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中國金屬注射成形行業:一種新型“近凈成形”技術

行業發展相關概述

金屬粉末注射成型(MIM)是傳統粉末冶金技術與現代塑料注射成型技術相結合的一種新型“近凈成形”技術。

金屬粉末注射成型(MIM)是將現代塑料注射成型技術引入粉末冶金領域,集塑料成型技術、高分子化學、粉末冶金技術和金屬材料科學于一體的一種新型零件“近凈成形”技術。可用于注塑模具毛坯,通過燒結快速制造高精度、高密度、三維復雜形狀的結構件。它能快速、準確地將設計思想物化成具有一定結構和功能特征的產品,并可直接批量生產。

MIM技術結合了塑料注射成型和粉末冶金的技術優勢,不僅具有工序少、無需切削或少切削等優點,經濟效益高,而且克服了傳統粉末冶金制品材料不均勻、力學性能低、薄壁成形難、結構復雜等主要缺點,適合批量生產小型、精密、復雜的三維形狀和有特殊要求的金屬零件。



行業市場分析
 
隨著國內MIM技術的逐步成熟,對MIM技術認識的加深,以及MIM產品在電子產品、汽車、醫療、五金、機械等領域的應用日益廣泛,中國的MIM產業發展迅速,市場規模不斷擴大。

統計數據顯示,2018年中國金屬粉末注射成形行業市場規模57.35億元,2022年中國金屬粉末注射成形行業市場規模99.64億元。2018-2023年中國金屬粉末注射成形行業市場規模如下:
 
圖表:2018-2023年中國金屬粉末注射成形行業市場規模

 
數據來源:智研瞻產業研究院整理
 
行業產業鏈
 
從金屬粉末注射成型的產業鏈來看,上游產業主要提供產品原料,包括金屬粉末、粘結劑等。我國MIM下游行業的應用主要分布在消費電子行業。隨著MIM技術的逐漸成熟,下游應用領域逐漸擴大,其技術也逐漸應用于汽車制造、醫療器械、五金工具等行業。

 
圖表:金屬粉末注射成形行業產業鏈
 
 
資料來源:智研瞻產業研究院整理
 
行業發展機遇和挑戰
 
(一)發展機遇。
(1)國家政策鼓勵MIM產業持續健康發展。
MIM產業處于消費電子、汽車制造、醫療器械等產業鏈的前端,隨著其應用優勢的逐步體現,國家通過政策直接或間接不斷鼓勵產業健康快速發展。

(2)推動MIM在汽車制造領域的應用。
隨著5G技術、人工智能、新材料等新技術的發展,汽車產業正朝著智能化、電動化方向發展,汽車智能制造產業正朝著輕量化方向發展,這是汽車產業未來的發展趨勢。考慮到MIM產品契合了汽車零部件“小型化、集成化、輕量化”的發展趨勢,預計未來MIM產品在汽車上的應用將逐步提升。一方面,許多MIM產品制造商在汽車行業持續多年的努力,逐步培育出自己的品牌;另一方面,MIM粉末制造商最近開發了低成本的微米級低合金鋼粉,這為MIM產品進入汽車領域提供了助力。

(3)5G和物聯網技術推動了MIM的需求增長。
5G移動網絡的到來和物聯網技術的加速,將給發展中的MIM行業帶來新的機遇。一方面,5G終端設備、基站等硬件設備的建設和更新將為MIM產品提供更多機會;另一方面,物聯網技術的普及將推動智能穿戴、智能家電、智能鎖和無人駕駛的發展,進一步推動MIM產品的需求增長。

(4)消費電子產品更新換代拉動需求快速增長。
近年來,后置三攝和四攝的滲透率逐步提升。隨著攝像頭數量的增加,模塊的內部結構更加密集和復雜。該MIM相機支架具有更高的經濟性、更高的產品復雜性和更高的尺寸精度。未來,MIM技術在三攝、四攝支架的滲透率還將進一步提升。

此外,多個智能手機品牌推出折疊屏智能終端,三星推出GalaxyFold,華為推出Matex。MIM技術具有材料選擇范圍更廣、產品復雜程度更高的優點,完美滿足了手機折頁的需求。未來,隨著折疊屏智能終端市場滲透率的提高,MIM產品將獲得新的、明顯的市場增長機會。
 
圖表:金屬粉末注射成形行業發展機遇
資料來源:智研瞻產業研究院整理
 
發展挑戰

在中國金屬粉末注射成形行業的發展中,主要會遇到持續R & D和創新、專業人才短缺、新技術突破等挑戰。

(1)持續R & D和創新能力的挑戰。
下游客戶為了滿足自身的市場需求,不斷提高精密零件的精度、質量等產品標準,對MIM產品的技術參數也提出了更加嚴格的要求。如果公司不能按計劃開發新產品,或者開發的新產品在性能、質量或成本上不具有競爭優勢,將影響公司在行業中的競爭地位。

(2)新技術突破的挑戰。
“間接金屬3D打印技術”或“金屬3D冷打印加燒結技術”,被視為金屬3D打印< AM >技術與MIM技術的深度融合,與傳統AM工藝相比,具有設備價格低、打印速度快、運營成本低、產品微觀結構和表面質量好等優點。

(3)專業人才短缺的挑戰。
MIM產品的訂單式生產模式對人才的綜合素質和技術水平要求很高,包括專業能力、技術能力、管理能力等。目前行業往往面臨著人才培養和積累不足、相關專業人才缺乏等問題。
 
圖表:金屬粉末注射成形行業發展挑戰
 
資料來源:智研瞻產業研究院整理
 
行業發展趨勢

1.物質系統的多元化發展。
目前中國MIM產品多以不銹鋼和鐵基合金粉末為原料,產品廣泛應用于消費電子等領域。隨著下游領域對多樣化材料和輕量化產品需求的不斷增加,現有的不銹鋼和鐵基合金產品已無法完全滿足市場需求。因此,行業內企業需要緊跟其他材料MIM產品多樣化的市場需求,不斷豐富MIM產品的材料體系,進一步推動行業的技術進步和規模增長。目前,MIM行業新材料的研發主要集中在兼具高強度和耐腐蝕性能的雙相不銹鋼、高強度和高導熱性能的銅合金、高比強度和生物相容性的鈦合金,而應用則向汽車、醫療、五金等高端領域發展。

2.技術和工藝的復雜發展。
雖然我國的MIM技術已經接近國際先進水平,但由于工藝和技術的特點,目前還無法在一些領域大規模應用MIM技術,技術發展空間還很大。因此,微粉注射成型、超大件注射成型和共注射成型技術將成為行業的重要發展方向。微粉注射成型將推動MIM產品向更小、更精細的方向發展;超大件注射成型通過減少粘結劑用量,增加產品尺寸,可以促進超大件MIM產品的應用和普及;共注射成型可以將磁性材料與非磁性材料、硬材料與軟材料、導電材料與絕緣材料有機結合,有效提高MIM產品的適用性。

3.飼料制劑的自主開發。
喂料是將一定的金屬粉末和粘結劑在一定的溫度下按一定比例混合均勻,得到適合注塑成型的粉末和粘結劑的混合物。均勻喂料的制備是獲得高精度粉末注射成型制品的關鍵。如果原料混合不均勻,脫脂時粘結劑會變形,燒結收縮不均勻,從而增加最終燒結體的尺寸偏差。因此,飼料的制備對注射成形產品的精度起著決定性的作用。目前,行業內企業的飼料主要來自外部采購,定制飼料制備往往成為其技術發展的短板。隨著MIM產品應用的不斷增加,更多高復雜、高精度、高密度、美觀的MIM產品不斷涌現。企業需要根據客戶高度定制化的產品要求,準備不同比例的飼料,為客戶提供符合其需求的MIM產品。目前,少數MIM企業已具備自主配制飼料的能力。隨著MIM產品的應用越來越多,企業飼料自主化將成為未來的趨勢。

4.制造過程自動化的發展。
隨著消費電子、汽車、醫療、五金工具、機械儀器等下游產業的快速發展,行業內企業對小型化、高尺寸精度和快速市場反應能力的要求不斷提高。僅靠人工已不能滿足超精密加工、極低不良率和快速市場反應的要求。提高制造過程的自動化和智能化水平,可以明顯減少人為因素造成的尺寸公差和不良品,大大提高生產效率,加快市場反應。近年來,行業內企業對自動化、智能化生產設備和檢測設備的需求越來越大,自動化、智能化程度快速提升。

5.下游應用的多元化發展。
隨著中國MIM產業的深入發展,MIM企業不斷深化技術創新能力,以搶占更多的市場份額。目前,在中國的MIM行業中,一些企業已經具備了較強的技術創新實力。通過對行業前沿技術的不斷研究,MIM產品性能日臻完善,并可應用于更多下游產品。比如超薄高精度MIM產品的研發,符合消費電子產品輕薄便攜的發展趨勢;再如,通過對送料和模具的研發,進一步提升MIM產品的高復雜、高精度、高強度、外形美觀等特性,促進MIM產品在汽車制造、醫療器械等領域的推廣應用。
 
圖表:中國金屬粉末注射成形行業未來發展趨勢
 
 
資料來源:智研瞻產業研究院整理

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