàn hảo. Những gì Apple cần làm là khắc phục những khuyết tật còn lại trong mạng tinh thể của hợp kim. Sau khi các điểm yếu được khắc phục, vật liệu sẽ trở nên cứng hơn, chịu được các tác động trong tương lai. Apple sử dụng một cỗ máy có khả năng tạo ra lực ép mạnh, chính xác để có thể cứng hóa thỏi hợp kim vàng.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Apple đúc các thỏi vàng thô với độ dày rất chính xác. Họ sử dụng những cỗ máy giúp kiểm soát kích thước của phôi để độ sai lệch nằm trong khoảng 0,01mm. Cần phải chính xác như vậy bởi sự thay đổi của bề mặt phôi sẽ tạo ra sự khác biệt về độ cứng trên thỏi vàng hoàn thiện.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Quá trình làm cứng được thực hiện bằng cách cho thỏi hợp kim vàng chạy nhiều lần qua con lăn ép cứng. Mỗi lần đi qua cỗ máy, thỏi hợp kim vàng sẽ được làm ép lại một vài micron. Khi hoàn tất quá trình, Apple nhận được một thỏi hợp kim vàng có mức độ cứng và độ dày chính xác trong tầm kiểm soát.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Trong video, Apple không cho chúng ta thấy quá trình những thỏi hợp kim vàng được chế tạo thành khung ban đầu của Apple Watch. Sau khi các thỏi hợp kim được cắt thành khung chúng sẽ trải qua quá trình thử nghiệm siêu âm. Thử nghiệm này sẽ phát hiện ra những lỗi trên bề mặt hoặc bên trong linh kiện, tất cả những khung thô có lỗi đều bị loại bỏ.

Với bước kiểm tra này, Apple tỏ ra khá khó tính so với hầu hết các hãng khác, ví dụ như Rolex. Kiểm tra siêu âm thường được áp dụng cho các linh kiện xoay trong động cơ máy bay. Quá trình này rất tốn thời gian và nó được thực hiện bằng những cỗ máy tùy chỉnh có giá đắt đỏ.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Các khung thô sau đó được chuyển tới máy CNC. Chúng được cố định và các máy cắt sẽ cắt, mài xung quanh các cạnh để tạo ra khung hoàn thiện. Quá trình này có thể được thực hiện trên một máy cắt 5 trục. Sau khi hoàn thành quá trình, máy sẽ cắt các lỗ cho nút, núm xoay Digital Crown và cổng loa/microphone trên sườn khung.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Apple cũng khoe quá trình tạo ra núm xoay Digital Crown với những đường cắt răng cưa chính xác. Núm xoay này sẽ phải trải qua quá trình đánh bóng sau khi các rãnh răng cưa được cắt xong. Những rãnh răng cưa này sẽ giúp núm xoay bám vào ngón tay người dùng tốt hơn.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Apple không cho chúng ta thấy quá trình sản xuất khóa, thực tế quá trình này có thể thú vị hơn quá trình sản xuất khung máy bởi chúng khá phức tạp. Điều đáng khâm phục là Apple vẫn duy trì chất lượng đáng ngạc nhiên khi sử dụng các công cụ 2.5D giản đơn để chế tác những đường cong phức tạp.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Trong phần kết của video chế tạo khung máy bằng vàng, Apple cho chúng ta biết rằng khung máy được đánh bóng bằng tay. Apple vốn là chuyên gia trong việc sử dụng kỹ thuật đánh bóng tự động nên không thể biết rằng các mẫu Apple Watch Edition có hoàn toàn được đánh bóng bằng tay hay không. Không loại trừ khả năng đây chỉ là là một chiêu thức tiếp thị nhằm tăng giá trị sản phẩm bởi sản phẩm cuối cùng được kiểm tra chặt chẽ bằng con mắt lành nghề.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Thép không gỉ

Thép không gỉ là vật liệu chế tạo hầu hết những đồng hồ chất lượng trên toàn thế giới. Apple sử dụng loại thép không gỉ khá phổ biến theo tiêu chuẩn ASM 316L. Loại thép này thường được sử dụng để tạo ra các dụng cụ y tế và cấy ghép cũng như các dụng cụ chế biến thực phẩm bởi khả năng chống gỉ cực tốt của nó.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Video sản xuất khung thép không gỉ cũng mở màn bằng những hình ảnh trực tiếp từ lò đúc thép 316L. Thép 316L nóng chảy được đưa vào khuôn và tạo ra những thỏi thép cứng. Apple kiểm soát một cách chính xác mọi thứ như độ cứng, các thành phần hợp kim trong nồi đúc và kích thước thỏi thép.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Apple không thể hiện quá trình rèn nguội trong video. Trong quá trình rèn nguộn, khối kim loại được đặt vào khuôn thép cực cứng, sau đó máy búa sẽ giáng xuống áp lực lên tới hàng chục ngàn tấn. Dưới áp lực này, khối kim loại sẽ bị "biến dạng dẻo" thành hình khung máy ở dạng thô.

Sau khi rèn, các khung ở dạng thô sẽ được đưa vào máy CNC để tạo ra các lỗ, viền và mài bóng. Trong ảnh trên, chúng ta có thể thấy khung máy ở dạng thô sau khi hoàn thiện quá trình rèn.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Đoạn video tiếp theo, Apple cho chúng ta thấy ba khung máy dạng thô đang được gia công trên máy cắt 5 trục. Rèn không phải là quá trình có độ chính xác cao, chính vì vậy thách thức với mọi nhà sản xuất là hoàn thiện quá trình rèn với sản phẩm có bề mặt không quá sần. Bạn có thể sử dụng một điểm trên bề mặt được rèn chính xác để tham chiếu cho các quá trình gia công chính xác tiếp theo.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Apple sử dụng máy cắt 5 trục để giữ, cắt những chi tiết tại các cạnh như lỗ cho nút điều khiển, lỗ cho núm xoay. Apple đã sử dụng một máy cắt có đầu cắt nhỏ chứ không phải một máy cắt đầu cắt lớn. Đầu cắt nhỏ sẽ cắt lỗ chậm hơn nhưng tạo ra bề mặt cắt mịn màng hơn.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Tiếp theo, khung máy bằng thép không gỉ được đưa qua một cỗ máy kiểm tra toàn diện có tên CMM. Máy CMM di chuyển tương tự máy CNC nhưng thường được xây dựng trên khung granite và những vòng bi khí. Cỗ máy này sử dụng một đầu dò độ chính xác cao được lập trình để lấy mẫu một cách cực kỳ chính xác một số điểm trên các phần và so sánh chúng tới mô hình gốc trong bản vẽ CAD.

Tiếp đó, nó sẽ tự động gửi báo cáo cho biết phần linh kiện đó có đạt yêu cầu hay không. Cỗ máy này cũng theo dõi những thay đổi kích thước khi quá trình sản xuất được thực hiện và báo thông tin cho các cỗ máy phay, máy tiện để chúng điều chỉnh sự sai lệch.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ thấy khung Apple Watch được đánh bóng. Apple đã đầu tư rất nhiều thời gian và tiền bạc nhằm nâng cấp khả năng đánh bóng sản phẩm. Một trong những thách thức của quá trình đánh bóng là giữ cho độ bóng giữa các cạnh được liền mạch.

Trong thực tế, Apple sử dụng những mảnh polymer màu xám che các khe trống trên khung Apple Watch để đảm bảo máy đánh bóng có thể làm bóng toàn bộ bề mặt khung máy nhưng không làm tổn thương tới gờ của các cạnh.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Apple cũng khoe những hình ảnh tuyệt vời của khung máy màu đen phủ lớp "carbon tương tự kim cương". Dựa vào lịch sử phát triển sản phẩm của Apple, nhiều khả năng Apple phủ một lớp Tungsten DLC bằng quá trình lắng đọng hơi lên khung Apple Watch. TDLC là một vật liệu cực kỳ bền.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Đoạn cuối của video có sự xuất hiện của hai dây đeo bằng thép không gỉ. Tuy nhiên, Apple chỉ nói lướt qua chứ không mô tả chi tiết quá trình sản xuất hai dây đeo này.

Nhôm

Chẳng ai có thể phủ nhận việc Apple là chuyên gia hàng đầu thế giới về sản xuất số lượng lớn linh kiện nhôm với độ chính xác cao và bề mặt đẹp. Không có gì ngạc nhiên khi Apple áp dụng những công nghệ sản xuất linh kiện nhôm trên iPhone cho khung nhôm của Apple Watch Sport.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Apple đã nâng cấp hợp kim nhôm 6000 series lên thành hợp kim nhôm 7000 series bằng cách thêm kẽm vào hợp kim. Theo Jony Ive, hợp kim nhôm 7000 series mà Apple sử dụng cho Apple Watch Sport cứng hơn 60% so với hợp kim nhôm thông thường nhưng lại có trọng lượng nhẹ hơn.

Hợp kim nhôm được nấu chảy sau đó được đổ vào khuôn để tạo ra những thỏi nhôm hình trụ. Thỏi nhôm này sau đó sẽ trải qua một quá trình làm nóng và làm mát được kiểm soát để gắn các cấu trúc kim loại theo đúng định hướng.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Apple luôn luôn dùng quá trình ép để tạo ra các linh kiện gia công phức tạp, và hãng này luôn làm tốt công việc của họ trên những bộ phận nhỏ. Trong video, chúng ta thấy hai thanh nhôm được tuồn ra khỏi máy ép và đường cong ở sườn của khung Apple Watch Sport đã được hình thành một cách hoàn hảo.

Ngay sau khi thanh nhôm ra khỏi máy ép nó sẽ được cắt thành những khối nhỏ tương đương kích thước của khung Apple Watch và những khối này sẽ được đưa vào máy kiểm tra CMM trước khi được phay, cắt bởi máy CNC.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Appe sử dụng tia laser để làm mịn gờ trên các cạnh và loại bỏ những khuyết điểm trong quá trình gia công. Gần như không một công ty nào trên thế giới có thể đánh bóng và mạ bề mặt nhôm tốt như Apple.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Apple cũng đánh bóng bề mặt Apple Watch Sport bằng máy tự động. Trong hình trên, bạn cũng có thể thấy những mảnh polymer che khe kết nối dây đeo. Tuy nhiên, Apple không che những lỗ trên sườn bởi sườn cong hoàn hảo của khung nhôm được tạo ra từ quá trình ép, một quá trình mà Apple luôn tự hào rằng họ đạt tiêu chuẩn cao nhất thế giới.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Tiếp theo, Apple bắn hạt thủy tinh để phá vỡ bề mặt bóng của khung nhôm. Những đầu súng quay, đa chiều, đa góc độ tự động tạo ra bề mặt sần hoàn hảo trên mọi phần của khung.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Sau khi trải qua quá trình đúc, gia công, đánh bóng và làm sần, khung nhôm sẽ được đưa vào giá để thực hiện quá trình mạ. Quá trình này sử dụng điện và chất hóa học để tạo ra một lớp oxit nhôm dày, đồng đều trên bề mặt khung Apple Watch Sport.

Oxy hóa nhôm mang lại rất nhiều lợi ích, về cơ bản lớp oxit nhôm tương tự như một lớp gốm cứng. Lớp oxit nhôm giúp linh kiện nhôm trở nên cực kỳ bền và có khả năng chống trầy xước. Hơn nữa, lớp oxit nhôm, với cấu trúc tổ ong, có thể giữ màu rất tốt.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Chúng ta cũng có thể thấy một số mẹo trong phương thức sản xuất của Apple. Khung và núm Digital Crown bằng thép; và vàng được gia công bằng máy cắt, trong khi khung và núm bằng nhôm được gia công bằng tia laser. Tôi nghĩ rằng, có lẽ bề mặt bóng của khung vàng và thép không gỉ không tương thích với tia laser.

Thay lời kết

Một trong những điều thú vị mà chúng ta thấy được sau khi xem các video đó là cấu trúc bên trong của phiên bản Edition khác với cấu trúc bên trong của phiên bản Sport và phiên bản thường. Không rõ cấu trúc này được dùng để làm cứng hay làm giảm trọng lượng của bản Edition.

Có những thông tin cho rằng Apple Watch sẽ được trang bị một cổng 6 pin bên dưới khe cho dây đeo phía trên, được sử dụng cho chức năng điều chỉnh và chẩn đoán. Chưa rõ cổng này có tồn tại trên sản phẩm cuối cùng hay Apple sẽ loại bỏ chúng. Trong video chúng ta vẫn thấy các cổng xuất hiện một cách rõ ràng. Nhưng biết đâu những video này được quay trong quá trình sản xuất đồng hồ nguyên mẫu.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Tôi tin rằng cổng này sẽ được trang bị cho phiên bản Sport để Apple có thể dễ dàng chẩn đoán và khắc phục lỗi của bộ phận tính giờ nếu có bởi bộ tính giờ trên phiên bản Sport được gắn vĩnh viễn vào khung máy. Với Apple Watch thường và Edition, Apple chỉ cần tháo bộ tính giờ ra và thay bằng bộ mới.

Trong những video trên, Jony Ive sử dụng từ "care (chăm sóc)" với những chiếc Apple Watch. Đây là một từ khá lạ lùng và nó không phản ánh khái niệm truyền thống của "chế tác thủ công" với ý nghĩa cổ điển, gia công bằng tay. Nó cũng không phản ánh chất lượng hay độ chính xác mà các nhà sản xuất xe hơi của Nhật Bản hoặc Đức thường làm. "Care" thể hiện hàm ý tôn trọng đối với nguyên vật liệu và sản phẩm cuối cùng với một chút lo lắng về những gì nó cần làm để kết nối hai đầu chuỗi sản xuất với nhau và chúng ta thấy nó nổi bật với Apple Watch.

Apple có thể dễ dàng bỏ qua phần rèn cho khung thép không gỉ giống như các hãng khác. Apple cũng có thể bỏ qua phần làm lạnh để làm cứng hợp kim vàng. Nhưng Apple không làm vậy. Sẽ chẳng ai nhìn thấy hoặc cảm thấy những khiếm khuyết bên trong lỗ microphone trên phiên bản Sport, nhưng Apple vẫn hoàn thiện nó bằng tia laser như cách họ vẫn muốn sản phẩm của mình hoàn mỹ trong mắt chính họ.

Apple Watch được tạo ra như thế nào?

Sau khi xem những video này tôi thấy rằng quá trình tạo ra những chiếc Apple Watch được tạo ra bởi một nhóm nghiên cứu luôn tìm cách tạo ra sản phẩm với tiêu chuẩn vượt xa những gì cần thiết hoặc những gì sẽ được nhận ra. Đây không phải là một chuỗi cung ứng, sản xuất, lắp ráp sản phẩm, nó là một nghi lễ mà Apple thực hiện để giúp họ đạt được những tiêu chuẩn cần thiết nhằm cạnh tranh với những công ty có kinh nghiệm vài thế kỷ.

ĐHK

Theo Greg Koenig/Atomic Delights

Apple Watch được chế tác hoàn mỹ như thế nào?

Chủ đề khác