中國(guó)金屬注射成形行業(yè)：一種新型“近凈成形”技術(shù)
行業(yè)發(fā)展相關(guān)概述
金屬粉末注射成型(MIM)是傳統(tǒng)粉末冶金技術(shù)與現(xiàn)代塑料注射成型技術(shù)相結(jié)合的一種新型“近凈成形”技術(shù)。
金屬粉末注射成型(MIM)是將現(xiàn)代塑料注射成型技術(shù)引入粉末冶金領(lǐng)域，集塑料成型技術(shù)、高分子化學(xué)、粉末冶金技術(shù)和金屬材料科學(xué)于一體的一種新型零件“近凈成形”技術(shù)?？捎糜谧⑺苣＞呙?，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)件。它能快速、準(zhǔn)確地將設(shè)計(jì)思想物化成具有一定結(jié)構(gòu)和功能特征的產(chǎn)品，并可直接批量生產(chǎn)。
MIM技術(shù)結(jié)合了塑料注射成型和粉末冶金的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，不僅具有工序少、無(wú)需切削或少切削等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益高，而且克服了傳統(tǒng)粉末冶金制品材料不均勻、力學(xué)性能低、薄壁成形難、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等主要缺點(diǎn)，適合批量生產(chǎn)小型、精密、復(fù)雜的三維形狀和有特殊要求的金屬零件。
行業(yè)市場(chǎng)分析
隨著國(guó)內(nèi)MIM技術(shù)的逐步成熟，對(duì)MIM技術(shù)認(rèn)識(shí)的加深，以及MIM產(chǎn)品在電子產(chǎn)品、汽車、醫(yī)療、五金、機(jī)械等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，中國(guó)的MIM產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2018年中國(guó)金屬粉末注射成形行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模57.35億元，2022年中國(guó)金屬粉末注射成形行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模99.64億元。2018-2023年中國(guó)金屬粉末注射成形行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模如下：
圖表：2018-2023年中國(guó)金屬粉末注射成形行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模
數(shù)據(jù)來(lái)源：智研瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理
行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈
從金屬粉末注射成型的產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，上游產(chǎn)業(yè)主要提供產(chǎn)品原料，包括金屬粉末、粘結(jié)劑等。我國(guó)MIM下游行業(yè)的應(yīng)用主要分布在消費(fèi)電子行業(yè)。隨著MIM技術(shù)的逐漸成熟，下游應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大，其技術(shù)也逐漸應(yīng)用于汽車制造、醫(yī)療器械、五金工具等行業(yè)。
圖表：金屬粉末注射成形行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈
資料來(lái)源：智研瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理
行業(yè)發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)
(一)發(fā)展機(jī)遇。
(1)國(guó)家政策鼓勵(lì)MIM產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。
MIM產(chǎn)業(yè)處于消費(fèi)電子、汽車制造、醫(yī)療器械等產(chǎn)業(yè)鏈的前端，隨著其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的逐步體現(xiàn)，國(guó)家通過(guò)政策直接或間接不斷鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展。
(2)推動(dòng)MIM在汽車制造領(lǐng)域的應(yīng)用。
隨著5G技術(shù)、人工智能、新材料等新技術(shù)的發(fā)展，汽車產(chǎn)業(yè)正朝著智能化、電動(dòng)化方向發(fā)展，汽車智能制造產(chǎn)業(yè)正朝著輕量化方向發(fā)展，這是汽車產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)?？紤]到MIM產(chǎn)品契合了汽車零部件“小型化、集成化、輕量化”的發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)計(jì)未來(lái)MIM產(chǎn)品在汽車上的應(yīng)用將逐步提升。一方面，許多MIM產(chǎn)品制造商在汽車行業(yè)持續(xù)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(kāi)發(fā)了低成本的微米級(jí)低合金鋼粉，這為MIM產(chǎn)品進(jìn)入汽車領(lǐng)域提供了助力。
(3)5G和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推動(dòng)了MIM的需求增長(zhǎng)。
5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的到來(lái)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的加速，將給發(fā)展中的MIM行業(yè)帶來(lái)新的機(jī)遇。一方面，5G終端設(shè)備、基站等硬件設(shè)備的建設(shè)和更新將為MIM產(chǎn)品提供更多機(jī)會(huì)；另一方面，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及將推動(dòng)智能穿戴、智能家電、智能鎖和無(wú)人駕駛的發(fā)展，進(jìn)一步推動(dòng)MIM產(chǎn)品的需求增長(zhǎng)。
(4)消費(fèi)電子產(chǎn)品更新?lián)Q代拉動(dòng)需求快速增長(zhǎng)。
近年來(lái)，后置三攝和四攝的滲透率逐步提升。隨著攝像頭數(shù)量的增加，模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加密集和復(fù)雜。該MIM相機(jī)支架具有更高的經(jīng)濟(jì)性、更高的產(chǎn)品復(fù)雜性和更高的尺寸精度。未來(lái)，MIM技術(shù)在三攝、四攝支架的滲透率還將進(jìn)一步提升。
此外，多個(gè)智能手機(jī)品牌推出折疊屏智能終端，三星推出GalaxyFold，華為推出Matex。MIM技術(shù)具有材料選擇范圍更廣、產(chǎn)品復(fù)雜程度更高的優(yōu)點(diǎn)，完美滿足了手機(jī)折頁(yè)的需求。未來(lái)，隨著折疊屏智能終端市場(chǎng)滲透率的提高，MIM產(chǎn)品將獲得新的、明顯的市場(chǎng)增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。
圖表：金屬粉末注射成形行業(yè)發(fā)展機(jī)遇
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發(fā)展挑戰(zhàn)
在中國(guó)金屬粉末注射成形行業(yè)的發(fā)展中，主要會(huì)遇到持續(xù)R & D和創(chuàng)新、專業(yè)人才短缺、新技術(shù)突破等挑戰(zhàn)。
(1)持續(xù)R & D和創(chuàng)新能力的挑戰(zhàn)。
下游客戶為了滿足自身的市場(chǎng)需求，不斷提高精密零件的精度、質(zhì)量等產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)MIM產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)也提出了更加嚴(yán)格的要求。如果公司不能按計(jì)劃開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，或者開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品在性能、質(zhì)量或成本上不具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，將影響公司在行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)地位。
(2)新技術(shù)突破的挑戰(zhàn)。
“間接金屬3D打印技術(shù)”或“金屬3D冷打印加燒結(jié)技術(shù)”，被視為金屬3D打印< AM >技術(shù)與MIM技術(shù)的深度融合，與傳統(tǒng)AM工藝相比，具有設(shè)備價(jià)格低、打印速度快、運(yùn)營(yíng)成本低、產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)和表面質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。
(3)專業(yè)人才短缺的挑戰(zhàn)。
MIM產(chǎn)品的訂單式生產(chǎn)模式對(duì)人才的綜合素質(zhì)和技術(shù)水平要求很高，包括專業(yè)能力、技術(shù)能力、管理能力等。目前行業(yè)往往面臨著人才培養(yǎng)和積累不足、相關(guān)專業(yè)人才缺乏等問(wèn)題。
圖表：金屬粉末注射成形行業(yè)發(fā)展挑戰(zhàn)
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行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)
1.物質(zhì)系統(tǒng)的多元化發(fā)展。
目前中國(guó)MIM產(chǎn)品多以不銹鋼和鐵基合金粉末為原料，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)Χ鄻踊牧虾洼p量化產(chǎn)品需求的不斷增加，現(xiàn)有的不銹鋼和鐵基合金產(chǎn)品已無(wú)法完全滿足市場(chǎng)需求。因此，行業(yè)內(nèi)企業(yè)需要緊跟其他材料MIM產(chǎn)品多樣化的市場(chǎng)需求，不斷豐富MIM產(chǎn)品的材料體系，進(jìn)一步推動(dòng)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模增長(zhǎng)。目前，MIM行業(yè)新材料的研發(fā)主要集中在兼具高強(qiáng)度和耐腐蝕性能的雙相不銹鋼、高強(qiáng)度和高導(dǎo)熱性能的銅合金、高比強(qiáng)度和生物相容性的鈦合金，而應(yīng)用則向汽車、醫(yī)療、五金等高端領(lǐng)域發(fā)展。
2.技術(shù)和工藝的復(fù)雜發(fā)展。
雖然我國(guó)的MIM技術(shù)已經(jīng)接近國(guó)際先進(jìn)水平，但由于工藝和技術(shù)的特點(diǎn)，目前還無(wú)法在一些領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用MIM技術(shù)，技術(shù)發(fā)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(shù)將成為行業(yè)的重要發(fā)展方向。微粉注射成型將推動(dòng)MIM產(chǎn)品向更小、更精細(xì)的方向發(fā)展；超大件注射成型通過(guò)減少粘結(jié)劑用量，增加產(chǎn)品尺寸，可以促進(jìn)超大件MIM產(chǎn)品的應(yīng)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(dǎo)電材料與絕緣材料有機(jī)結(jié)合，有效提高M(jìn)IM產(chǎn)品的適用性。
3.飼料制劑的自主開(kāi)發(fā)。
喂料是將一定的金屬粉末和粘結(jié)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(jié)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(guān)鍵。如果原料混合不均勻，脫脂時(shí)粘結(jié)劑會(huì)變形，燒結(jié)收縮不均勻，從而增加最終燒結(jié)體的尺寸偏差。因此，飼料的制備對(duì)注射成形產(chǎn)品的精度起著決定性的作用。目前，行業(yè)內(nèi)企業(yè)的飼料主要來(lái)自外部采購(gòu)，定制飼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)用的不斷增加，更多高復(fù)雜、高精度、高密度、美觀的MIM產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。企業(yè)需要根據(jù)客戶高度定制化的產(chǎn)品要求，準(zhǔn)備不同比例的飼料，為客戶提供符合其需求的MIM產(chǎn)品。目前，少數(shù)MIM企業(yè)已具備自主配制飼料的能力。隨著MIM產(chǎn)品的應(yīng)用越來(lái)越多，企業(yè)飼料自主化將成為未來(lái)的趨勢(shì)。
4.制造過(guò)程自動(dòng)化的發(fā)展。
隨著消費(fèi)電子、汽車、醫(yī)療、五金工具、機(jī)械儀器等下游產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，行業(yè)內(nèi)企業(yè)對(duì)小型化、高尺寸精度和快速市場(chǎng)反應(yīng)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(chǎng)反應(yīng)的要求。提高制造過(guò)程的自動(dòng)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(chǎn)效率，加快市場(chǎng)反應(yīng)。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)備和檢測(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。
隨著中國(guó)MIM產(chǎn)業(yè)的深入發(fā)展，MIM企業(yè)不斷深化技術(shù)創(chuàng)新能力，以搶占更多的市場(chǎng)份額。目前，在中國(guó)的MIM行業(yè)中，一些企業(yè)已經(jīng)具備了較強(qiáng)的技術(shù)創(chuàng)新實(shí)力。通過(guò)對(duì)行業(yè)前沿技術(shù)的不斷研究，MIM產(chǎn)品性能日臻完善，并可應(yīng)用于更多下游產(chǎn)品。比如超薄高精度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)；再如，通過(guò)對(duì)送料和模具的研發(fā)，進(jìn)一步提升MIM產(chǎn)品的高復(fù)雜、高精度、高強(qiáng)度、外形美觀等特性，促進(jìn)MIM產(chǎn)品在汽車制造、醫(yī)療器械等領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。
圖表：中國(guó)金屬粉末注射成形行業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
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