机械设备行业MIM在机器人、AI、消费电子领域应用前景广阔:破界生长,智领未来

——MIM在机器人、 AI、消费电子领域应用前景广阔破界生长,智领未来证券研究报告(行业动态报告)本报告由中信建投证券股份有限公司在中华人民共和国(仅为本报告目的,不包括香港、澳门、台湾)提供。在遵守适用的法律法规情况下,本报告亦可能由中信建投(国际)证券有限公司在香港提供。请务必阅读正文之后的免责条款和声明。发布日期:2025年4月10日王介超wangjiechao@csc.com.cnSAC 编号:S1440521110005覃静qinjing@csc.com.cnSAC 编号:S1440524080002郭衍哲guoyanzhe@csc.com.cnSAC 编号:S1440524010001邵三才shaosancai@csc.com.cnSAC 编号:S1440524070004目录01. MIM工艺初探02. MIM在人形机器人领域应用03. MIM在AI及新能源领域应用04. MIM在消费电子及高端制造领域应用05. MIM相关企业图表:MIM工艺生产的复杂精密小型零件数据来源:Harber Metal,中信建投图表:MIM的经典应用数据来源:Smart Molding,中信建投图表:MIM工艺流程数据来源:Smart Molding,中信建投6MIM(金属注射成型)位列全球十大先进制造 MIM(Metal Injection Molding,金属粉末注射成型)是一种生产复杂精密零件的“近净成形”的先进制造技术。MIM是将金属粉末与其粘结剂的增塑混合料注射于模型中的成形方法,它将现代塑料注射成形技术引入粉末冶金领域,是近年来粉末治金学科和工业领域中发展迅猛的一项高新技术。 MIM具备大批量、高效率成形特点,适合生产高精度、高强度、高耐磨、高耐腐蚀、形状复杂的精密零件。MIM技术结合了粉未治金与塑料注射成形两大技术优点,突破了传统金属粉未模压成形工艺在产品形状上的限制,同时利用了塑料注射成形技术能大批量、高效率成形具有复杂形状的零件的特点,可以生产出具有高精度、高强度、高耐磨、高耐腐蚀等特性的金属零件,是实现极度复杂几何部件的低成本解决方案。 MIM被誉为当今“最热门的零部件成形技术”。《国家重点支持的高新技术领域(2016)》将“高精密度金属注射成形(MIM)技术”作为重点支持的高新技术领域之一。麦肯锡2018年5月发布的《先进制造与装配调查报告》中,MIM 技术在全球10大先进制造技术中排名第二。 MIM工艺分为混合喂料、注射成型、脱脂、烧结、后处理等步骤。•混合喂料:将微细的金属粉末与有机粘结剂按照比例混合,加热到一定的温度使粘结剂熔化,形成具有良好流变性能的注射料。MIM金属粉末颗粒尺寸一般在0.5~20μm。•注射成形:将专用喂料装入注射机料筒后加热到指定温度使其具备流动性,在适当的压力下将注射料注入具有零件形状的模腔中,形成坯件(生坯)。•脱脂:运用物理或者化学方法将成型部件中粘结剂去除,形成灰坯。在烧结前去除绝大部分的粘结剂,残留的部分在烧结环节完全清除。•烧结:经过脱脂的坯件被在一定的气氛下加热到低于其中基本成分熔点的温度,保温使烧结体强度和密度增加,成为具有良好物理和力学性能的制品和材料。•后处理:消除产品在烧结过程中的收缩差异,均质化产品质量,同时满足客户不同表面要求,包括整形、CNC、攻牙、喷砂、镭雕、抛光、研磨、清洗、PVD等工序。图表:MIM技术与3D打印技术对比数据来源:安泰美科,中信建投图表:MIM与其他工艺优缺点对比数据来源:富驰高科,中信建投7MIM技术优势及与3D打印等其他工艺路径对比 适合形状复杂的小型零件。MIM形状设计没有限制,适用于几乎所有产品,可一次成型高度复杂几何形状的零件。有别于传统加工技术中先作成个别元件再组合的方式,MIM可以考虑完整的单一零件,大大减少产品设计、加工程序、装配成本。传统金属成形成本随着零件复杂程度上升而上升,MIM 工艺通过提升模具复杂程度保持成本不变,产品复杂程度越高,MIM工艺经济性更强,成本优势更明显。 近净成型工艺,材料利用率高。注射成型工序少、无切削或少切削,成型零件的形状已接近最终产品形态,材料利用率高,几乎没有材料浪费,这一点对于贵重金属的加工损失尤其具有重要意义。同时,MIM因生产过程清洁、废料少、能耗低,是未来制造技术的绿色代表。 零件微观组织均匀、密度高、性能好。MIM是一种流体成型工艺,粘接剂的存在保障了粉末的均匀排布,从而可消除毛坯微观组织上的不均匀,进而使烧结制品密度可达到其材料的理论密度。一般来说,传统粉末成型压制的零件密度最高只能达到理论密度的85%,MIM可以达到95%~99%。制品的高致密性可使强度增加,韧性加强,延展性、导电导热性得到改善,磁性能提高。 效率高,适合大批量生产。MIM使用金属模具、注射机成型产品生坯,生产效率大幅度提高,适合大批量生产;同时MIM产品的一致性、重复性好,从而为大批量和规模化工业生产提供了保证。MIM是弹性较大的工艺,年需求量几千到几百万的产量能够非常经济地实现。但MIM对小批量的产品而言,通常会影响到成本估算。 提供更多的材料选择,应用领域广阔。适用于MIM的金属材料非常广泛,原则上任何可高温浇结的粉末材料均可由MIM工艺制造成成零件,包括传统制造工艺中的难加工材料和高熔点材料。考虑到经济性,MIM主要的应用材料涵盖铁基、镍基、低合金、铜基、高速钢,不锈钢,硬质合金、钛基金属。 采用微米级细粉末,尺寸精度高、表面光洁度好。传统粉末冶金的原料粉末粒度为50-100μm,MIM采用粉末更细,粒度小既能加速烧结收缩,有助于提高材料的力学性能,延长材料的疲劳寿命,又能改善耐、抗应力腐蚀及磁性能,另外MIM产品的表面光洁度好、尺寸精度高。类别MIM粉末冶金精密铸造机加工相对密度98%86%98%100%相对密度高低高高光洁度高中中高微小化能力高中低中薄壁能力高中中低复杂程度高低中高设计宽容度高中中中材质范围高高中高图表:MIM工艺成本与零件复杂程度关系数据来源:统联精密,中信建投图表:MIM技术优势雷达图数据来源:统联精密,中信建投金属注射成型MIM金属3D打印成本节约在于大批量生产成本节约在于原型设计最佳产量超过20000/年最佳产量低于20000/年5万至10万美元模具成本无需模具每个模具的单个组件更新无额外费用适合更小、壁薄、小质量零件可以制作大尺寸零件不适合原型设计和小批量生产适合频繁修改的零件设计更高的公差和稳定的生产生产中的正常公差粉体粒径10-25μm粉体粒径20-45μm表面光洁度好光洁度次于MIM图表:国内MIM市场规模(亿元)数据来源:统联精密招股说明书,中信建投图表:国内MIM应用市场分布数据来源:统联精密招股说明书,中信建投图表:国内MIM原料类型分布数据来源:统联精密招股说明书,中信建投图表:MIM市场区域分布情况数据来源:统联精密招股说明书,中信建投8中国是MIM最大市场,成长前景广阔 中国已经成为最大的MIM市场。MIM技术20世纪70年代初由美国人研究开发,1979年美国Parmatech公司首次发表MIM技术;国内MIM技术研究始于20世纪80年代末,但由于国外技术严格保密,国内直到90年代末才

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2025-04-14
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