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（报告出品方/作者：中信证券，纪敏）

钛合金成为3D打印进入消费电子的切入点

消费电子厂商深度布局钛合金材料

钛合金材料在消费电子领域的应用不断深化。消费电子领域的产品很早就开始使用钛合金材料，苹果早在年发布的AppleWatchS5系列中就提供了钛合金边框的版本，后续的AppleWatchUltra开始标配钛合金边框，年秋季新发布的iPhone15Pro版本也开始标配钛合金中框。华为在年发布的折叠屏手机MateXs2结构件中采用钛合金材料，并在年新发布的智能手表Watch4Pro中使用了钛合金边框。受益于钛合金在轻量化、高强度、耐腐蚀等性能方面的优势，主要消费电子厂商纷纷开展布局。

为什么消费电子要使用钛合金：高强度和轻量化的优势

产品升级导致智能手机重量上升。智能手机伴随着代际更新质量越来越大，主要原因一是手机大屏化趋势导致尺寸扩大而重量提升；二是大容量电池的装配，手机基于对长续航的需求以及芯片性能提升导致功耗增大，对大容量电池的需求随之提升；三是其他配件的堆积，高功耗芯片带来散热系统的升级，以红魔游戏手机6SPro为例，其内置ICE7.0九层立体散热系统，包括但不限于2万转/分的高速离心风扇、超导铜箔、高导热凝胶等，更多的硬件导致整体重量不断增大。

钛合金兼具高强度和轻量化优势。钛合金强度较高，据搜钛网数据，TC4钛合金的抗拉强度和屈服强度分别可达到Mpa和Mpa，高于不锈钢的Mpa和Mpa以及A铝合金的Mpa和Mpa。同时钛合金具备良好的耐腐蚀性，在高温的中性或弱酸性的氧化物溶液中具有高度稳定性。钛合金的密度比不锈钢材料低，TC4钛合金与不锈钢的密度分别为4.51g/cm3和7.93g/cm3，这使钛合金在同体积下重量更小。苹果Ultra手表标配钛合金边框，据我们测算相比使用不锈钢，钛合金边框能够减轻全机重量的12.9%。

钛合金与3D打印的结合成为产业发展的新趋势

钛合金与3D打印的结合成为了产业发展的新趋势。由于钛合金的导热系数小，切割过程中局部快速升温而热量难以释放，因此采用减材制造的加工方式难度大，而3D打印以增材制造的工艺较好地规避了传统方式的弊端，两者结合有望成为发展新趋势。例如，国外手表厂商Barrelhand和头部3D打印设备商Materialise开展合作，采用3D打印工艺制作钛合金手表壳，荣耀发布的新款折叠屏手机MagicV2在折叠屏铰链的轴盖部分采用钛合金3D打印工艺，成为全球首款采用钛合金铰链的折叠旗舰机，也是3D打印钛合金工艺首次在手机上大规模使用。

为什么要用3D打印来制作钛合金结构件？

（1）传统机加工钛合金难度高。相比于不锈钢、铝合金，传统机加工在面对钛合金时存在一定难度。这主要是因为钛合金的热导率低，常见TC4钛合金热导率仅7.96W/m·K，远低于不锈钢及铝合金。这就导致钛合金在加工中热量易聚集，局部升温快。据先进制造技术网数据，传统切割方式能使钛合金局部升温至℃以上，一方面导致刀具的刃口磨损、崩裂和生成积屑瘤，缩短刀具寿命，另一方面局部高温也破坏了钛合金的表面完整性，导致精度下降并减少其疲劳强度。据艾邦高分子数据，采用钛合金材料的手机中框整体良率约30%-40%，远低于铝合金中框的80%。传统机加工其他金属的工艺已相对成熟。不锈钢和铝合金的价格相比钛合金更便宜，同时不锈钢与铝合金的热导率更高，在采用传统减材工艺制造时不会出现类似钛合金加工时的问题，因此通过CNC或压铸的加工工艺已非常成熟，原材料价格与加工成本均较低，短期内使用3D打印工艺的性价比优势不足。

（2）3D打印的技术工艺较好地适配了钛合金零部件的制备。a、以SLM技术为代表的金属3D打印不同于传统CNC对板、棒材的减材制造，SLM是通过对金属粉末激光熔融而层层累积成形的增材制造工艺，这就从技术路线上规避了对钛合金进行切割时的弊端；b、增材制造层层打印成形的工艺对复杂结构具有低成本敏感性，因此加工时的设计自由度高，可以通过更多的内部空腔结构来实现轻量化；c、3D打印设备通过大尺寸设计以及搭载更多数量的激光头，可实现一次多个成形，打印效率显著提升；d、3D打印是一体化成形的技术，相比于切割加工，其产出的结构件具备更优的强度和一致性。

（3）3D打印钛合金工艺对折叠屏手机性能提升显著。年7月荣耀发布新款折叠屏手机MagicV2，在折叠处的关键零件铰链中使用了钛合金材料，铰链的主要作用是辅助柔性屏对折，对手机的耐久度、折叠状态的贴合度、展开状态的平整度发挥着重要作用。据荣耀官方数据，得益于钛合金铰链的应用，MagicV2的折叠厚度低至9.9mm，展开厚度仅4.7mm，较铝合金材料强度提升%，可实现40余万次折叠，重量仅g，性能指标领先市场上绝大部分的折叠屏手机。

3D打印与CNC、MIM工艺之间是怎样的关系？

3D打印与CNC之间互补与替代关系并存

（1）结构端3D打印可部分替代CNC加工。由于3D打印对复杂结构件具有低成本敏感性，增材制造的方式即决定了其适用于加工内部较为复杂的结构件，因此当加工件涉及到曲面形状且内部具有较多中空结构时，3D打印可以替代CNC工艺。此外3D打印具备较高的定制化特点，因此在医疗骨科植入物具有较广阔的应用前景。（2）材料端3D打印与CNC加工互补。针对钛合金、高温合金等较难加工材料，增材制造通过层层铺粉加工累积成型，从技术原理上规避了传统机加工在切削过程中易产生的弊端。因此，3D打印可以帮助CNC完成较难加工材料的成型环节，同时加工后的毛坯件也需要后续的退火、线切割及抛光打磨环节，数控研磨抛光机床在后处理环节中将进一步精细化处理，两种工艺可互为补充。（3）两种工艺互补与替代关系并存，经济性是选择时的重要考量因素。以钛合金材料的加工为例，3D打印的优势是原材料利用率高、良品率高、支持复杂结构，而CNC的优势则在于打印尺寸较大、结构复杂度适中、规模化生产时的单品成本较低。

3D打印与MIM工艺以互补为主

MIM具备高效批量化生产能力，在我国主要应用于消费电子

什么是MIM？金属粉末注射成形（MetalInjectionMolding，MIM）工艺是将粉末冶金工艺与塑料注射成形技术相结合的新型近净型成形技术。技术原理是：首先将金属粉末与粘结剂混合制粒，再将制得的粉末颗粒注射进入提前制作好的模具中粘黏成型，之后通过酸催化脱黏，再进行烧结，部分烧结产品还需要进一步的热处理、机加工才会形成最终成品。由于一旦完成模具制作即向其中注射制成的颗粒即可，所以MIM工艺具有定制化、批量化生产的天然优势，适用于体积微小、内部较复杂的结构件的高效生产，可适配钛合金、硬质合金、镍基合金、不锈钢、铜合金等多种金属材料。

MIM针对复杂结构件具备高效的批量化生产能力。MIM采用注射成型的工艺，在完成模具制造后向其中注入混合料即可，设计自由度高，通过模具即可支持复杂结构件的批量化生产。此外，MIM工艺支持不锈钢、铝合金、镍基合金、钛合金、高温合金等多种金属材料的生产，适用范围广；通过后处理流程，成型结构件在密度、强度、表面光洁度等重要指标上与其他工艺相比的综合优势显著。

MIM工艺应用广泛，我国以消费电子为主。我国MIM市场稳定成长，据中商产研院测算，预计年我国MIM市场规模达95亿元，-22年CAGR为11.7%，预计至年中国MIM市场规模将达到亿元，-26年CAGR为10.4%。据华经产研院数据，全球MIM市场主要由中国和欧美等区域构成，中国是全球最大的市场，占据全球市场份额的41%，欧洲和北美市场各占17%的份额。从下游应用来看，中国MIM市场应用主要集中于消费电子领域，包括手机SIM卡槽、装饰圈、散热风扇、线圈马达等零部件，具体分类看，手机/智能穿戴/电脑/五金/医疗/汽车的占比分别为56.3%/11.7%/8.3%/6.9%/4.5%/3.5%，与欧美市场以军工、医疗和汽车为主的格局存在显著差异。

为什么要讨论3D打印与MIM的关系：来自折叠屏手机的催化

折叠屏手机市场保持高景气，价格下探推动渗透率向上。据IDC数据，年中国折叠屏手机出货量近万台，同比+%。进入年折叠屏势头不减，中国市场23Q2出货量达万台，同比+%，在智能手机市场中的渗透率由22Q2的0.7%提升至23Q2的1.9%。伴随着技术成熟及良品率提升，折叠屏手机的成本下降带动终端售价下探，平价产品结构占比提升有望推动折叠屏手机的渗透率进一步提升，据IDC数据，中国市场23Q2中美元以上产品份额已由一年前的92.8%降至54.6%；其中竖折产品最低价已下探到-美元，23Q2市占率达46.6%，同比+10.4pcts。

铰链是折叠屏手机的核心增量，品质好坏将直接影响用户体验。折叠屏手机主要包括横向内折、横向外折和竖向内折的三种折叠形态。铰链是目前处理弯折处的主流技术，也是折叠屏手机的主要成本增量。以三星GalaxyFold为例，据头豹产研院数据，其整机物料成本为.7美元，比GalaxyS9+高出.7美元，其中主要的增量来自机械结构件和显示模组两块，成本增幅分别为.6%和.0%，原因是铰链、盖板带来的新增结构件，以及屏幕成本随着面积扩大而增加。铰链负责折叠屏的开合和悬停，使在非折叠状态下的两块屏幕能够完全延展并实现贴合，并兼具耐久度和稳定性。因此，铰链品质的好坏将直接影响折叠屏展开时的观感和使用体验，是用户是否选择购买产品的重要考量因素。

铰链形态由U型向水滴型发展，产品结构复杂且价值量进一步提升。折叠屏手机的铰链形态可分为U型和水滴型两种。三星是U型铰链技术的代表厂商，其优点是结构简单且成本低，但因为弯折半径小，通常在1.5mm左右，容易造成更深的折痕，折叠屏展开时的平面效果欠佳。华为、荣耀和OPPO是水滴型铰链的代表厂商，水滴型具备更大的弯折半径，例如OPPO的FindN的水滴铰链弯折半径达3.0mm，在折叠时屏幕弯折和形变分散范围大，塑性变形小，折痕不明显。考虑到水滴型较链在控制折痕方面的优势，预计未来水滴型将成为主流。据赛诺市场研究

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