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在2024年開局之際，各大消費電子(3C)巨頭紛紛推出新品，贏得了受眾的青睞。其中，作為受眾群體占比較大的領域，手機生產商也開始嘗試在產品生產流程中引入3D打印等新興技術，以求縮短生產周期和降低成本。可以預見，手機等3C產品的制造轉型也將為金屬3D打印材料供應商帶來崛起甚至爆發的契機。
2024年2月23日，南極熊獲悉，小米在昨天正式發布會上推出了小米14 Ultra鈦金屬特別版，售價達到8999元，成為小米史上最強悍的Ultra機型。Ultra機型的中框通體采用鈦合金材質，使用鈦合金注射成型(MIM)工藝。它使用的是TC-4超強鈦合金，屈服強度達到了900MPa，是小米14 Ultra標準版的214%，材料硬度是14 Ultra標準版的259%，外觀精致，內在抗壓，手感出眾。
小米手機中框采用MIM鈦金屬制造
小米14 Ultra是迄今為止小米的第二款鈦合金中框手機(2023年為小米14 Pro為首款推出鈦合金版本的機型)，這種材質能夠抵抗日常使用中的磨損和劃痕，同時讓手機更加便攜。小米集團盧偉冰表示，小米14 Ultra鈦金屬版是在注射成型燒結體的基礎上經過了CNC二次加工，使用定制刀具，良率僅50%，成本極高。
注射成型(MIM)工藝原理是將微米級粉末與塑料混煉成顆粒喂料，再注入模具通過50000MPa的超高壓，把內部壓結實，進行燒結脫脂，最終直接形成超高密度的鈦金屬中框。MIM所使用的粉末一般需要是粒徑<20μm的粉末，以維持注射件較高的表面光潔度。盡管小米14 Ultra手機中框的生產過程并未使用到3D打印技術，但原料端的金屬粉末的大量使用也為國內的金屬3D打印材料廠商帶來巨大的機遇。據南極熊了解，著名金屬3D粉末廠商中航邁特即是小米鈦合金版的鈦合金粉體供應商之一。我們有理由相信，中航邁特也將乘著這股手機大賣的東風順勢起飛，迎來爆單！
從2023年起，南極熊就注意到國內多家金屬3D打印粉末材料廠商，接收到了大量的鈦合金粉末材料訂單。眾所周知，金屬3D打印所使用的金屬粉末原料大都通過氣霧化法生產，其所需粉末的粒度范圍集中在15-53μm，要稍高于MIM工藝(<20μm)。由于氣霧化鈦合金粉末主要供應3D打印市場，MIM所需的超細粉末需要從原始粉末中篩分，收得率并不高。
目前，MIM工藝雖被大量應用于3C電子類產品框架、零部件的生產，基于模具的一體化成形也節省了因減材加工帶來的大量材料浪費，但由于燒結流程會使得坯體的尺寸精度偏差大、表面粗糙度變差，導致MIM部件仍需進行二次CNC加工。然而，細粉生產成本高、喂料需混煉、二次CNC加工等流程同樣會導致成本增高，各大手機廠商一直在尋找更低成本的生產模式，這也為短流程的金屬3D打印技術提供了入局空間
蘋果、榮耀等手機廠商積極引入金屬3D打印
最新調查顯示，蘋果在2023年就已經開始積極引入3D打印技術，去年推出的Apple Watch產品部分鈦金屬機構件就采用到了3D打印技術。Apple Watch Series 9的表殼采用不銹鋼粘結劑噴射(Binder Jetting)金屬3D打印；Apple Watch Ultra的數字表冠、側按鈕和一些其他操作按鈕使用鈦合金粉末床激光熔融(L-PBF)金屬3D打印生產。如果智能手表的測試成功，蘋果或將尋求在未來幾年內在更多產品上使用該技術。實際上，蘋果已經在鈦合金專利上進行了大量儲備。調研機構PatentlyApple統計，截至目前，蘋果已累計獲得鈦合金材料相關專利8項。
除蘋果外，目前三星、華為、OPPO等公司均計劃在下一代產品中使用鈦合金技術。榮耀在2023年7月發布的MagicV2是全球首款采用鈦合金鉸鏈的折疊旗艦機，鉸鏈的軸蓋部分首次采用鈦合金3D打印工藝，這也是其第一次在手機上大規模使用鈦合金技術。由于將鈦合金技術應用于折疊屏卷軸器件，可以降低其整體厚度和重量，據供應商人士透露，華為也計劃在手機上使用。三星、OPPO等公司開始加速與供應鏈溝通、測試，試圖在下一代產品中使用鈦合金技術。
蘋果、華為等消費電子巨頭均對鈦合金3D打印表現出濃厚興趣，并嘗試引入鈦合金打印技術將其應用于自家產品，表明鈦合金在消費電子領域迎來應用新進展。鈦合金材料輕盈堅固，不過仍存在加工難度大、材料及設備成本高、打印速度較慢等問題，3D打印技術則能夠很好地解決鈦合金技術的量產痛點及鈦合金材料成型的問題。
在頭部廠家的示范效應之下，未來3D打印技術有望拓展至更多消費電子產品。小米14 Pro(2023.10)、小米14 Ultra(2024.2)、三星Galaxy S24 Ultra(2024.3)等均已采用或確定采用鈦合金零部件，鈦合金在3C行業中的應用已經形成趨勢。
鈦合金3D打印技術在手機中的應用前景
據了解，目前鈦合金軸蓋的材料成本約為30元，加工成本卻高達10倍。由于總成本相對較高，鈦合金此前主要應用于航空航天、生物醫學、化學工程、能源技術等領域。目前，將其與3D打印工藝結合，則可研發出相對堅固、延展性好、易于打印的高性能鈦合金，開始逐步應用于消費電子領域。
過去3D打印的痛點在于無法大規模量產，當前消費電子折疊屏+鈦合金趨勢之下，3D打印市場空間得以釋放。未來，隨著3D打印技術在鈦合金軸蓋的量產規模化、良品率進一步提高，帶來邊際成本下降，價格有望持續下跌。隨著成本逐漸可控，鈦合金3D打印技術有望引領消費電子新革命。
此外，近年來國內廠商金屬3D打印技術已發展成熟，具備了產業化基礎，這也將成為推動鈦合金3D打印技術在手機領域產業化應用的一大助力。以最廣泛使用的金屬3D打印技術路線——選區激光融化(SLM)為例，國內設備廠商鉑力特、華曙高科、易加三維等的成型尺寸、掃描速度等各項指標已經達到國際先進水平。
近期，部分上市公司也公開回應3D打印業務進展。鉑力特表示，公司構建了較為完整的金屬3D打印產業生態鏈。華曙高科稱，公司建立了自主可控的3D打印技術體系。銳科激光表示，公司增材制造領域劃分進入戰略業務，3D打印等表面處理業務發展態勢良好，已有批量訂單。據透露，蘋果公司Watch Ultra手表生產所使用的金屬打印機供應商為兩家國產A股公司——華曙高科與鉑力特。另外，在榮耀相關產品鉸鏈的合作供應鏈中，鉑力特、瑞聲科技、金太陽等公司均有所涉及。
在原材料供應方面，我國增材制造材料目前基本完成國產替代。根據中國增材制造產業聯盟2021年調研50家規上企業結果，我國50家增材制造原材料規上企業2021年產值14.7億元，其中以高溫合金、鈦合金、鋁合金為主的金屬材料年產量約700噸，營收5.5億元，占比37%。國內主要增材制造原材料供應商包括中航邁特、鉑力特、威拉里等。此外，金屬3D打印設備核心零部件激光器、振鏡國產替代雖進程較慢，但也有著許多國產廠家正在努力：激光器、振鏡等工業3D打印機核心零部件，國產化已在路上-南極熊3D打印網 - 平臺(nanjixiong.com)。國內廠商在原材料和設備端的雙重發力，為鈦合金3D打印入軍3C行業提供了有力保障。
從短期看，3C行業新增3D打印市場空間 iPhone>Apple Watch>折疊手機軸蓋，其中24年3D打印設備新增市場超百億。根據中泰證券測算，假設2024年折疊屏軸蓋、手表表殼、iPhone中框的3D打印滲透率分別為10%/25%/10%，新增3D打印設備空間1.6/10.4/117億元。從中長期預測，消費電子全行業的3D打印滲透率極低，成長空間巨大。根據Statista和Wohlers，2022年全球消費電子市場規模約為1.01萬億美元，全球消費電子領域3D打印市場規模為21.27億美元，滲透率僅約0.21%。未來，隨著鈦合金的廣泛使用以及龍頭廠商的示范效應，3D打印在3C行業的應用仍有巨大上升空間。
總結
蘋果、華為等消費電子巨頭引領著行業的技術創新和發展方向，他們對鈦合金3D打印技的應用同樣會促使其他手機或科技公司的跟進，小米新款手機的細節就是這一趨勢的很好印證。
隨著鈦合金3D打印技術的不斷發展和成熟，整體產業鏈規模將逐漸擴大，在消費電子行業占據新的市場份額或許只是時間問題。此外，鈦合金3D打印技術在3C產業的普及，也將帶來電子產品關鍵材料創新及普及、制造效率提升、供應鏈優化，產業鏈的聯合創新效應有望被進一步激發。
浙公網安備 33010602000006號
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