星期一, 5月 16

    MIM产业:大中华地区的现况

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    ■邱耀弘 博士

    金属粉末射出成型

    本来3月底是每年一度的PMCHINA(中国上海国际粉 末冶金硬质合金与先进陶瓷展览会),但今年的展会却 因受新型冠状病毒的影响而暂时延后,只希望这场病毒 引起的动荡能尽早落下帷幕,也呼吁各位读者要照顾好 自身的健康,让我们齐心协力共同度过这个难关。那么 在展会的确切举办时间出来前,就让我们先来谈谈大中 华地区MIM产业的现况!
    在中国粉末冶金界中,最引人耳目的技术,还是以粉末、 模具和射出成型组合的技术,也就是「金属粉末射出成 型技术」最为受到关注,每年需求端对于材料和几何形 状变化的要求,都不断带来新的冲击和成长。MIM技术 的第五次迁移是从2010年开始到2019年底为止,这个 10年对全球MIM产业来说,是一个历经爆发和巨大转 变的年代,对于大中华地区而言,更是迎来了MIM产 业大时代。今天,距离MIM问世已超过半个世纪(粉 末材料已经不光是金属和合金,最新的还有复合材料), 由于智慧手机科技的进步使得金属小型零件制造的竞争 日趋激烈,也因而更加凸显了MIM技术的重要性,是甚么因素让MIM越来越被看好呢?又是什么因素促 使大中华(Greater China:包含中国大陆、台湾与香 港,两岸三地)MIM产业的崛起呢?让我们从过去的数据来一探究竟吧!

    数据(统计资料到2018年底,2019年是不完全统计)

    • 全球粉末冶金制品(包含 PM、MIM、CIM 和 3D 列印粉体床工艺,材料与设备并没有列入计算)共 约 250 亿美元,65% 为金属制品、33% 为陶瓷和 复合材料、其余2%为烧结碳化物;
    • MIM总体营业额约为25亿美元,仅佔全球粉末 制品约10%;而大中华地区的MIM约占超过11 亿美元,超过全球MIM数据的一半;如图1所示, 我们可以发现到PIM= CIM + MIM,而全球CIM 总量大多数也来自中国公司的贡献,例如潮州三 环集团、湖南蓝思科技与伯恩光学在陶瓷手机壳 和连接器组件上的贡献,本图来自外文杂志PIM Ineternational,数据是由美国圣地牙哥大学退休 教授R. M. German(MIM的祖师爷级人物)统计; • 全球(分欧洲、美洲、亚洲)超过500家的MIM 工厂,有75%在亚洲;中、台、港共约300家, 亚洲的MIM工厂密度居全球之最,其中又以中国 粤港澳大湾区(Great Bay Area of China, GBA)的 MIM工厂密度为全球之冠; • 美国APPLE对于MIM零件的使用越来越有心得, 同时对该技术的需求也愈趋增加,光是这间公司 的订单便已占有大中华地区整年度营业额的一半 以上,拥有超过10家的合格供应商(Approval Vendor List, AVL),遍及台湾、粤港澳大湾区, 以及长三角经济区; • 虽然金属粉末3D列印的营业额已高达30亿美元 (是前一年的20倍,但包含材料与设备),且 参与的人数和厂家总数也远超PM与MIM的厂家 总数。不过在其真正的制品却仅不到10亿美金, 大多金属粉末3D列印都只停留在样品制作和复 杂随形水路模具的制作。 材料与工厂数量 • 铁基粉末的使用佔全球MIM材料中的80%,光 不锈钢就至少佔其中的50%,低合金钢和铁镍佔 约20%,其余则为铁基软磁性材料,约佔10%。

     

    图 1:全球 PIM 产业上升的趋势                 图 2:MIM 工厂在大中华地区的分布现况

    教授R. M. German(MIM的祖师爷级人物)统计; • 全球(分欧洲、美洲、亚洲)超过500家的MIM 工厂,有75%在亚洲;中、台、港共约300家, 亚洲的MIM工厂密度居全球之最,其中又以中国 粤港澳大湾区(Great Bay Area of China, GBA)的 MIM工厂密度为全球之冠; • 美国APPLE对于MIM零件的使用越来越有心得, 同时对该技术的需求也愈趋增加,光是这间公司 的订单便已占有大中华地区整年度营业额的一半 以上,拥有超过10家的合格供应商(Approval Vendor List, AVL),遍及台湾、粤港澳大湾区, 以及长三角经济区; • 虽然金属粉末3D列印的营业额已高达30亿美元 (是前一年的20倍,但包含材料与设备),且 参与的人数和厂家总数也远超PM与MIM的厂家 总数。不过在其真正的制品却仅不到10亿美金, 大多金属粉末3D列印都只停留在样品制作和复 杂随形水路模具的制作。 材料与工厂数量 • 铁基粉末的使用佔全球MIM材料中的80%,光 不锈钢就至少佔其中的50%,低合金钢和铁镍佔 约20%,其余则为铁基软磁性材料,约佔10%。
    其中铁基材料仍旧因为其低廉的价格而受到广泛 应用; • 17-4PH和316L两支材料系统仍是MIM材料中最 常被使用的,其中有色金属以铜为最大宗,而热 门的钛仅佔约1%; • 5G通讯技术进逼下,钴基软磁材料 ASTM F75 与 HiperCo 50 (1J22) 取代铁基软磁性材料 (P.A.N.A.C.E.A、1010、Fe-50Ni等),并快速成 长,在APPLE雷霆接头的改变下,连接器保护金 属壳的重大材料更换计画正逐渐进行并扩大使用 量; • MIM工厂密度最高的位置仍旧是以坐落在大湾区 (GBA)的东莞市长安镇与深圳市沙井区居首,两 地工厂估计已经超过90家。主要是该区域为智慧 手机大厂最密集的区域,OPPO(欧珀)、VIVO (维沃)、HW(华为)等大厂都在附近(图2); • 知名大厂APPLE的MIM供应厂商已突破10家, 除要求装备需配有大产能的连续脱脂烧结炉外, 喂料使用方面,也已放宽限制,除BASF外也可 使用中国、日本、欧洲、美国的粉末自行调配喂 料,带动中国制造的粉末材料走向国际化。

    大中华著名MIM厂家

    就在上个月底(2019年12月),全球排名前五的中 国东睦新材料集团宣布已经完成并购东莞的华晶粉末 冶金与上海富驰高科技有限公司,形成全球第一家完 整由PM、MIM、AM等三种制程合一的制品公司, 与全球排名前二的印度美(Indo MIM)和常州精研 (Gian) 两大 MIM 厂合称全球 MIM 三巨头,但 MIM 工厂的规模竞争硝烟并未因此而消退,中国境内的 MIM厂也因为需求的逐渐增大而扩大阵容。在排名 11~20的中国MIM厂也已经都有连续烧结炉的产线, 其中更是不乏上市柜公司或是准上市柜公司,正逐渐 扩大整个MIM产业的阵容。众所周知,产业的集中 有赖於订单,而智慧手机的订单无非是近十年来最令 人振奋的,我们人类的生活和文化都将会因智慧手机 的出现而改写,在全球前10大MIM工厂有9家是位 於中国境内(大部分也集中在大湾区),中国内资佔 有的比例也超过60%,华人集结的产业可说是绝对领先全球的。

    图 3:为在 GBA 大湾区历年加工电子商品的变迁

    没有3C就没有飞跃的MIM产业

    根据主编的看法,MIM产业之所以能在全球有卓越的 飞跃数据,主要是有赖於3C产品,尤其是携带式的 电子产品(包含中国所谓的移动装置和穿戴式电子装 置)。从图3中,我们可以发现,在大湾区内过去建置给精密加工业(手表、眼镜、相机)的所有配套均 能再升级,并用来衔接3C的携带式电子商品。加入 电子化元素之后,通讯技术对于材料的严苛要求更是 让智慧型携带装置的技术要求大幅提升,自然在金属 小配件上的功能就不能只有机构强度,还要处理整个 装置的电、磁、热、声等能量场与力学性能的交互影 响,不过最重要的关键还是在于如何高效率的修改与 大量的生产。这些种种的要求和机会就在大湾区逐渐 茁壮并蔓延开来,如今下一个区域也已经出现,沪宁 浙(即长三角经济区)可能便是下一个大湾区,MIM 产业在华东也已逐渐集结成市。

    华人的粉末技术—无止境的突破和跃进

    据Dr.Q调查,在粉末冶金的技术和应用,台湾仍扮 演著领导大中华地区创造及发展的角色,而整个发展 基础却与射出加工密不可分,由土法炼钢到模拟仿 真,MIM产业搭著塑胶工业进步的快车并加足马力, 领先小型金属加工产业。但如今愿意投入这个行业的 年轻人越来越少,主编为保持华人在MIM产业持续 领先的地位,遂在去年成立昆山耀德企业咨询有限公 司,针对华人及亚洲的MIM与CIM企业进行辅导, 包含人、料、机、法四大课程,延续当初恩师林舜天 教授的教学精神,以材料科学和数据分析为刃,再落 实射出成型技术,期待有更多朋友一同加入。■

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