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2017年我国MIM行业发展概况与进入壁垒分析


     一、行业发展历程

     MIM (金属注射成形工艺)工艺最早可溯源于20 世纪70 年代开始的陶瓷火花塞的粉末注射成形工艺。在较长的一段时间里,粉末注射成形工艺主要用于陶瓷注射成形领域。直到1979 年,美国Parmatech 公司的两件金属注射成形产品在国际粉末冶金大会产品设计大赛中获奖,才促使MIM 工艺受到粉末冶金行业的关注。随着新型粘结剂开发、制粉和脱脂等相关工艺的不断进步,该工艺也得到了较为快速的发展,到20 世纪90 年代初,已逐步实现产业化。
 
     粉末注射成形是冶金和材料科学的一个分支,该工艺主要以金属粉末(包括混入少量非金属粉末)为原料,用“成形+烧结”的方法制造材料与制品,是一种以较低成本生产复杂零部件的近净成形1工艺。根据材料的分类,可将粉末注射成形划分为MIM ( Metal Injection Molding ,金属注射成形)和CIM(CeramicInjectionMolding,陶瓷注射成形)两大类别。

     MIM 工艺在制备几何形状复杂、组织结构均匀、性能优异的近净成形零部件方面具有独特的优势,它可以实现不同材料零部件一体化制造,具有材料适应性广、自动化程度高、批量化程度高等特点。目前,MIM 工艺已成为国际粉末冶金领域发展迅速、富有前景的一种新型“近净成形”技术,在国际上被誉为“当今最热门的零部件成形技术”。

     二、行业发展概况

     1.MIM 工艺应用领域广泛,全球市场规模可观

     MIM 技术工艺与传统工艺相比,具有精度高、组织均匀、性能优异、批量化程度高等特点。在全球范围内,MIM 工艺也已经广泛应用于汽车、电子产品、医疗器械、消费品等诸多领域。然而,世界各地MIM 应用结构具有明显差异:MIM 工艺在亚洲市场主要用于电子产品行业,在北美市场主要用于医疗器械等领域,在欧洲则更加偏重于汽车与消费品行业。
 
     根据中国钢结构协会粉末冶金分会提供的统计数据,在电子、汽车、机械、医疗等多个领域的发展带动下,2010 年全球MIM 市场规模为9.5 亿美元(约合61.75 亿元人民),2011 年全球该市场规模突破10 亿美元大关,2015 年已经超过20 亿美元,达到21.18 亿美元(约合137.67 亿元人民币),较2010 年累积实现增长123%。
 
     经分析,2010 年-2015 年全球MIM 市场规模年复合增长率已经达到17.39%。

     未来,在电子产品快速增长以及MIM 制造零部件对传统工艺制造零部件替代等因素的带动下,全球MIM 市场仍将保持向好发展。根据中国钢结构协会粉末冶金分会的预测,2018 年全球MIM 市场规模将达到近30 亿美元(约合195 亿元人民币)。由此可见,近几年来全球MIM 市场的增长快速,市场规模可观,行业未来的发展潜力巨大。

     2.国内技术进步显著,市场成长快速

     我国 MIM 技术的实验室研究开始于20 世纪80 年代末期,但受限于资金缺乏、国外技术保密严格,很长一段时间没有取得突破性进展。一直到九五期间,MIM 技术的研究才首次被列入中国有色金属工业总公司高技术计划。此后,国家863 计划、国家自然科学基金、国家教委跨世纪优秀人才培养计划、国家杰出青年科学基金、国家973 计划等先后给予了该领域的研发资助,促使我国金属注射成形研究工作取得了长足的进步,并取得了一系列具有自主知识产权的技术发明和科技成果。然而,受产业结构及各行业对MIM 工艺认知等因素的影响,我国MIM 工艺应用结构较欧美等国家具有明显的差异,电子产品行业为国内MIM应用覆盖最广的领域。
 
     国内技术的显著进步,大大推动了国内市场的快速成长。实际上,我国的MIM 市场自2000 年开始逐步增长,短短十几年,国内MIM 市场已呈现出较为强劲的发展势头。根据中国钢结构协会粉末冶金分会的数据统计,2011 年国内MIM 市场规模突破了10 亿元大关,到2015 年市场规模已经接近50 亿元,达到48.5 亿元,相当于2015 年全球MIM 市场规模的35.23%,我国MIM 市场已经发展成为全球MIM 市场的重要组成部分。同时,预计到2018 年我国MIM 市场规模将突破70 亿元,未来我国MIM 市场仍然面临较大的发展空间。

     3.智能手机、可穿戴设备等消费电子产业增长快速,推动MIM 市场不断发展

     从全球来看,自2007 年苹果(Apple)发布iOS 1.0 以及2008 年谷歌(Google)发布Android1.1 以来,以智能操作系统、智能人机交互、手机屏幕显示、应用处理器技术以及电池、充电等技术为代表的多项智能设备关键技术取得快速发展,智能手机、可穿戴设备等消费电子产品也不断涌入市场。
 
     智能手机作为移动智能终端中普及率最高、形态最多样、需求量最大的典型产品,载体作用不断上升。智能手机的广泛覆盖不断影响人们的工作和生活方式,并通过互联网对各类手机应用及服务的使用,促使人们对手机的依赖程度持续加深。而2013 年谷歌(Google)眼镜、三星(SAMSUNG)智能手表等可穿戴设备的发布标志着互联网时代硬件创新的突破,消费者对该类产品的认知也不断提高,当年即有超过50%的消费者对健康监测和健身追踪类型的可穿戴设备产生浓厚兴趣。
 
     根据IDC 的数据统计,2015 年全球智能手机出货量为14.30 亿台,预计到2019 年将达到18.62 亿台,年复合增长率为6.83%,增长相对平稳;相较而言,2015 年全球可穿戴设备出货量为0.77 亿部,预计到2019 年将迅速增长到2.15亿部,年复合增长率达到29.21%,增长较为快速。

     与此同时,智能手机、可穿戴设备等消费电子产品的轻薄化发展趋势正在加速形成,此类产品核心零部件也更加趋于精密化、复杂化。在此背景下,MIM工艺的应用前景日益明朗,目前该工艺已经广泛应用于卡托、摄像头圈、按键、连接器接头、内置结构件、表壳、表扣等消费电子产品外观结构件的制造。
 
     根据中国钢结构协会粉末冶金分会提供的统计数据,2015 年全球MIM 制造零部件在智能手机和可穿戴设备领域的市场规模分别为47.6 亿元人民币和10 亿元人民币。根据该机构预测,预计2018 年全球MIM 制造零部件在智能手机和可穿戴设备领域的市场规模将分别达到60 亿元和28 亿元,2015-2018 年复合增长率分别达到8.02%与40.95%,显示出快速增长的势头。

     未来,随着上述产品出货量的逐年增加,该细分市场对MIM 产品的需求也将逐步扩大。同时,苹果(Apple)、三星(SAMSUNG)等消费电子巨头也正在不断拓展MIM 产品在其智能产品中的应用,这也将引领其他手机企业规模化应用该产品,从而进一步带动MIM 行业市场的持续发展。

     从国内来看,近年来我国以智能手机、可穿戴设备为代表的电子消费产业发展势头强劲,并且保持着较高的增长速度。随着欧美等智能手机市场的日益饱和,以我国为代表的新兴市场受到全球智能手机企业的重视,加之成熟的电子信息产业配套,我国迅速发展成为全球最大的智能手机市场。
 
     根据工信部的统计数字,2012 年我国智能手机出货量为2.54 亿部,2015 年这一数字已经达到4.57 亿部,年复合增长率达到21.61%,增长平稳。相较而言,以智能腕带为代表的国内可穿戴设备市场出现了爆发式增长。据易观智库统计,2012 年我国智能腕带市场规模为5 亿元人民币,2014 年已经达到22 亿元,两年内增长了3.4 倍,且预计2015 年将突破100 亿元市场大关,2012-2016 年我国智能腕带市场规模的年复合增长率将达到145.76%,发展速度较快。

     与此同时,MIM 工艺在国内消费电子市场的认可度也越来越高,以苹果(Apple)生产的iPhone 手机为代表的高端电子产品对MIM 产品的应用日趋广泛,大大带动了其他智能手机企业纷纷应用MIM 产品。
 
     目前,国内的知名手机品牌商如华为、OPPO、vivo、小米、魅族等已经在卡托、摄像头圈、LED 圈、按键等外观结构件中采用MIM 零部件,而MIM 工艺也已经在表壳、表扣、底壳等可穿戴设备零部件方面得到了大批量的应用。

     随着MIM 工艺在智能手机与可穿戴设备领域的应用日益成熟和愈加广泛,加上苹果(Apple)、谷歌(Google)、三星(SAMSUNG)等知名企业对产品的不断创新、优化、升级产生的强烈示范带动效应,MIM 工艺将面临更为广阔的市场空间,上述产业的发展也将进一步为MIM 产品的市场增长奠定扎实的产业基础。可以预见,未来将有越来越多的品牌厂商选择MIM 工艺来制造复杂的精密零部件产品,整个MIM 产品的市场规模将出现更加快速的增长。

     4.笔记本与平板电脑、汽车及医疗器械等领域扩大应用,MIM 产品市场布局多样化

     近年来,随着移动互联网的快速发展,智能手机不断朝着大屏化、轻量化以及功能的强大化、富厚化方向发展,如今智能手机尤其是大屏智能手机正不断抢占消费电子市场,导致笔记本和平板电脑需求均出现了一定程度的下降。根据统计数据,2015 年全球笔记本电脑出货量为1.58 亿台,较2014 年下降8.94%;而同期全球平板电脑出货量也出现了下滑,2015 年出货量为2.06亿台,较2014 年下降9.71%。
 
     为了应对智能手机带来的挑战,越来越多的笔记本和平板厂商不得不采取差异化的市场竞争策略,例如在商务办公、医疗、教育等领域加快布局,以保证自身相对稳定的市场需求。同时,针对智能手机在便携性上的优势,许多笔记本和平板厂商不断提升自身产品在处理器、电池续航等方面的硬件配置,并选用更加轻便的工艺技术来增强产品的不可替代性及使用的便携性,而诸如超薄风扇等先进MIM 产品恰恰符合了该市场未来发展的技术需求。

     目前,MIM 工艺在笔记本及平板电脑领域主要用于风扇、转轴等零部件的配套,总体来说MIM 产品在该领域的应用规模仍然较小。然而,笔记本及平板电脑的轻薄化、轻量化趋势已经得到体现,MIM 产品的应用将进一步推进轻薄化、轻量化的发展。未来,随着笔记本及平板电脑其他零部件对MIM 产品的规模化应用,即便笔记本及平板电脑出货量出现回落,MIM 在该领域也将呈现零散应用向规模化应用的发展趋势,从而促使MIM 产品需求快速释放。

     在汽车零部件制造领域,MIM 工艺作为一种无切削的金属零件成形工艺,可大量节省材料,降低生产成本,甚至减轻零件重量,有利于汽车轻量化及减少环境污染,从而受到汽车产业的高度重视,并于20 世纪90 年代开始应用于汽车零部件市场。经过多年发展,汽车产业已经大量采用MIM 工艺生产一些形状复杂、双金属零件以及成组的微小型零件,例如涡轮增压零件、调节环、喷油嘴零件、叶片、变速杆、齿轮箱、车锁、传感器、安全气囊、安全带调节器、点火开关、倒车档、活动车顶部件、助力转向部件等。汽车产业已经成为MIM 工艺应用最广泛的领域之一。
 
     中国已成为世界最大的汽车生产国,汽车工业在我国经济发展中占有重要地位。近年来,在城镇化进程的不断加快,居民人均可支配收入的持续增长,公路等基础设施配套的日益完善,以及居民消费观念的逐步升级等诸多因素带动下,我国汽车需求不断增长,进而带动汽车产量同步扩大。根据国家统计局的统计数字,2015 年我国汽车产量达到2450.4 万辆,继续保持平稳增长的势头。随着我国城镇化进程的持续,未来我国汽车需求还将进一步得到释放。

     国际上每辆汽车的粉末冶金制品使用量,在欧洲是14 公斤,日本是16 公斤,美国是19.5 公斤。而国内汽车的MIM 产品使用量只有5 公斤左右。可以预见,在汽车产量持续增长的带动下,未来MIM 产品在汽车产业中的应用将面临更加广阔的发展空间。

     在医疗器械领域,MIM 工艺生产的医疗配件有着很高的精度,能够满足大多数精密医疗器械对配件所需要的小型、高复杂度、高力学性能等要求,近年来也得到越来越广泛的应用,例如手术刀柄、剪刀、镊子、牙科零件、耳科零件、骨科关节零件等。
 
     医疗器械是医疗卫生体系建设的重要基础,医疗器械产业具有高度战略性、带动性和成长性,其战略地位受到世界各国的普遍重视,已经成为一个国家科技进步和国民经济水平的重要标志,并成为当今世界贸易往来最为活跃的产业之一。根据欧盟医疗器械委员会的统计数字,2014 年全球医疗器械市场规模达到5,018 亿美元,较2010 年增长了1225 亿美元,年复合增长率达到7.25%。

     我国医疗器械行业起步较晚,但行业整体发展速度较快。从20 世纪80 年代开始,经历了30 年的持续高速发展,我国已初步建成了专业门类完备、产业链条完整、产业基础完善的医疗器械产业体系,多种医疗器械产品产量均位居世界前列。根据海关总署的统计数字,2010-2015 年,我国医疗仪器及器械出口额和进口额年复合增长率分别为11.19%和12.04%,进出口额总体保持增长趋势。而根据《中国医学装备年鉴(2014 年版)》数据显示,2010 年我国医疗器械市场规模为1,200 亿元,到2014 年该市场规模增长至2,556 亿元,年复合增长率达到20.81%。可以预见,随着医疗器械领域的快速发展, MIM 产品在该领域的应用规模也将持续增长。

     综上所述,随着笔记本与平板电脑、汽车及医疗器械等领域扩大对MIM 工艺的应用规模,MIM 产品的市场布局也将趋于更加多样化。

     三、行业发展趋势

     (1)喂料制备自主化

     喂料是指将粉末和粘结剂在一定的温度下按照一定的比例进行均匀混合,以得到适合用于注射成形的粉末和粘结剂混合物。均匀喂料的制备是获取高精度粉末注射成形产品的关键。如果喂料混合不均匀,将在脱脂过程中产生变形以及烧结收缩不均匀等缺陷,从而增加最终烧结体的尺寸偏差。喂料的制备情况对MIM产品的精度起到了决定性作用。

     目前,行业内企业的喂料多为外部采购,喂料制备往往成为其技术发展的短板。随着MIM 产品应用的日益广泛,更多高复杂度、高精度、高强度、外观精美的MIM 产品需求也不断涌现,企业更加需要根据客户高度定制化的产品需求来制备不同配比的喂料,从而为客户提供符合其需求的MIM 产品。现阶段,部分MIM 企业已经具备自主制备喂料的能力,在带动下游领域大规模应用MIM产品的同时,也为其他企业的喂料自主化发展提供了经验借鉴。

     (2)制程一体化

     随着消费电子、汽车制造及医疗器械等领域对 MIM 产品需求的不断增加,客户对MIM 产品的质量要求更加严格,尤其是下游市场中的国内外知名客户,对产品的质量尤为重视。

     在消费电子领域,MIM 产品主要用于产品外观件的制作,此类产品通常需要对MIM 产品进行表面处理,以实现其产品与消费电子产品设计的一致性,而以往行业内多数企业都通过外包的方式对MIM 产品进行表面处理。为更好地控制产品质量、降低产品延时交付的风险,同时在一定程度上降低产品的综合成本,行业内企业逐步将表面处理工序纳入自身的业务制程范围,从而实现MIM产品从喂料制备到表面处理的制程一体化发展。

     四、进入壁垒分析

     1、技术壁垒

     MIM 行业在我国属新兴的高新技术行业,因此技术对于行业内企业发展而言至关重要。一方面,企业需要具备较强的技术研发能力,尤其随着MIM 产品应用领域的逐步拓展,各行业对高复杂度、高精度、高强度、外观精美的定制化结构件需求不断增多,企业需要通过对模具、喂料、工艺等技术进行不断的研发创新,以保证产品能够符合各领域客户的定制化需求;另一方面,随着下游市场客户需求的日益旺盛,企业需要不断提高生产效率、降低生产成本、提升产品质量,因而企业也必须对现有设备进行自动化改造,降低人为干预因素,大幅提高产品生产效率和合格率。新进入企业由于缺乏对行业技术的深刻了解,势必在技术研发等方面存在明显劣势,从而不利于其参与激烈的市场竞争。

     2、经验壁垒

     MIM 产品生产工艺制程较长,任一环节控制不当均会对最终产品的尺寸精度和外观产生较大影响。随着行业技术的发展,各类生产设备也不断进步,推动行业自动化水平有较大幅度的提升,但在整体生产过程中,经验因素仍旧对产品质量产生重要的影响:一方面,原材料中金属粉末与粘结剂的配比直接关系到产品的密度、精度、强度;另一方面,烧结工艺为产品生产的核心环节,需要根据不同的注射坯件进行差异化处理,确保致密度、金属性能、减少形变。由此可见,如果企业缺乏丰富的生产制造经验积累,较难在短时间内生产出具备高复杂度、高精度、高强度、外观精美的MIM 产品,从而对其进入本行业形成一定的障碍。

     3、客户壁垒

     MIM 产品的主要应用领域包括消费电子、汽车制造和医疗器械等行业,上述行业均为技术密集型产业,因此客户对产品质量尤为重视,尤其是下游领域的知名大规模企业,往往对供应商审核非常严格,审核周期也相对较长,通常在其确定合格供应商后,在没有重大质量问题的情况下才会与供应商保持长期稳定的合作关系。随着消费电子、汽车制造和医疗器械等行业对MIM 产品应用的日益广泛,上述领域内的制造商建立了各自的MIM 产品供应体系,新进入企业在缺乏优质稳定客户的情况下,难以在行业内获得快速的发展。

     4、资金壁垒

     MIM 企业的发展需要大量的资金支持,主要体现在设备购置、技术研发等方面。在设备购置方面,在智能手机、可穿戴设备等消费电子行业快速发展的带动下,MIM 产品需求得到快速释放,各企业需要不断扩大生产能力满足下游客户需求,而生产设备的购置需要大量的资金,尤其是连续烧结炉的购买,通常单台设备金额约1,000 万元,为企业带来较大资金压力。在技术研发方面,为掌握行业的先进技术,企业往往需要投入大量的研发经费。对于资金规模较小的企业而言,其在本行业难以规模化发展,从而对其形成一定的资金壁垒。


资料来源:中国报告网,转载请注明出处(XZJ)

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