报 道 / 2017-12-18

Apple “无缝”设计之历程

工业设计·产品设计·结构设计


电子产品外观设计公司

当两个东西组成一起时,就会留下结合的痕迹。两条线组成一个形态就会有一个节点,两种材料相连就会有一条结合线,两个零件相配就有了装配缝隙,可以说,如果没有化学反应参与,物件相连接相组合,发生的物理连接这一事件,会形成一条日志(log),这条日志记录了连接前后物件的状态,凭着这些日志我们就可以分析物件形成和发展。

接缝往往是产品制造和生产带来的必然结果,尽管现在很少产品要在消费者的手上打开,不再自己去维修产品了,也就是作为产品开启门道的缝隙对消费者来说,存在的意义越来越弱,但是一个组装而成的产品,无论如何都无法做到真正意义上的无缝。接缝在揭示着一个物品是如何制作而成的,进而了解这个物品是如何设计而成的,作为必然结果,物品之上的接缝也就具有了一定的人文意义,但是这种人文意义不是设计师追求的目标,如果一个物品能做到无缝,设计师不会去画蛇添足地刻意做出一条接缝,设计师追求无缝,但制造和生产会带来接缝,两者的对峙就是我们将要探讨的“无缝”。

Apple 非常在意产品中的接缝,总是想办法把接缝做到最小,或者做到无缝,或者接近无缝,由此,产品的整体性和一体感将得到加强。这并非是对工匠精神的追求,而是深知用户也在意产品中的这些接缝,尽管这种在意可能是潜移默化式的,工匠精神只不过是追求明确的目标过程中的一种风采体现,它并非是用户所需。接缝与生产工艺相关,好的制造设备或者生产工艺,能够更好的控制接缝,所以工业产品总是一代代在朝着精致方向发展,接缝越来越小,整体性和一体感越来越强,但是,生产工艺只是手段,如果没有设计上的追求,这种进化只是一种水涨船高的结果,而且往往生产工艺的革新是需要设计去推动的。所以,我们在这探讨的接缝和无缝,并非是关于工艺,而是设计。

本文将从三个方向去分析 Apple 产品上的“无缝”设计,从材料的方向上可以区分出两条划分的路线,即是单一材料还是多种材料,第三个方向探讨的是“无缝”的意义是在于物理上,还是针对于用户的体验和认知,即现象上的无缝。


一、单一材料

单一材料指的是同一种材料形成的缝隙,或者说用同一种材料达到的无缝,比如材料都为塑料,或者都是铝合金。通常印象中,单一材料总是很容易达到无缝的,材料和任何一个形态的内部都是无缝的,而缝隙总是在边缘出现,而且总是存在的,我们从一个形态的内部某一个点开始,像外行走,总能到达边缘,边缘所在处就是接缝所在之处。在一个产品上这些边缘数量的多少,就能体现出这个产品的设计对缝隙在意程度或者取舍的考虑。Apple 擅长的不仅是将接缝做到最小,而且还让数量更少,在同类产品上出现的接缝,Apple 将其消化到形态的内部,也就实现的无缝。

那么单一材料下的无缝形式就会有两种,一种是一体性的,也就是探讨 Apple 如何用一个完整的形态来实现他人要用多个形态来达到的设计,另一种是组合形态,即是由两个或多个形态组合成的“无缝”的形态。

Apple Pencil 如果确切的去辨别,那么它是由四段组成了,但是由于中间笔身足够的长,一体而无分割,所以看起来 Apple Pencil 有很强的一体感,可以对比目前其它任何手写笔。

Apple Pencil 笔身是使用塑料做成的,一个带锥尖的圆柱型套筒,它必然是空心的,因为需要安装触摸笔的内部元件。如果对注塑工艺有了解,就会发现要成型这样的塑料件,几乎是不可能,如此细长的空心圆筒,而且一头还有锥尖形状,如果计算上拔模角,这个最终形态将会变得不可思议。假设内腔只用 1° 拔模角,而 Apple Pencil 柱身差不多有 170 mm 长,直径大概 9.0 mm,假设壁厚 1.0 mm(这样内腔直径就是 7.0 mm),那么如果一端满足 Apple Pencil 现在的大小,另一头的壁厚就达到了 4.0 mm,而内腔的直径只有 1.0 mm 了。壁厚的 4 倍的变化,让这个塑料圆柱管无法生产。

Apple 采用的是一种 0° 拔模工艺,上面介绍的第一代 iPod Shuffle 也是接近 0° 拔模,但是它采用的是二次注塑的方式,而在 Apple Pencil 上因为是圆柱体,无法使用二次注塑等方法来达到,它需要一种新的抽芯方式,抽出模芯,让圆柱内腔是 0° 拔模,即头尾处处的直径是一致的。

Apple 产品上使用最多的两大材料为塑料和金属,其中金属最主要的是铝合金的使用,尤其是搭配 Unibody 的设计,使用 CNC 在整个铝块中铣削出所需的形态,这种加工工艺,一体性就是与生俱来的,它在从一个具有整体性的原材料上减料而成,而不是通过零碎的部件作加法而成。

2009 年 Apple 发布的铝合金机身的遥控器,从整个产品看上去就找不到一个开口,就像一块实心的铝,全身都没有缝隙。当然这种完全无缝之感,一部分来自于我们体验和认知的习惯,因为我们的认知习惯让我们倾向于认为它是一个壳体产品,它的腔体从上方直通到下方,而实际上,遥控器的下端就是实心的,而且它的腔体就是靠这些小于柱身的孔位向里挖掘的,而当这个孔位被塑胶按键给嵌入封闭住的时候,它的整体感就跃然而出了。

在 Unibody 之前,Apple 使用铝合金用到了很多铝挤形态,即在一个截面沿着一个方向拉伸而出,首先是在 2004 年初的 IPod Mini上使用,拉伸铝也是一种追求无缝的工艺,就像 iPod mini 一样,在你的主要视觉范围内,看不到接缝,因为接缝都在上下两端。

Mac mini 也是如此,挑战我们的体验和认知习惯,用小于形态的开孔去挖掘金属件的内腔,上面介绍的 29W 的 USB-C 电源适配器亦是如此,开口尺寸小于内腔的界面尺寸,形成的包裹形态强化了它的一体性。Mac mini 采用了特殊的刀具来作 Undercut。

单一材料在单一的形态下,按理来说是最为容易去追求无缝和一体化的,就像我们在设计草图上可以按照主观意愿去绘制一个一体化的设计,但正因为设计不是止于绘图,设计是始于绘图,所以按照我们主观意愿绘制的形态只是一个起始,马上就要面对挑战,与工程的挑战,与制造工艺的挑战。

(二)组合形态

单一材料的组合形态,最简单的理解就是将同一材料做成两个零件组合成一个,而且这种组合不是装配关系,也就是组合后不会留下缝隙,或者是接近无缝。典型的例子就是两个一样的材料的零件焊接在一起,然后经过打磨等后期处理工艺,让最终效果看上去如同一体成型一般。Apple 在几种常见的材料上都有焊接,比如塑料和塑料的超声波焊接,铝和铝的搅拌摩擦焊接(以及激光焊接),以及不锈钢与不锈钢之间的焊接。

举例 Apple EarPods,可以参看IFIXIT的拆解 。将两个塑料元件使用超声波将其焊接起来,现在已经成熟和常用的工艺了。超声波焊接不能做到无缝,会留有段差,而像耳机这样接触频繁的产品又容易积累灰尘,所以它只要仔细辨认总是能看到。

Apple 2009 年下半年推出的第三代 iPod Shuffle 特别版,高亮的不锈钢版本,同期的铝合金版本以及第二代的 iPod Shuffle 使用了 Unibody 工艺,但是当时 Unibody 工艺实行不久,在这么小的不锈钢件上实行不太现实,可以在 iFixit 上看相关的拆解,铝合金版能看到 CNC 的切割的痕迹,不锈钢版的后盖是光滑的,而且留有焊接的痕迹。不锈钢版的 iPod Shuffle 从整体上看和铝合金版的一样,表面没有接缝,而且开口小,看上去就是一整块的金属。它应该是用一个不锈钢直筒,然后焊接封口后打磨抛光,使其看上去就是完整的一体。

iMac 就像是一块显示屏直接贴在一个封闭的大铝盒子上,这个铝盒子没有接缝,也没有其他开口,看着就跟 Unibody 一样。它并非是 Unibody 的,因为这样的尺寸实在太大,不仅需要具有很大机台的 CNC,而且加工效率可想而知,要在那么大的铝块上去挖出一个盒子。所以,它使用厚的铝板冲压成型的,而冲压成型基本都是开放式的形态,像 iMac 这样的半封闭式的形态是怎么做成的呢?其实 iMac 下巴一整块都是焊接上去了,可以想象成就直接贴上去,但是你从外表怎么也看不出焊接上去的痕迹,除非你仔细放大看,或许有机会可以看到。


二、多种材料

在绝大多数产品上,多种材料相配合往往就是两种材料,三种或三种以上的材料会集到一处,来形成连接或接缝的情况很少,一条界线通常分开的就是一对。当两种材料在产品上碰到一起,往往就会有界线作区分,线的这边是这种材料,线的那边是那种材料,线有宽度,那么就是接缝和缝隙,线很窄,就是无缝。多种材料配合在无缝这个主题上的体现,我们就从缝隙的大小来作区分。这些材料往往就是几种常用的,它们之间的配合因不同的需要不同的设计以及不同的工艺,带来了不同大小的缝隙。

(一)小缝隙

小缝隙在 Apple 产品上到处都是,只要有装配结构就有缝隙,而这些缝隙需要工艺和制程来控制。上图的 iPhone SE 的背面有几条缝隙,这几条缝隙都属于装配缝隙,是因为零件之间相互连接配合产生的。上下两段黑色玻璃盖板(相应的白色盖板是陶瓷)与机身的装配,在 iPhone 5 推出时 Apple 将其作为一个亮点来宣传,即用两台高倍相机来拍摄铝合金机身框架,然后从 725 件嵌片中找到一片配合尺寸最合适的,保证两件之间的结合缝隙达到尽可能的小。另外镶嵌的不锈钢 Logo 与机身之间的装配缝隙也非常之小,只有仔细看以及用手去摸的时候才能感觉到它们是两个元件装配起来的(iPhone 5 和 iPhone 5s 的 Logo 与机身一体,采用的是遮蔽二次阳极氧化来完成),因为 Logo 有一些尖角,所以这个镂空加工先是用 CNC 将这一区域材料减薄,然后用激光来切割。

极小的缝隙能够极大提高产品的整体感,即使是两种材料,不同颜色不同材质,就好像 iPhone SE 背面上下黑色嵌片玻璃,只要它与机身配合的缝隙足够小,而且与铝合金机身的高度足够一致,尽管它们是两种材质,但你会认为整台手机是一体的,而如果某条接缝扩大,即使其他条件一致,感受也会截然不同。

那么如果两种材料相遇,它的接缝更小呢?

(二)接近无缝

iPad 2 和 iPod touch 第四代其实在玻璃面板和铝合金机身之间有一道黑色的塑料边,黑色塑料边可以让玻璃与金属机身之间形成一个缓冲。

第一代 iPad 的 Cellular(蜂窝网)版因为需要支持多频段的移动数据网络,需要在全金属的背盖上开启一个让无线电波穿透的窗口,使用塑料来制作。iPad 上端的这一条塑料件与机身也是装配连接的,但是在外观面上几乎无法识别出缝隙,就好像是两种材料一体成型的。后续的 iPad 机型的天线窗口处塑胶件形态上有更新,但装配方式仍类似与 iPad 第一代,塑胶件是镶嵌上去了。

两种材料相遇,如果要做到几乎无缝,那么就需要一体成型。

(三)几乎无缝

iPhone 4 的不锈钢框架上的塑料条,是将金属框架放入注塑模内射出成型的,到现在已经是司空见惯了,几乎每台手机都在使用现在称作纳米注塑的工艺。将需要与塑胶结合的金属件表面作纳米级别的表面处理,注入的塑胶和金属表面的咬合也达到纳米级,金属和塑胶之间的缝隙可以称为 0 间隙,虽然从理论上来说,两种材料的物理连接始终不会成为一体。

iPhone 4 在发布前因样机遗失,很多人早早看到了它的照片,人们纷纷对这一黑色的塑料条表示不喜欢。随着机器的发布和上市,大多数人接受了这一妥协的结果,因为天线的需要,而很多设计师则认可并且赞扬这种金属和塑料的结合方式,那种异性的材料可以结合如此紧密和精密。但是,这种两种材料之间的无缝连接带来的独特的工艺和审美需要得到赞颂吗?无缝当然值得赞颂,但是为了这种独特的审美,而刻意去强化塑料和金属的无缝连接,并不会得到大众消费者的认可的。

对于用户来说,他能接受这种塑料和金属之间的分割,那是因物理和技术的限制达到一种妥协的结果,但不值得去赞赏。

尽管在技术上实现了无缝,但在人们的认知体验中,它们仍是有缝隙的。

三、现象上的无缝

Apple 的设计追求内外合一(Integrity)和本质,不被外界和流行所干扰,总是能在一定条件下找到最佳的结果,并且下一次依然会做到更好,如果因技术限制,遇到必须妥协时,会光明正大的妥协,而且不会去掩饰,以防掩盖了内外合一性。

Apple 对妥协之处的坦白,在天线窗口的处理上显露得淋漓尽致,比如上图所示的 iPod nano,不仅没有掩饰,而且还在向人们明示这是因为物理和技术的限制而作出的必然选择,为什么不把塑料片做成机身一样的颜色?会有很多可回答的因素考虑,Apple 最终选择了最为明显的白色,灰色款使用的是黑色。

iPod nano 的前面板也是如此,不只是 iPod nano,到目前位置 Apple 所有的屏幕盖板的颜色只有黑色和白色,没有为了追求“一体化”而将盖板做出其他颜色。

iPad 的蜂窝网络版的天线窗口的塑料条一直只有黑和白两色,然而到了目前 2017 款的 iPad Pro,此处设计就有很大变化,或许是将手机上的设计和技术引入,不再是一整条的塑料窗口,而是用一细小的塑料条将铝合金背部上端部分作了分割。

这种变化也发生在 iPhone 上,iPhone 推出了哑光黑和高亮黑两个版本,这两个版本的天线条对机身颜色作了很好的颜色适配,不再像金色版和玫瑰金版(白色天线分割条)那么显眼,也比银色版(灰色的天线分割条)更隐蔽,更加一体化。

然后就是这个红色版的 iPhone 7 (PRODUCT)RED,不再像金色或者玫瑰金版本一样使用坦白的“白色”天线分割条,而是匹配的机身的红色。

Apple 并没有失去对内外合一的追求,只是时代发展了,不再拘泥于过去那种“坦白式”的设计了,时代发展,不仅仅是技术的发展,比如天线条的着色的实现手段发展了,更为重要的是“时代精神”改变了,人们看待和使用物品也发生了改变,所以我们看到了 Apple 更加丰富多彩