Oligur

著者は、Atomic Delights のプロダクト デザイナー兼発行者の Greg Keonig です。

プロダクトデザイナーとして、Appleの新製品発表で一番楽しみにしているのは、必ずと言っていいほど公開される「How it's made（製造工程）」ビデオです。Mac Proも期待を裏切りませんでした。

Appleが魅力的なのは、彼らが何かを作るのに最先端の技術を使っているからではありません。この動画でAppleが紹介している技術は、ここオレゴン州ポートランドの数多くの工場で実際に使われているものです。Appleが他に類を見ないのは、通常は航空宇宙産業や医療機器産業でしか見られない技術を用いて、驚くほどの精度と、ただただ驚くような規模で製造を行っている点です。

Mac Pro の大きな特徴は、深絞りスタンピングです。

フィルおじさんが、AppleがMac Proの製造に新しい技術を使っていると言った時、その発言の焦点は主に、Mac Proの円筒形の筐体の成形方法にありました。Appleはここで、油圧式深絞りプレス加工と呼ばれる工程を採用しています。

ほとんどの金属プレス加工は、最終形状を得るために1つか2つの金型を通します。しかしMac Proの場合、完璧な円筒面を裂いたり、波打ったり、変形させたりすることなく、大きな塑性変形を生み出すことが課題です。この課題を解決するため、筐体は一連の金型を通して引き伸ばされ、アルミニウムを段階的に引き伸ばし、Mac Proの最終形状に近づけていきます。

深絞り加工は、ネットシェイプの部品を非常に効率的に製造するプロセスです。Appleは巨大なアルミニウムの塊を旋盤に投入するだけで同じ部品を作ることができましたが、その量の金属を除去するのは極めて非効率的です。深絞り加工は、わずか数回の工程でMac Proの最終形状に非常に近い金属塊を効率的に作り出します。その後、Mac Proの筐体は旋盤加工され、表面が滑らかに整えられて所定の公差が達成され、研磨された後、マシニングセンターに戻されてI/O、電源ボタン、面取り部分が作られ、最後に陽極酸化処理されます。

深絞りプレス加工の担当者からメールがあり、Appleの具体的な戦略は、最初の深絞り工程の後に油圧衝撃押し出し加工を行うことだと教えてくれました。消火器やスキューバボトルの製造にも同じ技術が使われているそうです。

ここでAppleはCNCセンター（Appleに納入された24台ものMazak NEXUS旋盤のうちの1台と噂されている）を用いて、Mac Proの外形を成形している。この工程により、部品は高精度な公差内に収められ、深絞り工程で生じた比較的粗い表面仕上げが除去される。左側では、筐体底面のわずかなカーブが機械加工されているのがわかる。

機械加工された表面は美しいものの、Appleの基準には達していません。この動画では、カスタムメイドのエンドアクチュエーターを備えた2本のKukaロボットアームが、Mac Proの筐体を研磨ホイールの周りで回転させ、鏡面に近い表面仕上げを実現しています。

筐体が内部研磨ステーションに移動されると、機械はホイール上に新しい研磨剤を噴射します。

同様の技術は、刃の研削プロファイルと鋭いエッジの両方を作成するために、ナイフの大量生産にも使用されています。

このような研削・研磨作業に使用される精密機器は、細心の注意を払ってメンテナンスする必要があります。発生する微細な粉塵はベアリング、アクチュエータ、ボールねじに侵入し、大きな損傷を引き起こします。

新しく研磨された筐体には、今後のミリング作業中に損傷を防ぐために表面保護フィルムがコーティングされています。

なぜ研磨後に開口部を機械加工するのでしょうか？ 研磨によって開口部のエッジが傷つくだけでなく、研磨布があっという間に破れてしまいます。

Mac Proの筐体はCNCセンターに戻され、I/Oスロットが切り出されています。これは、Appleがシリンダー上部にトレードマークの面取り加工を施したのと同じ機械/工程であると思われます。

注目点：エンドミルとホルダーが、磨きたてのMacProの表面に映っているのに、ポケットの輪郭は既に保護フィルムから切り取られているのが分かります。おそらく、当初の計画では保護フィルムをそのまま加工するつもりだったのですが、エンドミルの切削動作によってフィルムの端が破れ、表面にわずかな傷がついてしまったのでしょう。解決策として、加工する箇所からフィルムを取り除く工程を追加しました。

このような細かい点が Apple の製造業全体に何千倍にも増幅され、Apple 製品が大量生産と高精度の先駆者となっている理由がここにあります。

こちらは、陽極酸化処理のためにラックに並べられた筐体のバッチです。通常の陽極酸化処理では、部品を徹底的に洗浄するために酸エッチング工程が行われます。しかし、Appleは表面仕上げの基準が非常に高いため、製造に多くの時間を費やし、鏡面のような質感を維持するために、ごく軽くエッチングするか、非常に穏やかなエッチング剤を使用しているに違いありません。

陽極酸化処理はコーティングではなく、変質処理です。酸性溶液中でアルミニウムに電流を流すことで、酸素分子がアルミニウムと結合し、薄く均一な酸化アルミニウム層（つまり、アルミニウムの錆）が形成されます。この表面層は多孔質であるため、表面を密封する前に染料を用いてほぼあらゆる色をアルミニウム部品に施すことができます。

ラック自体は通常チタンで作られており、陽極酸化処理ラインを何度も通過することで、画像の上部近くにあるラック アームの色の歪みによって、ラックがどのように影響を受けたかがわかります。

小さな部品

Appleは明らかにMac Proの独特な形状を担う部品を強調したいようですが、興味深い製造工程の多くは、本体の中核を成す様々な小さな部品の中に隠されています。Appleはそうした工程をほとんど公開していません。例えば、Mac Proのファンがどのように製造されているのか、ぜひ知りたいです。複雑な曲線と限られたアクセススペースから、タービン製造は複雑な部品製造における一種のゴールドスタンダードとなっているからです（CAM/CNCマシンメーカーをGoogleで検索すれば、最初に表示される動画は、自社のソフトウェアやマシンを使ってタービンを製造する様子です）。

私たちが目にするのは、Mac Pro の三角形のコア/冷却塔が、きちんと自動化されたビーズブラスト処理を受けているところです。

これは、Mac Pro内部の三角形の冷却塔の表面仕上げに使用された、ガイソン社の自動ビーズブラストキャビネットのセルです。ガイソン社のキャビネットは、Appleの多くの機器と同様に高度にカスタマイズされており、部品を内部で反転させて前面と背面の両方をブラスト処理していると考えられます。

セルのメンテナンスはFANUCのロボットアームが担当しています。これは、Appleの中国工場ではほとんどすべての機械が人間によって管理されているのと比べると大きな違いです。米国の人件費では、9万ドルのFANUCロボットは採算が取れません。

ここでは、ガイソン社のロボットブラストシステムが稼働している様子を見ることができます。空気圧を利用してガラスビーズを均一に噴射し、表面を粗くしています。ビーズブラストノズルには、三角形の冷却塔を反転させるためのアクチュエータと思われる装置が取り付けられています。

三角形の冷却塔自体は、多くのヒートシンクと同様にアルミニウムから押し出し加工されており、穴やネジ山などの加工は後から施されています。私が見たMac Proの内部写真はほとんどありませんが、このメインシンクには大型の冷却パッドが取り付けられているように見えます。ビーズブラスト加工と放熱グリスを併用することで、熱伝導性が向上します。

あのカメラのレンズはどうなったんだろう…

プリント基板を作るのは私の得意分野ではありませんが、このピックアンドプレースマシンはごく標準的なようです。このマシンが動いているのを見るたびに、その速さに驚かされます。

Mac Proの手作業による組み立てでは、テーブル下の部品供給システムが採用されています。私はこれまでこのようなシステムを見たことがなかったので、知り合いの組み立てエンジニアに電話したところ、これは新しいトレンドだと言われました。無駄になるはずだったスペースを活用することでスペースを節約し、部品に埃が付着しにくくなり、そして（最も興味深いのは）ロボット技術が進歩した際に自動化組立に有利になるからです。

レーザー加工はファイバーレーザーによって行われます。量産設計のレーザーは、レーザー彫刻工場でよく見られる可動式ガントリーレーザー（Epilogレーザーなど）よりもはるかに高速な駆動ヘッドを備えています。

結論

Mac Proの動画で示されているのは、Appleが異質な製造技術を融合させ、驚異的な精度と大量生産を可能にする独自の才能です。確かに、1400億ドルの資金を保有し、発注書に途方もない数のゼロを並べることができるという強みはありますが、多くのリソースを豊富に持つ企業は、Appleが日常的に行っているような工程の組み合わせ（iPhone 5cケースの射出成形、機械加工、研磨、コーティングなど）を思いつくはずがありません。Mac Proでは、Appleは愛犬の水飲みボウルやトイレブラシキャニスターの製造に用いられていた、比較的精度が低く許容誤差の小さい工程（深絞りスタンピング）を、航空宇宙グレードのデスクトップジュエリーへと昇華させました。

2個購入予定です！

この投稿はもともと 10 月 22 日火曜日に Atomic Delights で公開されました。