現代スマートフォン製造における精密CNC加工

現在の科学技術世代を真に定義する技術デバイスがあるとすれば、それはスマートフォンでしょう。ガラス、プラスチック、電子機器で構成されるこれら常に進化するバー型デバイスは、コンピュータと同様に多様（あるいはそれ以上）な操作を提供しながら、日常生活ではるかに優れた使いやすさと携帯性を実現しています。その人気は製造業にもレベルアップを迫りました。これはスマートフォンの直接生産だけでなく、全ての周辺機器とアクセサリーにも及びます。当然CNC加工はこの分野で大きな役割を果たします。

適切な速度と生産量を両立し、様々なタイプの旋盤とフライス盤がスマートフォン製造活動の多くで鍵となるパートです。比類なき精度レベルが非常に斬新な設計選択を導きます。CNCが私たち全員が頼るあの素晴らしいポケットコンピュータにどう貢献しているか、いくつかの例を紹介します。

フレームとボディ

スマートフォン全体で最も目立つコンポーネント、全体を支え固定する物理的外装から始めましょう。平均的なiPhoneのようなこれら外装はアルミニウムで作れます。

これによりCNC加工が特に有力な製造方法の選択肢になります。この技術はAppleの設計の特徴である洗練された丸みを帯びたエッジの成形に特に便利です。それらコーナーを再現性と信頼性を持って精密に製造するには、精密CNCフライス加工とレーザー切断が必要です。

Apple

Appleは特にCNCフライス加工を好み、MacBook Pro製造のために1万台購入し、iPhone製造プロセスでも広範に使用しています。

生産ピーク時、Appleは1日約100万台のiPhoneを製造していました。それぞれの電話はアルミニウム単一ブロックから10ミクロン公差で削り出されます。同じことが全てのMac、iPad、Watch、多くのアクセサリーにも当てはまります。スイス型旋盤が製造施設で特に人気で、旋盤台数は数万台に達します。これらマシンはあらゆる種類の部品を製造しますが、最も顕著にこれら外装機能に使用されます。

SamsungとHuawei

同様にSamsungとHuaweiも、自社スマホの外装にCNC加工を顕著に活用してきました。広範なスマートフォン業界では、これらアルミニウムと合金部品がプラスチック前身より耐久性が高いことを発見しました。企業は合金と金属フレームの改善された特性をセールスポイントとしてアピールする傾向があります。

しかし、大手メーカーがこれらアルミニウムフレームとボディの処理に必要な規模を管理できる一方、中小のコスト効率重視製造会社はプラスチックケースを選ぶ傾向があります。これらは無名ブランドの携帯電話会社で特に顕著で、多くは射出成形されます。こうした電話の生産チェーンでも、金型開発やフレーム内の剛性金属エレメントのような小型金属部品でCNC加工がしばしば採用されます。

中国の小規模企業も、修理用フレームと金属張りの下請けを受注しています。時には十分な規模があればメーカーに部品供給も行います。これら企業はインターネット全体で容易に見つかり、様々なクライアント向けに迅速に部品製造可能です。

電話部品加工

ケース

CNC加工が非常に斬新な機能を追加できるもう一つの外装機能はスマホケースです。最も一般的なケースは革とプラスチックなので、ほとんどのケースと保護カバーは一般的にCNC加工ではなく、材料と製造規模に応じて射出成形や縫製オペレーションに依存します。しかしCNCマシンは射出成形プロセスで使用される金型の製造で主要な役割を果たすことがよくあります。

それ以前の用途とは別にも、CNCマシンは金属と木製ケースの両方で明確な優位性を持ちます。金属ケースは品質保護、ユニークな外観、デバイス過熱防止を提供します。CNC加工でスマホの正確な形状をケースに切削・フライス加工し、難しいエッジを精密に処理できます。

木製ケースは通常高価で、竹、チーク、ニレ等で構成されることが多いですが、スタイリッシュでもあります。一部は手作業で作られますが、CNC機械加工ケースが生産の大半を占め、より安価で製造しやすいためです。このようなタスクにCNCマシンを適用する主な魅力は、木製ケースを迅速かつ精密に大量生産できる点です。

Kerfのような企業は、これらユニークで信頼性の高い木製ケース向けにCNCマシンを活用した本格的な生産オペレーションを運営し、あらゆる種類のスマホに対応しています。同社はピッツバーグ地域で倒木を救済するUrban Treeと提携しており、ボーナスとしてプロジェクトをより持続可能にしています。同社はエキゾチックハードウッドコレクションが天然資源を搾取する国や絶滅危惧種を扱う国から調達されていないと主張しています。

タッチセンシングガラス

タッチセンシングインターフェースは現代技術全体の主要部分ですが、スマートフォンには完全に不可欠です。スマートウォッチ、携帯電話、タブレット、テレビなど様々な商業製品でも使用されています。CNC加工はこの複雑な製品にいくつかの形で貢献していますが、ガラスフライス加工がおそらく最も重要です。ガラス表面に様々な形状、さらにはスロットを製造可能にします。

このようなガラスインターフェース製造にCNCフライス盤を使用する主な魅力は、バッチ生産への適性と、単位あたりの高品質を満たす能力です。他のタイプのマシンでは、このようなタスクに必要な表面品質のガラスを常に製造できるとは限らず、CNCフライス盤での研削プロセスが複雑な特殊製品製造の理想的ソリューションを提供します。

切削とCNC研削はゴリラガラスと保護スクリーンの開発にも使用されます。化学的強化措置と組み合わせることで、ガラスは高い耐傷性と耐割れ性を提供します。また適度な透明性と高い光学品質をもたらし、全体的により美しいスクリーンを実現します。スマートフォン以外でも、このタイプのガラスはコンピュータモニター、テレビ画面、従来のインテリアデザインで常に使用されています。

美的装飾

スマホの外観は説得力のある要素です。これが企業が製品を際立たせる小さな美的タッチにより多くの注意を払う理由です。Xiaomi Mi 8は内部内装の壁画のような描写を電話背面に施しています。この小さなタッチはCNC彫刻機で実現され、微細なカッターで0.3mmアルミニウムシートにその画像をエッチングしています。

同じ原則は、ユーザーのスマホにさらなる装飾を加えるプラスチックカバーにも拡張できます。埋め込みデザインのプラスチックカバーは、飽きたら交換可能です。これらはリサイクルプラスチックからも作れ、エンドユーザーが自分の好みにカスタマイズできるより持続可能な生産モードを可能にします。

周辺機器とアクセサリー

Figure 3 X Carve Phone Amplifier

スマホアプリケーションはスマホ本体で終わりません。スマートフォン使用を彩るアドオンは無数にあり、CNCはそうした周辺デバイスをさらに製造しやすくしています。

一例が自撮り棒です。カスタムCNCフライスサービスと部品により、企業は自撮り棒に入る小さなナットとボルトを迅速に製造できます。これは紛失しやすい、または壊れやすいネジのようなものかもしれません。実際、多くの企業がメーカーに機械加工部品を提供し、大幅な改良（チタンバリエーションで強度アップ）を実現しています。これにより自社機械ショップで自作部品を作ったり、古いものを修理したりできます。もう一つの例は外部電源やモバイルバッテリーの改良ハウジング。これらエネルギー源を保護する必要があるなら、より剛性の高い材料で保護ケーシングを与えます。

市場にはより独創的で型破りなオプションもあります。X Carveのシンプルな非電子木製スマホアンプとの取り組みはCNC加工の驚異です。シンプルな設計は木ブロックを取り、一連の縮小する円をスロットに沿って切削し、スマホを弧に沿って配置します。これにより小さな音響ホールが音を増幅します。設計の美しさは、簡単に作れてオンラインで公開されており、あらゆる場所の加工者が試せる点です。