アルミニウムブロックからスマートフォンケースへ：設計から完成までのブループリント

ユーザー体験が高く評価されるこの時代、携帯電話、ノートパソコン、ウェアラブルデバイスのメーカーは筐体材料に力を入れ始めています。携帯電話分野だけでも、筐体材料はエンジニアリングプラスチックから金属へと徐々に移行しています。

携帯電話筐体材料の進化において、プラスチックと金属、ガラスと金属、オールプラスチック、オールガラスなど多くの組み合わせが登場しましたが、オールメタル材料は最終的に淘汰されませんでした。実際の触感において、オールメタル携帯電話は多くの面で優れた体験を提供し、外観と手触りの両方で他の材料より優れています。

CNC加工はオールメタル部品に不可欠です。現在、携帯電話のオールメタル筐体はほぼ数値制御工作機械（CNC）で加工されています。CNC工作機械は高精度、高効率、安定した品質という利点を持つため、携帯電話筐体メーカーにとって必要不可欠な設備となっています。

一体型CNC加工による携帯電話筐体は、アップル社が最も早く採用しました。金属の中で軽量で加工しやすいという利点から、アルミニウムをiPhone筐体に最初に採用しました。現在でも、アップルが先月発売したiPhone 12にもCNC加工アルミニウムフレームが採用されています。詳細はCNCアルミニウム加工サービスをご覧ください。

アルミニウムブロックが携帯電話筐体になる3つの主要工程

重厚なアルミニウムブロックから精密で美しい携帯電話筐体になるまでのアルミニウム加工には、3つの主要プロセスがあります。一般的に、アルミニウムダイカストで大まかな形状が作られ、その後アルミニウム精密加工で理想的な設計特徴が徐々に部品に現れ、最後に一体型精密加工アルミニウム筐体にデバリング、研磨、ブラスト、カラー陽極酸化などの各種仕上げが施されます。

プログラミングから完成品まで、筐体メーカーは荒加工、中荒加工、中仕上げ、仕上げを経る必要があります。一般的に、完成品を得るには10ステーション以上が必要です。歩留まりを向上させるため、各工程は厳密に管理されるべきです。

携帯筐体の製造プロセスについて詳しく見ていきましょう。

前処理CNC：モデリングとプログラミング

CNCモデリングとプログラミングはCNC加工プロセスの最初のステップです。3Dモデリングの難易度は製品構造に依存します。複雑な製品モデリングはより困難で、より複雑なプログラミング手順を必要とします。プログラミングには加工プロセス設定、フライス工具選択、フライス速度設定、工具送り距離などが含まれます。さらに、製品によってクランプ方法が異なります。加工前に良い治具を設計する必要があり、複雑な構造の製品には特殊な治具のカスタムが必要です。

プログラミングは製品全体のすべての加工プロセスをカバーします。すべてのアルミニウム加工はCNC工作機械によって自動的に処理されますが、初期プログラミングは経験豊富な担当者が操作しなければならず、これにより複数回の試行錯誤を回避できます。

アルミニウム加工プロセス

1. 第一フライス：正確な位置決め後、治具の助けを借りて内部キャビティの構造、位置決め柱、外部の余分な材料を大まかにフライス加工で削り出します。
2. アンテナ溝フライス：オールメタル筐体の信号問題は非常に厄介です。アンテナ溝をフライス加工で削り出し、信号伝送パスを確保しつつ、構造接続ポイントを維持してボディの強度と一体性を確保することが重要です。
3. 精密CNCフライス：内部キャビティ、外部構造、外部表面、側面などを精密にフライス加工します。
4. 研磨：精密高速CNC工作機械でアルミニウム表面を研磨し、切削目（カッティンググレイン）を除去します。これは大量生産向けです。試作段階では、アルミニウム研磨は手作業で処理されます。
5. ブラスト：陽極酸化が必要な領域に微細なグリットでブラスト処理を行います。
6. 陽極酸化：
   • a. 一次陽極酸化：アルミニウム筐体をカスタムカラーで陽極酸化。さらに筐体表面の安定性を向上させます。
   • b. 二次陽極酸化：筐体表面に硬く密な酸化被膜が形成され、耐摩耗性をさらに向上させます。

個人的な考察

プラスチック筐体は射出成形技術を適用し、金型が完成すれば高い歩留まりが得られます。アルミニウム加工の構造複雑さと精度要求が加工歩留まりの鍵であり、プラスチック筐体と同じ高い歩留まりを達成するのは困難です。高コストを抑制するため、ほとんどの製造企業は戦略的にCNC設備をより多く購入し、価格競争の中で総合コストを削減し、生産性要件を満たしています。