2022年度金屬注射成型(MIM)行業(yè)研究
粉末冶金行業(yè),金屬注射成型行業(yè),MIM,PM,不銹鋼,鐵基,銅基,醫(yī)療配件,電動(dòng)工具,3C產(chǎn)品等的應(yīng)用。
一、行業(yè)發(fā)展歷史
(1)MIM 簡(jiǎn)介
金屬粉末注射成形(Metal Injection Molding)是將現(xiàn)代塑料注射成形技術(shù)引入粉末冶金領(lǐng)域,集合了塑料成形工藝學(xué)、高分子化學(xué)、粉末冶金工藝學(xué)和金屬材料學(xué)等多學(xué)科而成的一種零部件新型“近凈成形”技術(shù)。它可以利用模具注射成形坯件,并通過(guò)燒結(jié)快速制造高精度、高密度、三維復(fù)雜形狀的結(jié)構(gòu)零件,能夠快速、準(zhǔn)確地將設(shè)計(jì)思想物化為具有一定結(jié)構(gòu)、功能特性的制品,并可直接進(jìn)行大批量生產(chǎn)。MIM 技術(shù)結(jié)合了塑料注射成形和粉末冶金等方法的技術(shù)優(yōu)點(diǎn),不僅具有常規(guī)粉末冶金工藝工序少、無(wú)切削或少切削、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn),同時(shí),克服了傳統(tǒng)粉末冶金工藝制品材質(zhì)不均勻、力學(xué)性能低、薄壁不易成形及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的主要缺點(diǎn),適用于大批量生產(chǎn)小型、精密、三維形狀復(fù)雜以及具有特殊要求的金屬零部件的制造。
MIM 工藝已成為國(guó)際粉末冶金領(lǐng)域發(fā)展迅速、富有前景的一種新型“近凈成形”技術(shù),被業(yè)界譽(yù)為當(dāng)今“最熱門(mén)的零部件成形技術(shù)”。
MIM鎢合金零件
(2)MIM 與 PM、PIM的關(guān)系
粉末冶金(PowderMetallurgy,簡(jiǎn)稱(chēng) PM)是制取金屬粉末或用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料,經(jīng)過(guò)成形和燒結(jié),制取金屬材料、復(fù)合材料以及各種類(lèi)型制品的工業(yè)技術(shù)。粉末冶金具有獨(dú)特的化學(xué)組成和機(jī)械、物理性能,運(yùn)用粉末冶金技術(shù)可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品,如含油軸承、齒輪、凸輪、導(dǎo)桿、刀具等,是一種少無(wú)切削工藝。粉末冶金主要包括四大工藝:傳統(tǒng)法、金屬粉末注射成形(MIM)、金屬增材制造(MAM)、等靜壓(IP)。
粉末注射成形(PowderInjection Molding,簡(jiǎn)稱(chēng) PIM)是一種新的金屬、陶瓷零部件制備技術(shù)。它是將聚合物注射成形技術(shù)引入粉末材料成形領(lǐng)域而生成的一種全新零部件加工技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用塑料工業(yè)中注射成形的原理,將金屬、陶瓷粉末和聚合物粘結(jié)劑混煉成均勻的具有粘塑性的流體,經(jīng)注射機(jī)注入模具成型再脫除粘結(jié)劑后燒結(jié)全致密化而制得各種零部件。根據(jù)粉末注射成形過(guò)程中原料粉末的不同可以將其分為兩大類(lèi),一類(lèi)是陶瓷粉末注射成形技術(shù)(Ceramic Injection Molding,簡(jiǎn)稱(chēng)CIM),另一類(lèi)就是金屬粉末注射成形技術(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng) MIM)。
由此可見(jiàn),金屬粉末注射成形(MIM),屬于粉末冶金(PM)的一個(gè)工藝類(lèi)型,又屬于粉末注射成形(PIM)的一個(gè)分類(lèi)。
(3)MIM 的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
傳統(tǒng)金屬加工技術(shù)如冷鐓、鍛壓、沖壓適合用于加工二維、零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的產(chǎn)品,對(duì)于三維、復(fù)雜形狀產(chǎn)品的加工,存在一定的難度。CNC 技術(shù)無(wú)需模具設(shè)計(jì)制作,自由度及加工精度頗高,但材料浪費(fèi)嚴(yán)重,且在加工超小件、三維造型復(fù)雜的零件方面耗時(shí)長(zhǎng)、產(chǎn)量低、成本高。
相比之下,MIM技術(shù)近凈成形,幾乎無(wú)廢料,可以用于大批量生產(chǎn)三維形狀、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、精密尺寸的金屬產(chǎn)品,設(shè)計(jì)自由度高,這也是 MIM 技術(shù)和其他金屬加工技術(shù)相比較的優(yōu)勢(shì)所在。
對(duì)于復(fù)雜的零件,傳統(tǒng)金屬成形通常是先分解并制作出單個(gè)零件再組裝, MIM 工藝通過(guò)整體加工、簡(jiǎn)化加工程序,經(jīng)濟(jì)性更強(qiáng)。而且,傳統(tǒng)金屬成形成本隨著零件復(fù)雜程度上升而上升,MIM 工藝通過(guò)提升模具復(fù)雜程度保持成本不變,產(chǎn)品復(fù)雜程度越高,MIM工藝經(jīng)濟(jì)性更強(qiáng),成本優(yōu)勢(shì)更明顯。
(4)MIM 發(fā)展歷程
金屬粉末注射成形(MIM)是粉末注射成形技術(shù)(Powder Injection Molding,簡(jiǎn)稱(chēng)PIM)的一個(gè)分類(lèi)。粉末注射成形是一個(gè)已經(jīng)提出許久的成形概念,早在1872 年底就被提出,在 20 世紀(jì) 20 年代用于陶瓷熱壓鑄制品的生產(chǎn)。隨后的幾十年間粉末注射成形主要集中于陶瓷粉末注射成形。
20 世紀(jì) 70 年代初期,美國(guó) Raymond E. Wiech Jr.博士開(kāi)始實(shí)施金屬粉末注射成形技術(shù)的研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工作,為 MIM 技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用與發(fā)展奠基,但當(dāng)時(shí)該項(xiàng)技術(shù)還鮮為人知。直到1979 年,以 Wiech 博士作為聯(lián)合創(chuàng)始人的 Parmatech公司首次發(fā)表 MIM 技術(shù),并取得多項(xiàng)zhuanli,其金屬粉末注射成形產(chǎn)品在國(guó)際粉末冶金大會(huì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)大賽中獲得兩項(xiàng)大獎(jiǎng),MIM 技術(shù)才開(kāi)始受到粉末冶金行業(yè)的關(guān)注。但由于粉末原料價(jià)格太高、脫脂工藝時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)品易變形等問(wèn)題還沒(méi)有解決,其發(fā)展和應(yīng)用較為緩慢。
為解決MIM 技術(shù)的難點(diǎn),促進(jìn) MIM 技術(shù)實(shí)用化,20 世紀(jì) 80 年代中期,美國(guó)政府撥款支持 MIM 技術(shù)基礎(chǔ)理論和應(yīng)用基礎(chǔ)的研究工作。隨后日本、德國(guó)等也積極開(kāi)展MIM 的開(kāi)發(fā)研究。1986 年,日本 Nippon Seison 公司引進(jìn)了 MIM 工藝。1990 年以色列 Metalor 2000 公司從 Parmatech 公司引進(jìn)了 MIM 工藝技術(shù),建立了 MIM生產(chǎn)線(xiàn)。
隨著MIM 研究的不斷深入以及新型粘結(jié)劑的開(kāi)發(fā)、制粉技術(shù)和脫脂工藝的不斷進(jìn)步,MIM 工藝得到了較為快速地發(fā)展,到 20 世紀(jì) 90 年代初已逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
國(guó)內(nèi)金屬粉末注射成形(MIM)技術(shù)的研究始于 20 世紀(jì) 80 年代末,當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)先后有北京鋼鐵研究總院、北京科技大學(xué)、中南大學(xué)、北京有色金屬研究總院、北京粉末冶金研究所、廣州有色金屬研究院等開(kāi)展了 MIM 技術(shù)的研究工作。但受限于資金缺乏、加之于國(guó)外技術(shù)保密?chē)?yán)格,很長(zhǎng)一段時(shí)間沒(méi)有取得突破性進(jìn)展。
直到國(guó)家九五期間,MIM技術(shù)的研究首次被列入中國(guó)有色金屬工業(yè)總公司高新技術(shù)計(jì)劃。此后,國(guó)家 863 計(jì)劃、國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃、國(guó)家軍工配套科研計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家教委跨世紀(jì)優(yōu)秀人才培養(yǎng)計(jì)劃、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金等先后給予了該領(lǐng)域的研發(fā)資助,促使我國(guó)金屬粉末注射成形研究工作突破了技術(shù)難關(guān),取得了長(zhǎng)足進(jìn)步,并取得了一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)發(fā)明和科技成果。小批量的產(chǎn)品也成功地應(yīng)用到我國(guó)國(guó)防軍工和民用領(lǐng)域,部分研究成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
到20 世紀(jì) 90 年代末,中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)第五三研究所、北京鋼鐵研究總院以及中南大學(xué)等陸續(xù)設(shè)立 MIM 公司,形成批量生產(chǎn),完成 MIM 技術(shù)由實(shí)驗(yàn)室向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的過(guò)程,應(yīng)用技術(shù)更加成熟。2001 年引進(jìn)德國(guó)先進(jìn)的 MIM 專(zhuān)業(yè)設(shè)備組建了國(guó)內(nèi)第一條工業(yè)規(guī)?;?MIM 生產(chǎn)線(xiàn),開(kāi)始大批量生產(chǎn) MIM 產(chǎn)品,為軍隊(duì)裝備升級(jí)換代生產(chǎn)了大量的 MIM 零件,為國(guó)防建設(shè)作出了突出貢獻(xiàn)。
MIM 工藝在制備幾何形狀復(fù)雜、組織結(jié)構(gòu)均勻、性能優(yōu)異的近凈成形零部件方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),可以實(shí)現(xiàn)不同材料零部件一體化制造,具有材料適應(yīng)性廣、自動(dòng)化程度高、批量化程度高等特點(diǎn)。目前 MIM 已成為國(guó)際粉末冶金領(lǐng)域發(fā)展迅速、最有前途的一種新型近凈成形技術(shù),被業(yè)界譽(yù)為當(dāng)今“最熱門(mén)的零部件成形技術(shù)”。
二、MIM 市場(chǎng)整體發(fā)展現(xiàn)狀
(1)全球 MIM 市場(chǎng)整體發(fā)展現(xiàn)狀
近年來(lái),在電子、汽車(chē)、醫(yī)療、五金、機(jī)械等多個(gè)領(lǐng)域的帶動(dòng)下,全球 MIM市場(chǎng)穩(wěn)健增長(zhǎng)。根據(jù) Maximize Market Research 數(shù)據(jù),2016 年全球 MIM 市場(chǎng)規(guī)模為 24.6 億美元,2018 年市場(chǎng)規(guī)模增至 28.7 億美元,預(yù)計(jì) 2026 年將達(dá)到 52.6億美元,對(duì)應(yīng) 2019-2026 年復(fù)合年均增長(zhǎng)率(CAGR)為 7.87%。未來(lái),在電子產(chǎn)品快速增長(zhǎng)以及 MIM 制造零部件對(duì)傳統(tǒng)工藝制造零部件替代等因素的帶動(dòng)下,全球 MIM 市場(chǎng)仍將保持向好發(fā)展。
從全球區(qū)域分布來(lái)看,中國(guó) MIM 市場(chǎng)占全球市場(chǎng)的 40%左右,是全球最大的市場(chǎng);北美和歐洲 MIM 市場(chǎng)占全球市場(chǎng)的 17%,也是全球重要的市場(chǎng)。
從下游應(yīng)用來(lái)看,北美 MIM 應(yīng)用主要分布在軍火、醫(yī)療領(lǐng)域,市場(chǎng)占比分別為 33%、33%;歐洲 MIM 應(yīng)用主要分布在汽車(chē)、軍火領(lǐng)域,市場(chǎng)占比分別為22%、21%。
(2)我國(guó) MIM 市場(chǎng)整體發(fā)展現(xiàn)狀
隨著 MIM 工藝技術(shù)的逐步成熟,以及對(duì) MIM 技術(shù)認(rèn)知程度的進(jìn)一步加深, MIM 產(chǎn)品在電子產(chǎn)品、汽車(chē)、醫(yī)療、五金、機(jī)械等領(lǐng)域的應(yīng)用逐步增多,自 2012年開(kāi)始,我國(guó) MIM行業(yè)開(kāi)始飛速發(fā)展,市場(chǎng)規(guī)模也不斷擴(kuò)大。根據(jù)中國(guó)鋼協(xié)粉末冶金分會(huì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),2020 年國(guó)內(nèi) MIM 市場(chǎng)規(guī)模增加至 73 億元,與 2019 年相比增長(zhǎng) 9.0%。根據(jù)立鼎產(chǎn)業(yè)研究中心預(yù)計(jì),2026 年 MIM 市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 141.4億元。
從下游應(yīng)用來(lái)看,中國(guó) MIM 的市場(chǎng)應(yīng)用與歐美市場(chǎng)存在較大差異,主要分布在消費(fèi)電子領(lǐng)域,2020 年手機(jī)繼續(xù)保持著最大份額但略有下降,電腦、智能穿戴及涉軍工類(lèi)產(chǎn)品占比則大幅度增加,醫(yī)療及汽車(chē)類(lèi)產(chǎn)品略有上升,五金機(jī)械類(lèi)產(chǎn)品則明顯下降。以銷(xiāo)售額為基準(zhǔn)應(yīng)用領(lǐng)域占比:手機(jī) 56.3%,智能穿戴11.7%,電腦 8.3%,五金(包括機(jī)械)6.9%,醫(yī)療4.5 %,汽車(chē) 3.5%,其它(包括軍工)9.3%。
截至 2019 年,全國(guó)(不包括臺(tái)灣地區(qū))共有金屬注射成形生產(chǎn)企業(yè)及車(chē)間200 余家,其中珠三角地區(qū)最多,達(dá)到約 110 家;長(zhǎng)三角地區(qū)其次,達(dá) 55 家;京津冀及山東地區(qū)約 20家;湖南、江西、安徽及福建 14 家;河南、川渝及其它地區(qū) 5 家。
從行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看,按照業(yè)務(wù)規(guī)模可將行業(yè)內(nèi) MIM 企業(yè)分為三個(gè)競(jìng)爭(zhēng)梯隊(duì):第一梯隊(duì)的 MIM 企業(yè)收入規(guī)模在 2 億元以上,具有較強(qiáng)的研發(fā)創(chuàng)新能力,主要客戶(hù)為國(guó)際品牌或國(guó)內(nèi)知名品牌企業(yè),主要包括印度 Indo-MIM、中南昶聯(lián)、臺(tái)灣晟銘電子、精研科技、富馳高科、泛海統(tǒng)聯(lián)、全億大等;第二梯隊(duì)的 MIM企業(yè)收入規(guī)模在 5,000 萬(wàn)元至 2 億元,競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力弱于第一梯隊(duì),主要為國(guó)內(nèi)品牌企業(yè)配套生產(chǎn) MIM 零部件產(chǎn)品,客戶(hù)集中度往往較高;第三梯隊(duì)的 MIM 企業(yè)收入規(guī)模在 5,000 萬(wàn)元以下,通常企業(yè)的整體技術(shù)研發(fā)能力較弱,僅通過(guò)設(shè)備的購(gòu)置和人員的鋪設(shè)進(jìn)行中小批量的 MIM 產(chǎn)品生產(chǎn)。截至 2019 年,我國(guó)大陸 MIM生產(chǎn)企業(yè)及車(chē)間 200 余家,其中營(yíng)收超過(guò) 2 億元的企業(yè)數(shù)量不超過(guò) 10 家。整體來(lái)看公司處于高速發(fā)展期,由于第一梯隊(duì)營(yíng)收門(mén)檻為2億元,公司有望通過(guò)開(kāi)辟新應(yīng)用場(chǎng)景以及持續(xù)研發(fā)躋身第一梯隊(duì)。
三、MIM 行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)
為實(shí)現(xiàn) MIM 產(chǎn)品的進(jìn)一步推廣,行業(yè)內(nèi)企業(yè)需要根據(jù)各領(lǐng)域需求對(duì)行業(yè)前沿技術(shù)進(jìn)行研究開(kāi)發(fā),以擴(kuò)大 MIM 產(chǎn)品在更多領(lǐng)域的適用性,MIM 行業(yè)的發(fā)展將呈現(xiàn)以下趨勢(shì):
(1)材料體系的多元化發(fā)展
現(xiàn)階段,中國(guó) MIM 產(chǎn)品多以不銹鋼及鐵基合金粉末為原材料,產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子等領(lǐng)域。隨著下游領(lǐng)域?qū)Σ牧隙嘣爱a(chǎn)品輕量化等差異化需求的不斷提升,現(xiàn)有不銹鋼及鐵基合金產(chǎn)品已無(wú)法完全適應(yīng)市場(chǎng)需求。因此,行業(yè)內(nèi)企業(yè)需要追隨市場(chǎng)對(duì)其他材料 MIM 產(chǎn)品的多元化需求,不斷豐富 MIM 產(chǎn)品材料體系,進(jìn)一步推動(dòng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步及規(guī)模增長(zhǎng)。
目前,MIM 行業(yè)新材料的研發(fā)主要以高強(qiáng)和耐蝕兼顧的雙相不銹鋼、高強(qiáng)和高導(dǎo)熱率兼顧的銅合金以及高比強(qiáng)和生物兼容性兼顧的鈦合金等材料為重點(diǎn),應(yīng)用則向著汽車(chē)、醫(yī)療、五金等高端領(lǐng)域方向發(fā)展。
(2)技術(shù)工藝的復(fù)雜化發(fā)展
雖然中國(guó) MIM 技術(shù)已經(jīng)接近國(guó)際先進(jìn)水平,但受制于技術(shù)工藝的特性,在部分領(lǐng)域仍無(wú)法規(guī)模化應(yīng)用 MIM 技術(shù),仍存在較大技術(shù)發(fā)展空間。因此,微粉末注射成形、超大件注射成形及共注射成形等技術(shù)工藝將成為行業(yè)的重要發(fā)展方向。微粉末注射成形將促使 MIM 產(chǎn)品向更小更精細(xì)的方向發(fā)展;超大件注射成形通過(guò)減少粘結(jié)劑用量增大產(chǎn)品尺寸,推動(dòng)超大尺寸 MIM 產(chǎn)品的應(yīng)用及普及;共注射成形能夠?qū)⒋判圆牧吓c非磁性材料、硬質(zhì)材料與軟質(zhì)材料、導(dǎo)電材料與絕緣材料有機(jī)結(jié)合,從而有效提升 MIM 產(chǎn)品適用性。
(3)喂料制備的自主化發(fā)展
喂料是指將一定金屬粉末和粘結(jié)劑在一定的溫度下按照一定比例進(jìn)行均勻混合,以得到適合用于注射成形的粉末和粘結(jié)劑混合物。均勻喂料的制備是獲取高精度粉末注射成形產(chǎn)品的關(guān)鍵,如果喂料混合不均勻,粘結(jié)劑將在脫脂過(guò)程中產(chǎn)生變形以及燒結(jié)收縮不均勻等缺陷,從而增加最終燒結(jié)體的尺寸偏差。因此,喂料的制備情況對(duì) MIM 產(chǎn)品的精度起到了決定性作用。
現(xiàn)階段行業(yè)內(nèi)企業(yè)的喂料以外部采購(gòu)為主,定制化喂料制備往往成為其技術(shù)發(fā)展的短板。隨著 MIM 產(chǎn)品應(yīng)用的日益廣泛,更多高復(fù)雜度、高精度、高密度、外觀精美的MIM 產(chǎn)品需求也不斷涌現(xiàn),企業(yè)更加需要根據(jù)客戶(hù)高度定制化的產(chǎn)品需求來(lái)制備不同配比的喂料,從而為客戶(hù)提供符合其需求的 MIM 產(chǎn)品。現(xiàn)階段,少數(shù) MIM 企業(yè)已經(jīng)具備自主制備喂料的能力,隨著 MIM 產(chǎn)品應(yīng)用的日益廣泛,未來(lái)企業(yè)的喂料自主化將成為趨勢(shì)。
(4)制造過(guò)程的自動(dòng)化發(fā)展
在下游行業(yè)消費(fèi)電子、汽車(chē)、醫(yī)療、五金工具、機(jī)械儀器等行業(yè)發(fā)展速度日新月異的背景下,對(duì)精密金屬零部件的微型化、高尺寸精度以及行業(yè)內(nèi)企業(yè)的快速市場(chǎng)響應(yīng)能力的要求越發(fā)提高。單純依靠人工已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足行業(yè)極精密加工、極低的不良品率、快速市場(chǎng)響應(yīng)的要求,提高制造過(guò)程的自動(dòng)化智能化水平可以明顯減少由于人為因素產(chǎn)生的尺寸公差與不良品,可以極大地提高生產(chǎn)效率、加快市場(chǎng)反應(yīng)速度。近年來(lái),行業(yè)內(nèi)企業(yè)對(duì)自動(dòng)化智能化生產(chǎn)設(shè)備與檢測(cè)設(shè)備的需求越來(lái)越大,自動(dòng)化智能化程度快速提升。
(5)下游應(yīng)用的多元化發(fā)展
隨著我國(guó) MIM 行業(yè)的深入發(fā)展,各 MIM 企業(yè)不斷深化自身技術(shù)創(chuàng)新能力,以搶占更多的市場(chǎng)份額。目前,在我國(guó) MIM 行業(yè)中,部分企業(yè)已經(jīng)具備較強(qiáng)的技術(shù)創(chuàng)新實(shí)力,通過(guò)對(duì)行業(yè)前沿技術(shù)的持續(xù)研究,推動(dòng) MIM 產(chǎn)品性能日益提升,并能夠適用于更多的下游產(chǎn)品。例如超薄、高精度MIM 產(chǎn)品的研發(fā),符合消費(fèi)電子產(chǎn)品輕薄、便攜的發(fā)展趨勢(shì);再例如,通過(guò)喂料及模具的研究和開(kāi)發(fā),進(jìn)一步提升 MIM 產(chǎn)品高復(fù)雜度、高精度、高強(qiáng)度、外觀精美等特性,促使MIM 產(chǎn)品在汽車(chē)制造及醫(yī)療器械等多元領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。
四、MIM市場(chǎng)分析
(1)MIM行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析
從金屬粉末注射成形的產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看,上游行業(yè)主要提供產(chǎn)品原材料,包括金屬粉末、粘結(jié)劑等,金屬粉末及粘結(jié)劑需要經(jīng)過(guò)混合生成喂料,才能作為 MIM產(chǎn)品的直接原料。金屬粉末和粘結(jié)劑分別屬于金屬和化工產(chǎn)業(yè),上述產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間發(fā)展已經(jīng)比較成熟,產(chǎn)業(yè)處于良好的發(fā)展階段,市場(chǎng)供應(yīng)充足,能夠充分滿(mǎn)足 MIM 產(chǎn)品的發(fā)展需求。
目前,MIM 下游行業(yè)在我國(guó)的應(yīng)用主要分布在消費(fèi)電子行業(yè)。隨著MIM 技術(shù)的逐步成熟,下游應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大,其技術(shù)工藝也逐步應(yīng)用于汽車(chē)制造和醫(yī)療器械、五金工具等行業(yè)。下游市場(chǎng)的需求直接關(guān)系到 MIM 產(chǎn)品的需求,隨著居民生活水平提高對(duì)電子產(chǎn)品需求增大,及MIM 產(chǎn)品高復(fù)雜度、高精度、高強(qiáng)度、外觀精美等工藝優(yōu)勢(shì)對(duì)汽車(chē)制造、醫(yī)療器械等領(lǐng)域的吸引增強(qiáng),這些積極因素都將對(duì) MIM 行業(yè)的持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。
(2)上游金屬粉末市場(chǎng)分析
根據(jù)中國(guó)鋼協(xié)粉末冶金分會(huì)統(tǒng)計(jì),2020 年我國(guó) MIM 用粉總銷(xiāo)量約 12,000噸,比2019 年增長(zhǎng) 15-20%。國(guó)內(nèi)品牌的市場(chǎng)占有率進(jìn)一步提高,約占 79%;國(guó)際品牌產(chǎn)品則仍以德國(guó) BASF 公司的喂料(注射料)為主,約占 84%。
目前,MIM 材料品種由于消費(fèi)電子的市場(chǎng)需求,依然以不銹鋼為主,市場(chǎng)份額為65%,低合金鋼約為 23%,鈷基合金 5%,鎢基合金約5%,鈦合金 0.4%,其他為少量銅及硬質(zhì)合金等。隨著下游領(lǐng)域?qū)Σ牧隙嘣爱a(chǎn)品輕量化等差異化需求的不斷提升,消費(fèi)電子零件材質(zhì)也在向無(wú)磁無(wú)害(如高氮無(wú)鎳不銹鋼、銅合金、鋁合金)和組合材料(如金屬-陶瓷、金屬-塑膠)方向發(fā)展。鈦及鈦合金也有望繼不銹鋼之后成為下一代明星材料,在汽車(chē)、醫(yī)療、五金等高端領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
(3)MIM下游應(yīng)用領(lǐng)域市場(chǎng)分析
MIM 工藝憑借自身設(shè)計(jì)自由度高、材料適應(yīng)性廣、量產(chǎn)能力強(qiáng)等特點(diǎn),被業(yè)界譽(yù)為當(dāng)今“最熱門(mén)的零部件成形技術(shù)”,已被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、汽車(chē)制造、醫(yī)療器械、電動(dòng)工具等領(lǐng)域。
①消費(fèi)電子領(lǐng)域
傳統(tǒng)的消費(fèi)電子產(chǎn)品通常包括智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等硬件設(shè)備,新興消費(fèi)電子設(shè)備包括智能穿戴設(shè)備、無(wú)人駕駛飛機(jī)等。2010 年,黑莓手機(jī)的標(biāo)牌外觀件采用了 MIM 制程工藝技術(shù),開(kāi)啟了 MIM 零部件在手機(jī)上的批量化使用;2012 年,MIM 組合件第一次在平板電腦上使用,打破了 MIM產(chǎn)品單零件的使用方式。蘋(píng)果公司自2010年開(kāi)始使用MIM零部件,并不斷拓展、引領(lǐng)MIM 的使用范圍,電源接口件、卡托、攝像頭圈、按鍵等 MIM 零部件在手機(jī)上的成功應(yīng)用,成就了中國(guó)MIM 企業(yè)在消費(fèi)電子領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。隨著智能手機(jī)、智能穿戴設(shè)備等消費(fèi)電子產(chǎn)品向更加輕薄化發(fā)展,這些產(chǎn)品的核心零部件也將更加精密化和復(fù)雜化。在此背景下,MIM工藝的應(yīng)用前景將日益廣闊。
②汽車(chē)制造領(lǐng)域
在汽車(chē)零部件制造領(lǐng)域,MIM 工藝作為一種無(wú)切削的金屬零件成形工藝,可大量節(jié)省材料,降低生產(chǎn)成本,甚至減輕零件重量,有利于汽車(chē)輕量化及減少環(huán)境污染,因此MIM 工藝受到汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的高度重視,并于 20 世紀(jì) 90 年代開(kāi)始應(yīng)用于汽車(chē)零部件市場(chǎng)。目前,汽車(chē)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)采用MIM 工藝生產(chǎn)的一些形狀復(fù)雜、雙金屬零件以及成組的微小型零件,如渦輪增壓零件、調(diào)節(jié)環(huán)、噴油嘴零件、葉片、齒輪箱、助力轉(zhuǎn)向部件等。
我國(guó)已成為世界最大的汽車(chē)生產(chǎn)國(guó),汽車(chē)工業(yè)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位。近年來(lái),隨著宏觀經(jīng)濟(jì)增速回落、中美貿(mào)易摩擦等因素的影響,我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量略有下降。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù),2020 年我國(guó)汽車(chē)生產(chǎn)量為 2,522.5 萬(wàn)輛。但目前國(guó)內(nèi) MIM 在汽車(chē)市場(chǎng)應(yīng)用相對(duì)較少,北美、日本、歐洲應(yīng)用相對(duì)較多。北美、日本、歐洲粉末冶金零件單車(chē)用量分別為 18.6kg、8kg、7.2kg,我國(guó)僅為 4.5kg,這也預(yù)示在下一階段,我國(guó)國(guó)產(chǎn)汽車(chē) MIM 零件產(chǎn)品市場(chǎng)潛力巨大??紤]到 MIM工藝滿(mǎn)足汽車(chē)零部件“微型化、集成化、輕量化”的發(fā)展趨勢(shì),預(yù)計(jì)未來(lái) MIM工藝在汽車(chē)零部件領(lǐng)域的滲透將提高。隨著居民生活水平提升,我國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)需求將不斷增長(zhǎng),MIM 產(chǎn)品在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用空間將更加廣闊。
③醫(yī)療器械領(lǐng)域
在醫(yī)療器械領(lǐng)域,MIM 工藝生產(chǎn)的醫(yī)療配件有很高的精度,能滿(mǎn)足大多數(shù)精密醫(yī)療器械對(duì)配件所需要的小型、高復(fù)雜度、高力學(xué)性能等要求。近年來(lái) MIM工藝得到了越來(lái)越廣泛地應(yīng)用,如手術(shù)刀柄、剪刀、鑷子、牙科零件、骨科關(guān)節(jié)零件等。
醫(yī)療器械是我國(guó)醫(yī)療衛(wèi)生體系建設(shè)的重要基礎(chǔ),近年來(lái)醫(yī)療器械市場(chǎng)呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。2019 年我國(guó)醫(yī)療器械市場(chǎng)規(guī)模為 6,341 億元,2020 年,受新冠疫情影響,我國(guó)醫(yī)療器械行業(yè)市場(chǎng)迅速增長(zhǎng),預(yù)計(jì)其市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)8,500 億元。隨著醫(yī)療器械領(lǐng)域的快速發(fā)展,MIM 產(chǎn)品在該領(lǐng)域的應(yīng)用也將持續(xù)增長(zhǎng)。
④電動(dòng)工具領(lǐng)域
電動(dòng)工具配件的機(jī)加工較復(fù)雜、加工成本較高、材料利用率低,對(duì) MIM 的依賴(lài)度更高。近幾年開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品如異形銑刀、切削工具、緊固件、微型齒輪、松棉機(jī)/紡織機(jī)/卷邊機(jī)零件等。
電動(dòng)工具行業(yè)主要驅(qū)動(dòng)力來(lái)自于制造業(yè)、建筑業(yè)、汽車(chē)業(yè)以及耐用消費(fèi)品行業(yè)?!?016 中國(guó)電動(dòng)工具市場(chǎng)白皮書(shū)》預(yù)計(jì),2025 年全球動(dòng)力工具的市場(chǎng)規(guī)模可達(dá) 464.7億美元,“中國(guó)制造”的市場(chǎng)份額將越來(lái)越大。根據(jù)我國(guó)統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù),我國(guó)電動(dòng)手提式工具自 2014 年以來(lái)月均產(chǎn)量在 2,000 萬(wàn)臺(tái)左右。盡管 2019 年以來(lái)受到經(jīng)濟(jì)及政策因素的影響,我國(guó)電動(dòng)手提式工具月均產(chǎn)量仍保持在1,500 萬(wàn)臺(tái)以上。隨著電動(dòng)工具市場(chǎng)的發(fā)展,MIM 產(chǎn)品的應(yīng)用也將進(jìn)一步擴(kuò)大。
⑤自動(dòng)化設(shè)備直線(xiàn)導(dǎo)軌系統(tǒng)領(lǐng)域
直線(xiàn)導(dǎo)軌又稱(chēng)線(xiàn)軌、滑軌、線(xiàn)性導(dǎo)軌、線(xiàn)性滑軌,用于直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合,且可以承擔(dān)一定的扭矩,可在高負(fù)載的情況下實(shí)現(xiàn)高精度的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。在大陸稱(chēng)直線(xiàn)導(dǎo)軌,臺(tái)灣一般稱(chēng)線(xiàn)性導(dǎo)軌,線(xiàn)性滑軌。很多精加工領(lǐng)域的機(jī)床,大部分都是采用高精度的線(xiàn)軌作為機(jī)床導(dǎo)軌,這樣可以保證了機(jī)床的加工精度,進(jìn)口的有德國(guó)力士樂(lè),日本THK,國(guó)內(nèi)做得比較好的有南京工藝,漢江線(xiàn)軌,富士康基虎HS系列滾動(dòng)直線(xiàn)導(dǎo)軌等。
直線(xiàn)導(dǎo)軌系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域:
1、精密電子機(jī)械:如半導(dǎo)體設(shè)備,科學(xué)儀器等。
2、自動(dòng)化設(shè)備:包括工業(yè)自動(dòng)化,醫(yī)療設(shè)備和實(shí)驗(yàn)室行業(yè),以及紡織機(jī)械,印刷機(jī)械,藥品分配器,血液檢測(cè)設(shè)備,通氣道清潔設(shè)備,手術(shù)定位器以及其他手術(shù)和牙科工具。
3、數(shù)控機(jī)床:通常稱(chēng)為CNC,是通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)加工工具例如鉆頭,車(chē)床,銑床和3D打印機(jī)進(jìn)行的自動(dòng)控制。CNC機(jī)器通過(guò)遵循編碼的編程指令來(lái)加工某種材料(金屬,塑料,木材,陶瓷或復(fù)合材料)以符合規(guī)格,而無(wú)需人工操作員直接控制加工操作。
直線(xiàn)導(dǎo)軌系列產(chǎn)品是機(jī)械定位機(jī)構(gòu)中減少直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)摩擦不可或缺的零部件。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床,木工機(jī)械,搬運(yùn)、輸送機(jī)械,精密測(cè)量?jī)x器,產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化機(jī)械,電子半導(dǎo)體機(jī)械,機(jī)械手臂、包裝機(jī)械等,所有需求精密直線(xiàn)傳動(dòng)及定位的領(lǐng)域。
2018年全球直線(xiàn)導(dǎo)軌產(chǎn)量約為2600萬(wàn)套,市場(chǎng)規(guī)模為39億美元,2018-2020年,智能裝備年復(fù)合增長(zhǎng)率均超過(guò)15%,2020年測(cè)算的全球直線(xiàn)導(dǎo)軌市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)340億元,隨著自動(dòng)化市場(chǎng)的進(jìn)一步需求增加,微型滑塊需求量在30-50億元之間。
五、MIM行業(yè)的主要門(mén)檻
(1)技術(shù)壁壘
技術(shù)對(duì)于 MIM 行業(yè)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。一方面,企業(yè)需要具備較強(qiáng)的技術(shù)研發(fā)能力。隨著 MIM 產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的逐步拓展,各行業(yè)對(duì)高復(fù)雜度、高精度、高強(qiáng)度、外觀精美的定制化結(jié)構(gòu)件需求不斷增多,企業(yè)需要通過(guò)對(duì)模具、喂料、工藝等技術(shù)進(jìn)行不斷的研發(fā)創(chuàng)新,以保證產(chǎn)品能夠符合各領(lǐng)域客戶(hù)的定制化需求;另一方面,企業(yè)也必須對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化改造,降低人為干預(yù)因素,大幅提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率和合格率,從而不斷降低生產(chǎn)成本、提升產(chǎn)品質(zhì)量,滿(mǎn)足下游市場(chǎng)客戶(hù)日益旺盛的需求。新進(jìn)入企業(yè)由于缺乏對(duì)行業(yè)技術(shù)的深刻了解,勢(shì)必在技術(shù)研發(fā)等方面存在明顯劣勢(shì),從而不利于其參與激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。
(2)經(jīng)驗(yàn)壁壘
MIM 產(chǎn)品生產(chǎn)工藝制程較長(zhǎng),任一環(huán)節(jié)控制不當(dāng)均會(huì)對(duì)最終產(chǎn)品的尺寸精度和外觀產(chǎn)生較大影響,因此,需要積累對(duì)原材料的控制、注射、脫脂、燒結(jié)、后制程等豐富的生產(chǎn)制造經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)控制和滿(mǎn)足產(chǎn)品要求。隨著行業(yè)技術(shù)的發(fā)展,各類(lèi)生產(chǎn)設(shè)備也不斷進(jìn)步,推動(dòng)行業(yè)自動(dòng)化水平有較大幅度地提升,但在整體生產(chǎn)過(guò)程中,經(jīng)驗(yàn)因素仍舊對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響。原材料喂料配比,注射、脫脂、燒結(jié)等核心工藝的過(guò)程參數(shù)設(shè)定與控制,后處理工藝的恰當(dāng)選擇、組合與工藝優(yōu)化均對(duì)產(chǎn)品的批量化生產(chǎn)難易、品質(zhì)均質(zhì)性與可靠性及成本和生產(chǎn)效率構(gòu)成直接且較大的影響。例如,燒結(jié)工藝為產(chǎn)品生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié),需要根據(jù)不同的注射坯件進(jìn)行差異化處理,確保致密度、金屬性能、形變減少。由此可見(jiàn),如果企業(yè)缺乏豐富的生產(chǎn)制造經(jīng)驗(yàn)積累,較難在短時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出具備高復(fù)雜度、高精度、高強(qiáng)度、外觀精美的 MIM 產(chǎn)品,從而對(duì)其進(jìn)入本行業(yè)形成一定的障礙。
(3)客戶(hù)壁壘
MIM 產(chǎn)品的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括消費(fèi)電子、自動(dòng)化設(shè)備和醫(yī)療器械等行業(yè),上述行業(yè)均為技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),因此,客戶(hù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量尤為重視,尤其是下游領(lǐng)域的知名大規(guī)模企業(yè),往往對(duì)供應(yīng)商研發(fā)能力、產(chǎn)品品質(zhì)、開(kāi)發(fā)速度、交付管理等有非常嚴(yán)格的審核,審核周期也相對(duì)較長(zhǎng),通常在其確定合格供應(yīng)商后,在沒(méi)有重大質(zhì)量問(wèn)題的情況下,客戶(hù)與供應(yīng)商將維持長(zhǎng)期和穩(wěn)定的合作關(guān)系。隨著消費(fèi)電子、汽車(chē)制造和醫(yī)療器械等行業(yè)對(duì) MIM 產(chǎn)品需求的日益增加,上述領(lǐng)域內(nèi)的制造商建立了各自的 MIM 產(chǎn)品供應(yīng)體系,新進(jìn)入企業(yè)在缺乏優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定客戶(hù)的情況下,難以在行業(yè)內(nèi)獲得快速的發(fā)展。
(4)資金壁壘
MIM 企業(yè)的發(fā)展需要大量的資金支持,主要體現(xiàn)在設(shè)備購(gòu)置、技術(shù)研發(fā)等方面。設(shè)備購(gòu)置方面,在智能手機(jī)、智能穿戴設(shè)備等消費(fèi)電子行業(yè)快速發(fā)展的帶動(dòng)下,MIM 產(chǎn)品需求得到快速釋放,各企業(yè)需要不斷擴(kuò)大生產(chǎn)能力滿(mǎn)足下游客戶(hù)需求,而生產(chǎn)設(shè)備的購(gòu)置需要大量的資金,為企業(yè)帶來(lái)較大資金壓力。技術(shù)研發(fā)方面,為掌握行業(yè)的先進(jìn)技術(shù),企業(yè)往往需要投入大量的研發(fā)經(jīng)費(fèi)。對(duì)于資金規(guī)模較小的企業(yè)而言,其在本行業(yè)難以規(guī)?;l(fā)展,從而對(duì)其形成一定的資金壁壘。