(1)精密弹性件产品简介:种类多样、应用广泛的关键基础零部件
弹性件系由弹性材料制成,利用弹性来工作的功能性零件。弹性件在外力作用下发生形变,除去外力后又恢复原状,可用于减震、储能、控制、维持张力、紧固、连接等,甚至可实现导流、导电、屏蔽电磁波等特殊功能,是机械结构中的关键功能性零件。
弹性件的应用领域涉及国民经济的多个方面,包括汽车行业,电力、工程机械、阀门、轨道交通、航空等机械行业,以及电子电器、医疗、大众消费等市场。弹性件可分为金属弹性件和非金属弹性件,弹簧则是弹性件中的主要品类。
精密弹性件种类繁多,包括基础类弹簧(如拉簧、压簧、扭簧等)、多样化弹簧、弹性挡圈、弹性衬套、弹性拉伸件等。作为现代机械设备中的关键零部件,其产品精密程度、性能和可靠性对使用主体的正常工作起着重要作用。应用于整车关键装置的弹簧可能影响乘坐者的人身安全;应用于医疗领域的心脏起搏器弹簧事关使用者的安危;应用于轨道交通制动系统的弹簧件则关系着上百人的生命。
(2)精密弹性件发展概况:产品功能性、质量要求等不断提升;国内产业大而不强,高端产品仍需依赖进口
随着新能源汽车、电力制造、航空、轨道交通等中高端制造行业的兴起,作为机械设备中关键的基础零部件,精密弹性件应用工况趋向于复杂,包括面对高温、强腐蚀、高振动等特殊环境。在此背景下,精密弹性件的功能不断丰富,不仅包括储存力值、固定、减震、降噪等基础功能,根据实际应用需求还需实现导流、导电、屏蔽电磁波等特殊功能。
相应的,精密弹性件的技术要求不断提高,所使用的制造材料也由特种钢丝、钢带等向超精密钢丝、超级合金等材料拓展。自 20 世纪初开始,经过百年发展,我国已成为弹性件生产大国,但由于产业起点低、创新投入不足,精密弹性件制造工艺、工艺装备水平等与欧美、日本等发达国家相比仍存在较大差距,行业整体劳动密集型特征仍然明显,我国高端领域的精密弹性件材料、成型设备乃至检测设备等仍依赖进口,部分高端精密弹性件如波形弹簧、弹性挡圈等亦以外资品牌为主。
(3)弹性件行业整体规模
精密弹性件属于机械通用零部件,应用范围极其广泛,产品具体参数和要求具有显著差异。根据《中国机械通用零部件工业年鉴(2022)》发布的数据,作为弹性件的最主要品类,弹簧细分领域对整个机械通用零部件行业总产值的贡献率达到 5.33%,是机械通用零部件中的六大细分领域之一。
2023年中国机械通用零部件(含弹性件)行业总产值约4689亿元,其中弹簧细分领域贡献了约6%的市场份额。预计2025年市场规模将突破600亿元,复合增长率达5.8%。
弹簧行业:2023年国内弹簧产量达164.4万吨,需求量约135.28万吨,产业链协同效应显著。预计2025年市场规模将突破600亿元,2020-2024年复合增长率达5.8%。
2、行业技术水平及技术特点
(1)产品制造具有较高的综合性和复杂性
精密弹性件制造需经过产品设计、模具与工装夹具开发、成型、热处理、表面处理、产品质量检验等多个流程,涉及机械、化学、电子等多个学科,具有较高的综合性和复杂性。弹性件厂商能否在上述环节掌握技术诀窍并形成核心技术,是能否制造高精度、高性能、高寿命精密弹性件产品的关键。
(2)在应用环境复杂的背景下,中高端产品技术难度高
随着经济结构的转型升级以及战略性新兴产业的发展,精密弹性件的应用领域不断扩展,覆盖汽车制造、工业机械、轨道交通、航天、医疗器械等中高端制造领域,产品的使用场景和工况条件趋于多样化和复杂化,甚至可能涉及高温、高腐蚀、高振动等极端环境。
因此,下游客户对于精密弹性件的精度、功能性、寿命、稳定性等要求不断提升,产品结构更加复杂,目标实现功能更加多样化,所使用的制造材料也由传统特种钢丝、钢带等拓展至直径仅为 30-50 微米的超精细钢丝,以及镍基合金、铁基合金、钛基合金等特殊的合金材料,使得中高端精密弹性件制造呈现工艺复杂、技术难度高的特点。
(3)高端产品制造仍存在明显短板
经过长期发展,我国精密弹性件行业初步形成了一批具有自主创新能力的专精企业,缩小了与国际领先企业的差距。但受创新不足、技术人员整体经验积累不够、生产装备落后等影响,国内精密弹性件厂商在关键的工艺装备、制造工艺等方面仍落后于欧美、日本等领先企业,面对复杂的产品结构和功能性要求,无法通过材料优化、自主工艺装备开发、工艺路线设计等方式完成高端产品生产,例如在波形弹簧、自锁挡圈、双层反向扭转涡卷弹簧等技术难度很高的高端精密弹性件制造方面存在明显短板,相关高端产品仍大量依赖进口。
3、行业技术发展趋势
(1)产品趋于高端化,技术要求显著提高
首先,在新能源汽车、工业机械、智能家居、轨道交通、航空、医疗器械等战略新兴产业领域快速发展的背景下,精密弹性件产品的应用范围持续扩大,使用场景更加多样化,应用工况也更加复杂,对精密弹性件的精度、性能、使用寿命等要求进一步提升。其次,着力强化产业链基础、实现高质量发展已成为众多下游产业共同的发展方向。
弹性件厂商需根据产品使用要求及未来技术发展趋势,应用新材料、新装备、新工艺等提升产品质量,以充分满足下游客户需求。如在电动化、轻量化的趋势下,普通弹性件已无法适应电动汽车驱动电机的超高转速协同需求;结构不够紧凑、占用安装空间的弹性件也无法满足轻量化的零部件要求。精密弹性件厂商需持续优化产品结构、工艺装备和制造工艺等,从而适应产业高端化的发展趋势。
(2)产品开发速度加快
精密弹性件差异显著,弹性件厂商需针对使用需求完成产品开发。下游客户,尤其是中高端制造领域的知名客户一般要求供应商能够配合其完成新产品的快速同步开发。在新能源汽车等下游市场竞争趋于激烈、新产品快速迭代的背景下,主机厂要求配套厂商加快产品开发速度。作为零部件配套企业,精密弹性件厂商需依靠自身的技术团队和在行业内的技术积累,在更短时间内完成产品与工艺设计、工艺装备开发等,快速形成样品并通过审核,满足下游客户持续对产品进行迭代升级的需求。
(3)补足短板、缓解进口依赖问题成为重要需求
由于发展起点低、研发投入不足等,我国精密弹性件行业的工艺装备、制造工艺等仍明显落后于国际领先企业。在高端精密弹性件领域,我国仍存在创新能力较弱、高端产业配套能力不足等问题,部分高端精密弹性件如波形弹簧、弹性挡圈等仍大量依赖进口。在此背景下,与低端市场严重重复建设不同,配套于重要制造领域的高端精密弹性件产品自主供给能力存在不足。
为推动产业升级、实现高质量发展,我国将保持政策定力,继续支持弹性件厂商加强技术研发,在关键技术领域实现技术突破,补足精密弹性件制造领域短板,缓解高端产品的进口依赖问题。
(4)制造绿色化趋势进一步加强
“双碳”背景下,精密弹性件绿色制造要求进一步提升。厂商一方面需通过优化制造材料、改善产品结构等降低材料冗余度、实现产品轻量化;另一方面则需改进制造工艺、工艺装备等提高生产效率,减少物料消耗,并强化精密弹性件的降噪功能,进而对厂商的产品与工艺装备开发与设计、制造工艺等提出了更高要求。
4、行业内的主要企业
来自欧美、日本的国际弹性件企业凭借长久的技术积累,在工艺装备、制造工艺等方面领先于我国的弹性件厂商,占据着全球中高端市场的主要份额。国内弹性件企业整体呈现数量多、规模小、技术水平落后的特征,主要集中于中低端市场,产品附加值较低,并存在激烈的价格竞争。
经过长期的发展,在全球产业转移、国内产业持续升级的背景下,我国精密弹性件研发能力、工艺装备以及制造工艺水平等不断提高。在精密弹性件领域,行业竞争对手主要为德国的克恩-里伯斯、瑞士的宝马弹簧、日本的迈进、法国的赛捷等多数超过百年积累的外资厂商以及我国主要的弹性件制造厂。
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