從 2 公斤鋁塊到 15 克中框
一支 iPhone Pro 的鋁合金中框，起始材料是一塊重約 2 公斤的 7000 系鋁合金擠型棒材。經過 CNC（電腦數控切削）加工後，最終成品僅剩約 15-18 克。材料去除率高達 99.1%——也就是說，每一台 iPhone 的中框會產生約 1.98 公斤的鋁屑。
整個製程共有約 218 道工序，包括：CNC 粗銑 → 精銑 → 研磨 → 噴砂 → 化學拋光 → 陽極氧化 → 奈米注塑 → CNC 最終切削 → 雷射雕刻 → PVD 鍍膜。
為什麼用 7000 系鋁合金？
7000 系鋁合金（以鋅為主合金元素，常見牌號 7075）是航空級材料，強度可媲美鋼材但重量僅約 1/3。Apple 在 iPhone 17 Pro 上使用的據推測是改良型 7075 變體（可能含微量鈧 Sc 和鋯 Zr），熱處理狀態為 T6（固溶處理 + 人工時效）。
| 材料 | 抗拉強度 (MPa) | 導熱係數 (W/m·K) | CNC 每台工時 | 刀具壽命 |
|---|---|---|---|---|
| 6061 鋁合金 (iPhone 6-8) | 310 | 167 | ~4 小時 | 長 |
| 7000 系鋁合金 (iPhone 17 Pro) | 572 | 130 | ~6 小時 | 中等 |
| 不鏽鋼 316L (iPhone X-14 Pro) | 580 | 16 | ~8 小時 | 短 |
| Grade 5 鈦合金 (iPhone 15 Pro) | 950 | 7 | ~12 小時 | 極短 |
五軸 CNC 銑削：同時控制五個運動軸
iPhone 中框的複雜曲面（圓角、天線槽、按鍵孔洞）需要 5 軸 CNC 加工中心才能一次完成。5 軸意味著刀具可以同時在 X、Y、Z 三個線性軸上移動，並在 A、B 兩個旋轉軸上傾斜。
5 軸加工的關鍵優勢：
- 一次裝夾完成多面加工：減少重新夾持帶來的定位誤差
- 刀具可傾斜避讓：用刀具側刃而非底刃加工斜面，表面粗糙度更低
- 縮短刀具伸出長度：剛性更好，震刀更少，公差更容易維持
Apple 的 CNC 產線通常使用瑞士的 GF Machining Solutions（前 AgieCharmilles） 或日本的 Fanuc Robodrill 機台，搭配客製化工裝夾具，每台機台的投資約 50-100 萬美元。
為什麼 iPhone 15 Pro 的鈦金屬被放棄了
iPhone 15 Pro 首度採用 Grade 5 鈦合金（Ti-6Al-4V）中框，但到了 iPhone 17 Pro，Apple 又回到了鋁合金。原因很務實：
- 加工太慢：鈦合金的切削速度只有鋁合金的 1/4，一台中框需 12 小時
- 良率太低：鈦加工良率僅約 72%，鋁加工可達 98%+
- 刀具太傷：鈦的熱傳導差，切削熱量集中在刀尖，刀具壽命極短
- 導熱太差：鈦的導熱係數僅 7 W/m·K，鋁是 130 W/m·K（19 倍）——這意味著用鈦中框時，晶片熱量更難散出
- 彈性模量低：鈦的剛性（Young's modulus ~110 GPa）反而不如鋼（~200 GPa），意思是鈦中框比較「軟」，彎曲後不容易彈回
Apple 在 iPhone 17 Pro 轉向 熱鍛造 + CNC 精銑的鋁合金，這是一項更聰明的工藝選擇：熱鍛造先將鋁塊加熱後用模具壓出近似形狀（near-net-shape），再以 CNC 精修關鍵公差面。這大大減少了材料去除量和加工時間。
奈米注塑（Nano Molding）：塑膠和金屬的分子級結合
iPhone 中框上的白色/灰色天線分隔線不是簡單的塑膠嵌件，而是 奈米注塑技術（Nano Molding Technology, NMT） 的產物。
流程：
- 鋁中框先經過特殊化學蝕刻（Treatment），在金屬表面產生 20-30nm 的奈米級孔洞
- 將處理好的中框放入射出成型模具
- PBT（聚對苯二甲酸丁二酯）或 PPS（聚苯硫醚）塑膠在高溫高壓下注入模具
- 塑膠流入奈米孔洞，形成物理互鎖結構（非化學鍵結）
- 冷卻後，鋁和塑膠的結合強度可達 30-40 MPa
這種結合強度足以承受 iPhone 日常使用中的彎曲和摔落，是天線窗口不可或缺的工藝。
CNC 加工對手機維修的影響
iPhone 精密 CNC 加工帶來的維修挑戰：
- 中框變形：摔機後中框微變形很難用肉眼看出，但足以讓新螢幕無法完全貼合
- 螺絲孔公差：±5μm 的螺絲孔意味著更換螺絲必須使用原廠規格，公差外的螺絲會鎖不緊或滑牙
- 陽極層：中框陽極氧化層厚度約 10-15μm，刮傷後露出底層鋁合金，無法修復（只能換框）
- 天線槽：如果中框彎曲導致天線注塑裂開，會直接影響 Wi-Fi/藍牙訊號
熱鍛造 vs CNC：iPhone 17 的製造革命
iPhone 17 Pro 引入的熱鍛造 + CNC 混合工藝代表了蘋果在生產效率上的重大轉變：
- 傳統全 CNC：從鋁塊銑掉 99% 材料，耗時 6 小時
- 熱鍛造 + CNC：先把鋁塊加熱到 400-450°C，用 4000 噸壓機鍛出粗略形狀（約 30 秒），再用 CNC 精修關鍵面（約 2 小時）
- 材料利用率從 1% 提升到約 30%
- 加工時間減少約 60%
這不只降低成本，還減少了碳足跡和刀具消耗。