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手机3D曲面后盖9大成型工艺汇总

来源:CMF设计军团号

时间:2019-10-08

手机 玻璃加工

摘要:3D曲面盖板因其超高的颜值及出色的手感,目前已成为手机盖板主流的设计趋势。而由于5G时代的到来,手机3D曲面后盖的材料基本脱离了金属,目前主要包括3大类,玻璃、塑胶(复合板、PC等)、陶瓷(氧化锆),今天我们来详细了解一下每种材料下的3D曲面后盖成型工艺。


3D曲面盖板因其超高的颜值及出色的手感,目前已成为手机盖板主流的设计趋势。而由于5G时代的到来,手机3D曲面后盖的材料基本脱离了金属,目前主要包括3大类,玻璃、塑胶(复合板、PC等)、陶瓷(氧化锆),今天我们来详细了解一下每种材料下的3D曲面后盖成型工艺。


一、3D玻璃盖板


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今年苹果刚发布的iPhone 11的曲面玻璃后盖就是采用本文介绍的第三种3D曲面成型工艺:冷雕加工而成。


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1. 热弯 


热弯工艺是3D玻璃后盖最早的也是最为成熟的工艺了,整个工艺流程大致是将已经开粗精修的2D平面玻璃放入石墨模具中,通过热弯机的高温热压,得到3D曲面形状的玻璃产品,后续还要经过抛光、钢化、CNC、UV转印、PVD、丝印等后处理工序,就可以得到一片成品后盖,如下图。


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图 产品3D玻璃后盖,拍摄于三海科技 


2D白片放入石墨模具后,整个热弯过程主要是在精密热弯机内部完成,如下图所示,包括预(加)热、(达到玻璃软化点后)热压成型、冷却保压三个阶段,大约20个工站及以上为最佳,一般40秒之内能出一片3D玻璃盖板(如果制造大尺寸3D玻璃工站大约10-15个左右)。


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图 热弯工序流程


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图 3D玻璃热弯用的石墨模具,拍摄于范霍恩展台


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图 小尺寸3D玻璃热弯机,拍摄于龙雨电子展台 


整个热弯过程,工艺稳定性、能耗、良率、出片效率是重点考量的因素,同时也是各大设备及加工厂商比拼的几个方向。


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图 3D玻璃前盖板,拍摄于沃格光电


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图 大尺寸3D玻璃盖板,拍摄于龙迪光电展台


2. 熔接


关于3D玻璃熔接工艺,这种熔接工艺是近年来新出的3D玻璃成型工艺,主要是把两片分离的玻璃加热至熔融状态,然后进行拼接,再冷却,CNC,抛光等,最后实现3D形状,虽然目前没有批量化生产应用案例,但不失为一种新成型方向。


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图 几种类型3D玻璃熔接案例,来源于厦门祐尼三的新材料科技有限公司


相比于热弯来说,熔融工艺优缺点如下:


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我们拿内侧直角边举例说明,具体工艺流程如下:

 

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3. 冷雕


冷雕就是不用热弯机,直接用CNC,将2D平面玻璃加工成3D曲面玻璃,加工成本很高,伯恩、蓝思等近年来一直在不断提升这种技术。今年iPhone的曲面玻璃盖板就是采用冷雕加工,据说动用了上千台CNC。这种工艺的难点之一在于凹面抛光。 


随着5G时代的来临,unibody全玻璃机身(中框去金属化)趋势显著,在苹果的带动下,全玻璃一体机冷雕工艺或将兴起,目前已经有很多设备厂商都在布局专用的冷雕机,下图是名创精机汪总提供的产品图片,四头可同时加工,高效高精度。


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图 3D玻璃冷雕设备


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图 冷雕工艺加工的3D玻璃产品


 二、3D塑胶盖板 


为迎接5G,取代金属机壳,塑胶材料凭借着成本低、易成型等特点,是中低端机型材料的首选。目前手机盖板用的塑胶主要分为四种:透明PC、复合材料盖板(PC+PMMA)、IMT盖板(TPU、PC、PET等)、传统的塑胶盖板材料,本文主要介绍应用趋势比较火的前两种成型工艺。


1. 高压成型


复合盖板(PC+PMMA)高压成型是2017年下半年兴起的一种3D塑胶外壳加工工艺。是将已经UV转印、镀膜、丝印好的复合板通过高压成型机的热压,得到3D形状的盖板,如下图所示:


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图 高压成型设备车间,瑞蒙科技提供


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图 vivo Z1,复合材料后盖 


整个工艺对高压成型油墨要求较高,包括耐高温、耐高压、延伸性、洁净度和细腻度等。这些都直接影响复合盖板成型的良率。


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图 手机及电子烟复合外壳,瑞蒙科技提供


2. 注塑压缩


5G时代,中框后盖一体化趋势显著,透明PC仿玻璃注塑压缩成型工艺优势越来越明显。这是一种薄壁化注塑升级版工艺,结合了注塑与压缩两种成型技术,相比于传统的注塑,从PC原料到模具工艺设备上都要做改良。


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图 注塑压塑工艺流程


与3D玻璃一样,注塑成型的透明盖板仍需做后装饰处理,比如膜片贴合等,也可以直接进行表面处理加工。


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图 PC仿玻璃盖板,右图为浸染渐变工艺处理的产品


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图 后盖中框一体化PC盖板,拍摄于凯和科技


3. IMT工艺


塑胶外壳成型工艺除了以上两种,还有IMT,是一种双层纹理工艺(3D光学纹理+PVD),华为、oppo都曾在2018年中旬发布过IMT外壳手机,不过由于产能受限等问题逐渐退出了舞台,不过目前出口国外的手机中,还有部分机型在采用。

 

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图 OPPO K1 渐变色后盖,图片来自新浪微博:@飞扬发髻 


这种工艺是将IMR与IML相结合并延伸而成的一种新工艺,最大的特点就是可以让3D盖板的外观效果更为酷炫夺目。


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图 IMT工艺流程


三、3D陶瓷盖板 


陶瓷是一种高端的金属替代材料,目前国内三环、伯恩、蓝思等都在布局,不过这一块的市占率不太高,主要应用于高端旗舰机外壳,比如小米MIX系列,三星、oppo等旗舰机。陶瓷盖板的成型主要包括陶瓷粉末注塑(CIM)、流延成型及干压成型。


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图 全陶瓷一体机身,拍摄于三环展台


1. CIM(注射成型)


CIM即陶瓷粉末注射成型,与MIM一样都属于粉末注射成型技术。可以将陶瓷像塑胶材料注塑工艺一样,通过造粒、注射成型方式制备成各种结构复杂的产品。


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图 陶瓷注射成型工艺流程


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图 粉末注射成型陶瓷盖板,拍摄于汇景陶瓷展台


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图 粉末注射成型陶瓷电子烟配件,烟嘴、雾化芯等,正盈智能科技李总提供


2. 流延成型 


小米5、小米6尊享版的陶瓷后盖都是采用流延成型工艺。


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图 流延成型工艺流程


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图 全密封流延机,德龙科技提供


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图 小米6陶瓷尊享版,unibody全陶瓷机身


3. 干压成型


小米MIX系列陶瓷后盖就是采用干压成型制备。

 

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图 陶瓷干压成型工艺流程


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图 陶瓷盖板,干压成型工艺,正盈智能科技李总提供


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图 MIX系列陶瓷中框与后盖,拍摄于三环集团展台


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