2021年中國金屬粉末注射成形(MIM)行業(yè)重點企業(yè)競爭戰(zhàn)略研究及細分應(yīng)用領(lǐng)域市場前景預(yù)測
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(1)MIM簡介: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、高分子化學、粉末冶金工藝學和金屬材料學等多學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、準確地將設(shè)計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,不僅具有常規(guī)粉末冶金工藝工序少、無切削或少切削、經(jīng)濟效益高等優(yōu)點,同時,克服了傳統(tǒng)粉末冶金工藝制品材質(zhì)不均勻、力學性能低、薄壁不易成形及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的主要缺點,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)界譽為當今“最熱門的零部件成形技術(shù)”。MIM技術(shù)在全球10大先進制造技術(shù)中排名第二。
(2)MIM與PM、PIM的關(guān)系:粉末冶金(Powder?Metal?lurgy,簡稱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)過成形和燒澆,制取金屬材料、復(fù)合材料以及各種類型制品的工業(yè)技術(shù)。粉末冶金具有獨特的化學組成和機械、物理性能,運用粉末冶金技術(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(Powder?Injection?Molding,簡稱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)注射機注入模具成形再脫除粘結(jié)劑后燒結(jié)全致密化而制得各種零部件。根據(jù)粉末注射成形過程中原料粉末的不同可以將其分為兩大類,一類是陶瓷粉末注射成形技術(shù)(Ceramic?Injection?Molding,簡稱CIM),另一類就是金屬粉末注射成形技術(shù)(簡稱MIM)。由此可見,金屬粉末注射成形(MIM),屬于粉末冶金(PM)的一個工藝類型,又屬于粉末注射成形(PIM)的一個分類。
(3)MIM的技術(shù)優(yōu)勢: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)簡單的產(chǎn)品,對于三維、復(fù)雜形狀產(chǎn)品的加工,存在一定的難度。CNC技術(shù)無需模具設(shè)計制作,自由度及加工精度頗高,但材料浪費嚴重,且在加工超小件、三維造型復(fù)雜的零件方面耗時長、產(chǎn)量低、成本高。
相比之下,MIM技術(shù)近凈成形,幾乎無廢料,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)勢所在。
MIM的技術(shù)優(yōu)勢
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相較于其他的金屬成形方式,MIM工藝的優(yōu)勢具體體現(xiàn)如下:
序號 | 優(yōu)勢 | 具體表現(xiàn) |
1 | 極高的設(shè)計自由度 | MIM工藝能夠像塑膠注塑成形一樣將復(fù)雜的金屬零件直接成形,允許三維形狀的自由設(shè)計,理論上塑膠可以實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)都可通過MIM工藝實現(xiàn)。 |
2 | 出色的理化性能 | MIM產(chǎn)品組織均勻、致密度好,燒結(jié)密度可達到理論密度的98%以上,甚至接近于理論密度,其理化性能表現(xiàn)非常出色,產(chǎn)品強度、硬度、延伸率等力學性能超過傳統(tǒng)粉末冶金。 |
3 | 更高的尺寸精度 | MIM產(chǎn)品一次成形尺寸精度可達+/-0.3%,一般精度要求的產(chǎn)品無需后加工;如配合其他加工方式,可以獲得更高的尺寸精度。 |
4 | 更多的材料選擇 | MIM工藝幾乎可使用絕大部分金屬材料,特別適用于對材料性能較高的應(yīng)用場景。考慮到經(jīng)濟性,主要的應(yīng)用材料涵蓋鐵基、鎳基、銅基、鈦基金屬或合金。 |
5 | 精致的外觀表現(xiàn) | MIM工藝的燒結(jié)坯表面粗糙度(Ra)可做到1μm,更可以通過各種表面處理方式獲得炫目的外觀效果。 |
6 | 靈活的量產(chǎn)能力 | MIM工藝可以靈活調(diào)整和迅速提升產(chǎn)量,從每天幾百件到每天數(shù)十萬件都可以快速響應(yīng)。 |
7 | 極高的原料利用率 | MIM工藝原料利用率接近100%,是一種近凈成形技術(shù),可有效避免材料的浪費。 |
8 | 顯著的批量成本優(yōu)勢 | MIM工藝近凈成形,相較于其他工藝,特別是結(jié)構(gòu)復(fù)雜產(chǎn)品,利用MIM工藝批量生產(chǎn)成本優(yōu)勢明顯。 |
對于復(fù)雜的零件,傳統(tǒng)金屬成形通常是先分解并制作出單個零件再組裝,MIM工藝通過整體加工、簡化加工程序,經(jīng)濟性更強。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)濟性更強,成本優(yōu)勢更明顯。
MIM與其他生產(chǎn)技術(shù)成本比較分析
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(4)中國MIM市場整體發(fā)展現(xiàn)狀:隨著MIM工藝技術(shù)的逐步成熟,以及對MIM技術(shù)認知程度的進一步加深,MIM產(chǎn)品在電子產(chǎn)品、汽車、醫(yī)療、五金、機械等領(lǐng)域的應(yīng)用逐步增多,自2012年開始,我國MIM行業(yè)開始飛速發(fā)展,市場規(guī)模也不斷擴大。據(jù)中金企信國際咨詢公布的《2021-2027年中國金屬粉末注射成形(MIM)市場分析及發(fā)展策略研究預(yù)測報告》統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示:2018年國內(nèi)MIM市場規(guī)模達57億元,與2017年相比增長5.6%;2019年國內(nèi)MIM市場規(guī)模增加至67億元,與2018年相比增長17.5%。預(yù)測2025年MIM市場規(guī)模將達到121.9億元。
2011-2020年中國MIM市場規(guī)模現(xiàn)狀分析
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數(shù)據(jù)統(tǒng)計:中金企信國際咨詢
從下游應(yīng)用來看,中國MIM的市場應(yīng)用與歐美市場存在較大差異,主要分布在消費電子領(lǐng)域,手機繼續(xù)保持著最大份額,占比為59.10%;智能穿戴設(shè)備占比有所增加,為8.10%,汽車及五金類產(chǎn)品保持不變,電腦及醫(yī)療類產(chǎn)品則略有下降。中金企信國際咨詢專業(yè)編制《金屬粉末注射成形(MIM)項目可行性研究報告》為企業(yè)投融資、項目立項、銀行貸款申請、批地申請等提供專業(yè)化優(yōu)質(zhì)服務(wù)。
2019年中國MIM市場按應(yīng)用劃分規(guī)模比重分析
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數(shù)據(jù)統(tǒng)計:中金企信國際咨詢
截至2019年,全國(不包括臺灣地區(qū))共有金屬注射成形生產(chǎn)企業(yè)及車間200余家,其中珠三角地區(qū)最多,達到約110家;長三角地區(qū)其次,達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)競爭格局來看,按照業(yè)務(wù)規(guī)模可將行業(yè)內(nèi)MIM企業(yè)分為三個競爭梯隊:第一梯隊的MIM企業(yè)收入規(guī)模在2億元以上,具有較強的研發(fā)創(chuàng)新能力,主要客戶為國際品牌或國內(nèi)知名品牌企業(yè),主要包括印度Indo-MIM、中南昶聯(lián)、臺灣晟銘電子、精研科技、富馳高科、泛海統(tǒng)聯(lián)、全億大等;第二梯隊的MIM企業(yè)收入規(guī)模在5,000萬元至2億元,競爭實力弱于第一梯隊,主要為國內(nèi)品牌企業(yè)配套生產(chǎn)MIM零部件產(chǎn)品,客戶集中度往往較高;第三梯隊的MIM企業(yè)收入規(guī)模在5,000萬元以下,通常企業(yè)的整體技術(shù)研發(fā)能力較弱,僅通過設(shè)備的購置和人員的鋪設(shè)進行中小批量的MIM產(chǎn)品生產(chǎn)。截至2019年,我國大陸MIM生產(chǎn)企業(yè)及車間200余家,其中營收超過2億元的企業(yè)數(shù)量不超過10家。泛海統(tǒng)聯(lián)經(jīng)過三年多的發(fā)展,即已成功躋身MIM行業(yè)的第一梯隊。
3、MIM行業(yè)發(fā)展趨勢:為實現(xiàn)MIM產(chǎn)品的進一步推廣,行業(yè)內(nèi)企業(yè)需要根據(jù)各領(lǐng)域需求對行業(yè)前沿技術(shù)進行研究開發(fā),以擴大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:
(1)材料體系的多元化發(fā)展:現(xiàn)階段,中國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)品已無法完全適應(yīng)市場需求。因此,行業(yè)內(nèi)企業(yè)需要追隨市場對其他材料MIM產(chǎn)品的多元化需求,不斷豐富MIM產(chǎn)品材料體系,進一步推動行業(yè)技術(shù)進步及規(guī)模增長。
目前,MIM行業(yè)新材料的研發(fā)主要以高強和耐蝕兼顧的雙相不銹鋼、高強和高導(dǎo)熱率兼顧的銅合金以及高比強和生物兼容性兼顧的鈦合金等材料為重點,應(yīng)用則向著汽車、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MIM技術(shù)已經(jīng)接近國際先進水平,但受制于技術(shù)工藝的特性,在部分領(lǐng)域仍無法規(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)品向更小更精細的方向發(fā)展;超大件注射成形通過減少粘結(jié)劑用量增大產(chǎn)品尺寸,推動超大尺寸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)客戶高度定制化的產(chǎn)品需求來制備不同配比的喂料,從而為客戶提供符合其需求的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,未來企業(yè)的喂料自主化將成為趨勢。
(4)制造過程的自動化發(fā)展:在下游行業(yè)消費電子、汽車、醫(yī)療、五金工具、機械儀器等行業(yè)發(fā)展速度日新月異的背景下,對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)的快速市場響應(yīng)能力的要求越發(fā)提高。單純依靠人工已經(jīng)無法滿足行業(yè)極精密加工、極低的不良品率、快速市場響應(yīng)的要求,提高制造過程的自動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、加快市場反應(yīng)速度。近年來,行業(yè)內(nèi)企業(yè)對自動化智能化生產(chǎn)設(shè)備與檢測設(shè)備的需求越來越大,自動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,以搶占更多的市場份額。目前,在我國MIM行業(yè)中,部分企業(yè)已經(jīng)具備較強的技術(shù)創(chuàng)新實力,通過對行業(yè)前沿技術(shù)的持續(xù)研究,推動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),符合消費電子產(chǎn)品輕薄、便攜的發(fā)展趨勢;再例如,通過喂料及模具的研究和開發(fā),進一步提升MIM產(chǎn)品高復(fù)雜度、高精度、高強度、外觀精美等特性,促使MIM產(chǎn)品在汽車制造及醫(yī)療器械等多元領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。