UNIBODY技術在產品設計中的應用

摘 要：現代科技日新月異，越來越多的工業產品被生產出來，各種各樣的產品加工工藝也層出不窮。產品設計師應如何把自己的設計思維融入到現代先進制造工程之中呢？當前又有什么樣的先進制造工藝可以被我們使用呢？本論文帶著以上的疑問去探尋當前產品設計界十分關注的產品制造工藝——Unibody技術。認真去理解這種技術的現狀、特征、局限性、前景以及這種技術會給產品設計界所帶來的變動和新活力等。

關鍵詞：Unibody技術;CNC;精度;功能性;形式美

廣義的Unibody指的是一種形體化特征，這種形體化特征呈現出一種強烈的整體性、一體性。狹義的Unibody技術指的是一種產品加工工藝，這種產品加工工藝是用夾具固定住一整塊原材料，然后再用計算機控制著加工工具對這一整塊原材料進行加工，通過銑刀、鉆頭、磨具、激光束等等在原材料上快速切削掉或氣化掉原材料上面的某些部分從而將原材料加工成型。

Macbook的Unibody技術是屬于后者——狹義Unibody技術，這種技術直接的改變了以往“低溫鑄造、鍛壓、沖壓”的產品外觀工藝制作方式。這幾種傳統的產品加工方式對于普通的產品來說基本是夠用了，但是對于產品設計師，尤其是那些對于產品外觀造型有著極度狂熱追求的產品設計師來說，這些傳統的產品制作工藝就無法完全將產品設計師的產品創意表現到極致，因此對于這樣一些“完全弧度”“鏡面材質”“類似于手工雕刻的紋理材質”等苛刻要求來說。傳統的產品外觀加工方式就很難達到產品設計師所盼望的產品精度和結構強度，而Unibody技術則不然，Unibody技術中的CNC（數控機床）精銑其理論精度可以達到0.001（當然其實際精度并未達到0.001，其實際精度是在正負0.006左右，根據機床的極其輕微震動偏差）。通過這種高精度的控制，產品設計師就能夠做到產品外觀的“完全弧度”“鏡面材質”“類似于經典手工雕刻的材質紋理”。

我們可以拿普通筆記本電腦外殼和Macbook的外殼進行實例比較，普通筆記本電腦外殼里面的增強結構和殼是分開加工的，多半都是沖壓或者塑模，然后再用螺絲、鉚接等方法固定在一起的。然而沖壓和塑模加工的時候只能上下兩個方向用力，但是工件本身上下面和側面都是有結構的，所以不管如何努力，這種方式生產的工件不會加工出來直角結構，沖壓有回彈，塑模有拔模角。但Unibody技術中的CNC和激光就不用考慮這些，只要刀頭進得去，想要什么樣的就能要什么樣的，這樣殼和增強結構成為一體，對強度的增加是非常的明顯，就可以用更少的材料獲得足夠的強度，并且沒有那些連接件和連接結構。外觀看起來會更漂亮更精細。

美國蘋果電腦公司的設計部總裁Jonathan Ive就曾經說過：“產品設計其實就像雕塑藝術一樣，雕塑家從石頭中將靈魂解脫出來，產品設計師從鋁合金、鐵、玻璃、塑料中將靈魂解脫出來。”而我相信Unibody技術則就是這種將靈魂從鋁合金、鐵、玻璃、塑料中解脫出來的催化劑和媒介。同時我還認為這種技術會給產品造型設計方面帶來一些變化，有可能會引起產品設計界“形式與功能”這個永恒話題的重新討論。早在17世紀時，設計界就開始了“形式與功能”的討論，但當時的設計強調產品的“形式”比“功能”重要，產品設計完全追求奢侈豪華;到了19世紀末20世紀初，現代工業的大發展和產品生產流水線的流行使得工業產品的成本急劇下降，這個時候產品更加注重批量化生產，要求產品的形式盡量簡單易于制作，所以當時的設計師們為了使自己的產品設計能為大眾所接受，將更多的精力花費在挖掘產品的功能性方面，并且由此發展出“極簡主義”產品設計風格。20世紀初的人們由于迫切希望享受產品方便快捷的“功能性”，所以對產品的“形式感”并不是那么注重，然而今天的人們正處在一個“工業產品大爆炸時代”，人們可以對很多種工業產品進行選擇，因此人們希望工業產品既能夠有著良好的功能性又能夠擁有十分個性化的外觀形式。

Unibody技術所追求的精致制作工藝則正好迎合這種趨勢，它在兼顧產品功能性的同時將產品外觀形式美發展到極致。一般來說這種Unibody技術中采用的是高性能的多軸聯動數控機床或激光加工。多軸聯動數控機床有三軸機床也有五軸機床，通常三軸機床可以實現二軸、二軸半、三軸加工;五軸機床也可以只用到三軸聯動加工，而其他兩軸不聯動。它能將數控銑床、數控鏜床、數控鉆床等功能組合在一起，零件在一次裝夾后，可以將加工面進行銑、鏜、鉆、擴、鉸及攻螺紋等多工序加工，能有效地避免由于多次安裝造成的定位誤差，可加工形狀復雜、精度要求高的金屬外殼。例如， Macbook的完整的背殼是用 0.5 mm的不銹鋼板加工成型的，其最大截面在內部（腰鼓形弧線），使用了可收縮型芯，弧線設計十分符合人們的審美。但這樣的外殼設計必定會為結構設計和裝配帶來一些挑戰性，它需要有托架焊接到背殼上來支撐內部器件并強化結構性能，裝備從底到上，由于元件眾多，因此厚度方向上的精度控制尤其重要，所以在托架和襯片焊接完成后還需要進行多軸聯動數控機床加工。

但是我們也可看到Unibody技術在現階段是有著一定的缺點的。首先這種加工技術的成本較昂貴，而且這種加工方式需要圍繞著一個工件進行多次加工，沒有辦法形成流水線式的工序，所有的后續工件只能排隊等著前面的做完，即便是批量生產，也十分難大幅度降低成本。所以說盡管Unibody技術能夠使工業產品的造型外觀變得非常漂亮，但是就現在來說這個技術還很難在一時半會普及整個工業產品加工行業，因此我們只能等待這種技術的進一步完善并最終達到技術成本的降低，才能最終將這種技術廣泛推廣到整個工業產品加工行業。

總的來說，隨著現代人們對工業產品外觀越來越苛刻的審美要求，Unibody技術會更加廣泛地被運用在產品設計方面。相信在不遠未來的一天，在一些高硬度的產品合金外殼表面也可以雕刻出中世紀維多利亞式的紛繁復雜的曲線紋理。甚至每個人都能擁有著屬于自己的功能相同但造型各異的工業產品，并最終達到功能優良與形式美觀的完美統一。

參考文獻：

[1]DonNorman.Emotion Design[M].New York：Basic Books，2007

[2]馬克·第亞尼. 非物質社會——后工業世界的設計、文化與技術[M].騰守堯譯.成都：四川人民出版社，1998.

（作者單位：華南農業大學藝術學院）