手机渐变色工艺的设计和制作难度大吗?

通常来说,我们判断一项工艺难不难,主要是看两个维度:

一、原理层面上的实现难度;

二、工艺制程的良率可控程度。

首先,可以明确的是,这类工艺都已经是有理论基础的成熟工艺,也就是在原理层面上已经解决了实现问题。所以难点并不在于工艺本身的可实现性,而落在了制程中对最终效果以及良率的把控上

可以实现这类渐变、光晕效果的工艺,目前主流的有 PVD镀膜(Physical Vapor Deposition,物理气相沉积)、各种转印(热转印、水转印等)、喷涂、IML(In Molding Label,模内注塑)、磁性油墨等等。前面举例这些是相对成熟可控的,应用得比较多。所谓成熟可控,是指工艺流程中的各个环节可量化、可数控的比例相对较大,可以通过一些方法和经验得到与设计尽可能接近的可量产成品。

这恰恰就是难点所在。

以最简单的喷涂[1]为例(为方便外行的朋友理解,以下描述均作简化处理),如果要在一块较平坦的外壳上实现渐变色,需要用喷枪先在壳料的一侧以某个倾斜角度对素材(未处理的壳料)喷射事先调制好的油漆,待这一层油漆干透后,再从另一侧以某一角度喷涂,中间重叠过渡的部分就会形成一个渐变的效果。但是实际的工序不会这么简单,比如素材在上色前可能需要做一些预处理(视不同工艺),上漆之前需要上一道底漆(底漆使用什么配方视工艺而定),两种颜色的漆可能需要加入其它成分(比如珠光粉、金属粉末等),两次喷涂之间可能需要一道遮挡物以控制喷涂范围,全部漆上完之后还需要UV固化,甚至二次喷涂等后工序。

即便以上描述已经做了简化处理,但仍然可以感受到,这个过程当中实际上是存在一个不可控的空间的,也就是两道颜色叠加过渡的部分不是精准数控的。这个非精确控制的空间存在于以上所说的包括 PVD、转印、喷涂、IML、磁性油墨等各项工艺当中,区别在于,不同工艺在精准程度的控制能力上。比如通过入射角度、喷射速度、粘稠度、膜的厚度等各项参数来控制,但这些参数本身也具有一定的非可控性和随机性。

再比如 PVD 镀膜,可以通过镀层的厚度变化来实现不同视角下不同光泽的变化,那么哪个位置厚哪个位置薄?如何控制不同位置的镀层厚度?这些都不是像 CNC 那样,可以依靠机械手段严格按照 3D 图纸来精细化加工的。

所以,这类工艺在制程上的上下限也比一般的工艺要宽,因为定窄了可能没法儿出货。

这里顺带简单介绍一下什么叫上下限。由于制造工艺会受到制程、材料特性、生产管控水平等因素存在公差,那么我们在制程上就需要针对这个公差制定一个标准和可接受的范围。比如一个外壳的标注尺寸是 30±0.05mm,那意思就是说,只要这个供应商生产出来的壳料尺寸控制在 29.95~30.05mm 这个范围之内,那就是允许的,可以入库的,超出这个范围(按照一定百分比,例如 1%的不良率)的物料,就需要根据商务条款进行处理(可能直接报废,可能退回修改,也可能基于某些特殊情况而允许入库)。

了解了公差这个概念后,大家就可以理解,为什么有一些手机明明是同一个造型,但不同颜色的价格居然会不一样,这就是因为不同颜色的良率是不一样的。有时候,厂商会为了保证产品的一致性,不放宽上下限,以牺牲良率的方式来确保品质,但良率低了,价格自然要高。

比如曾经某些手机采用陶瓷作为机身材料,下一代就没再用了,就是因为陶瓷本身的不良率居高不下(非常非常高),导致成本太高,无法形成良性循环。再比如一些常被吐槽的问题,手机边框夹头发、屏幕松动、按键异响等,都属于公差和良率管控的问题。有些时候,为了保证良率,保证可出货,也会视情况故意放大上下限。

所以,一项工艺的制程当中数控化程度越高,就意味着良率越高,可量产性越高。

然而以上提到的实现渐变色效果的这些工艺当中,除了IML 以外,均存在比较大(与 IML 相比而言)的随机空间,这就导致公差的范围和良率都会是很头疼的问题。尽管 IML可以做到非常好的形变控制,但对素材本身的造型也有相对应的要求,这就对了设计有了一些限制,比如手机外壳的深度太大的话就难以实现了。

但是为了量产,各厂商和供应商们也是想尽了一切办法来提高可控性。

比如上面提到的喷射角度,这就需要相对应的治具、夹具(用于固定壳料的辅助零件)来配合喷枪,又或者是油漆本身的流动性、添加物来改善或掩盖某些容易出现的瑕疵。

然而,这些方法,都是需要试和找的。

尽管供应商在渐变色工艺上会有一系列标准的做法,但是在面对不同的客户时,都需要进行一些具体的、定制化的制程改造,甚至是和客户一起研发(例如 Jony Ive 曾在 SARS 期间常驻珠三角长达三个月,为了改良 iPhone 的氧化制程)。

这个过程,就是从设计到量产中最大的难点所在。因为这个过程需要设计师和供应商不断地互相磨合、互相试探底线、共同探讨改良的机会,只有通过不断地、大量的、不厌其烦地试错,才能找到一个合适的度,既满足设计的实现,又有合适的良率,既对得起用户,又照顾到品牌的脸面,还能让品牌和供应商都有钱赚。

然而实际上,这些手机所用到的渐变工艺,往往不仅仅是单一的一种工艺,而是多种工艺的搭配组合,这其中的研发、生产成本可就相当大了。

但为什么有些低价型号也陆续出现这些渐变色工艺了呢?

因为制造工艺的边际成本是越来越低的,只要越来越多的产品在使用同一类工艺,那么这项工艺的价格就会越来越低,产品也会越来越便宜。但是,价格的降低是因为数量和总利润的增长,并不意味真实制造成本的必然下降或良率的必然上升,只是供应商调低了自己的利润率而已,因为数量可以吸收掉那些不良品带来的损失。这也是新工艺总是先出现在高端产品中,待出货量达到一定规模后再下放到低端产品线的主要原因之一。

曾经的 氧化铝工艺也是这样[2] 的过程。

 

※ 本文首发于知乎:手机渐变色工艺的设计和制作难度大吗?

参考资料

  1. [专利] 渐变喷涂的处理方法 patents.google.com
  2. 设计潮流是随机的吗? zhihu.com

对MACPro2019的零碎想法

前段时间Apple发布的MAC Pro 2019在网上引起大家很多讨论,我也陆陆续续发表了一些关于新MAC的工业设计的看法,现在做个简单的整理汇总,方便自己以后回头找。

《Apple Design 产品设计的秘密》,2014年,旗标出版公司

知乎回答整理_2014.8.3_Part1

好长时间没在知乎上回答问题了,一来是实在太忙没有时间仔细思考那些提问,二来也确实是自己了解得不够深入不好意思讲出来丢人。距离上一回整理已经一年有多了,中间这段时间新增了四个问题,整理保存回博客这里还是好的。

 

Question:为什么饮料和酒的瓶子都设计成口很窄很细的,而不是像罐子一样?

比如像啤酒或者很多饮料,这些瓶子都是要回收再利用的,这种瓶口细窄的设计,肯定是不利于清洗的,所以,瓶子这种的设计出于那些考虑?

我的观点是:

因为瓶子是快速消费饮料的容器,而罐子是储存容器

首先,因为人嘴张开的圆周平均值只有那么大,所以将瓶口设计成小尺寸比较方便直接饮用

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再者,瓶身的加工方式一般是吹塑,如果瓶口做大了,第一步注塑时对模具的吨位要求会提高;

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玻璃瓶的制作过程中,进气口也是制约瓶口尺寸的原因之一,不论是传统吹制还是现代工业化制作:

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所以可以这么理解,在方便饮用的前提下,这个尺寸也同时方便生产
并且由于饮料罐是快速消费品的容器,所以商家其实并不希望消费者拿来重复循环使用,这样对商家显然是非常不利的。作为快速消费品的饮料瓶当然只要同时满足饮用方便和制造方便即可。

至于罐子,是用于储存的容器,所以当然是广口容器更合理些。

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顺便说一下杯子。
杯子也是广口容器,也是用来饮用的,为什么杯口可以做那么大?
一,杯子不需要螺纹盖,也就意味着不管用什么工艺(多数是拉坯和注塑)都不需要顾及进气口的尺寸,没有开口限制(只要你愿意,汤碗都能当杯子用);
二,杯子不是快速消费品(一次性杯除外,开口大的造型也极方便一次性杯的生产),出货量远没有瓶子大,更换模具的切换成本也就没有瓶子那么高,自然造型可以多变,做更多尝试。

以上拙见恳请指正。

原始链接:http://www.zhihu.com/question/20448483/answer/15467123

 

 

Question:请从工业设计的角度谈谈两种剪刀的不同,各有什么优劣或者擅长的地方?

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我的观点是:

第一种叫线剪,是服装行业里极为常见的标配工具。
由于线剪的支点位于杠杆的一端,所以动力臂相当长,使用时动作相当灵敏。造型因此可以做得狭长细窄,头部的剪切部分也能做得尽量小。这样的好处是有利于在小范围的空间里活动,剪切精度较高。设想一下你的衣服伸了一截线头出来,或者纽扣的部分需要剪掉多余的线,使用日常的剪刀就非常难下手了。

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相对应的,这种剪刀由于支点在一端,阻力臂和动力臂是等长的,往往是大于动力臂,所以不适合力量需求较大的剪切环境,开口设计不宜过大

另一种是我们日常最常见的剪刀形式,X 型的杠杆结构是其最主要的特征。
这种剪刀的支点位于中部,所以转动角度可以做到最大化,而且手柄的张合角度也比较适合手部使劲儿,在日常需要剪切的场合下已经是相当够用的了。比较常见的变形有园林剪:

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以及它的升级版—-粗枝剪:

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通过加长力臂来达到四两拨千斤的剪切,但我们平时用不着剪切这么费劲的东西,所以这种接近1:1的刀锋和手把的比例是日常剪刀的主流。

这两种都是比较常规的剪刀形式,从设计上来说是成本最低的形态,因为两个剪切部件可以设计成完全一样的形态来互相配合,也就意味着只需要最少的模具就能生产出剪刀的核心部件;而园林剪等特种剪刀因为力量和剪切需求的不同,部件会增加,并且形态也更为复杂,所以在民用范围里一般不会出现除了这两种以外的别的形态。

原始链接:http://www.zhihu.com/question/20910412/answer/16585780