国金证券：消费电子钛合金打造百亿蓝海，3D打印进入“2.0时代”

根据 IDC，2023 年 Q3 全球智能手机出货量为 3 亿部。目前智能手机的机身大多为三明治结构，由屏幕-中框-金属或玻璃后盖三层构成。目前手机中框主流材料包括铝合金、不锈钢、钛合金。

铝合金是如今手机最为常用的金属材料，铝合金中框工艺成熟，一般采用压铸或 CNC方法进行加工，生产良率高，成本相对较低，重量轻，导热性优，耐腐蚀度尚可，缺点则是强度较低，易磕碰留痕。

不锈钢目前一般应用于高端机型，相比于铝合金有更高的强度和硬度，不易弯折和磨损，缺点是生产良率低、成本高，且会提高机身重量。

钛合金相比铝合金和不锈钢，钛合金能够兼顾轻量化和高硬度，满足 3C 产品轻薄化需求，应用于消费电子领域主要存在加工难度大、成本高等问题。

以目前主要的中框金属为例，7 系铝合金（航空级）的密度为 2.81g/cm3，导热系数130W/(m·K)，具备轻量化、加工难度低的优势，但硬度只有 150HB；316 不锈钢密度较大，为 7.9g/cm3，但 187HB 的强度优于铝合金；TC4 钛合金密度 4.51g/cm3，却有着远高于铝合金和不锈钢的硬度，缺点是导热系数较低，在 CNC 切削过程中工艺难度大。

目前，钛材料已经初步应用于手机中框。已上市的产品包括使用 5 级钛（Ti-6Al-4V）的iPhone15 Pro/Pro Max 和使用了 99%TA-2 钛金属的 Xiaomi 14 Pro 钛金属特别版，三星Galaxy S24 Ultra 也采用钛合金中框。可以看到，由于 3C 数码领域市场竞争愈发激烈，各大厂商纷纷加紧旗舰产品的布局，不断提升用户体验感。

手机中框、折叠屏铰链、手表钛合金渗透率持续提升

预计 2027 年手机中框拉动钛合金用量达 0.7 万吨，增厚钛材行业 3%需求。钛合金由钛精矿加工成海绵钛，再进一步加工成钛材。2022 年全球钛材产量达 21 万吨，测算可得，2027 年全球钛合金手机中框耗钛量为 0.7 万吨，增厚行业 3%需求，2021 年我国钛材行业 CR3 达 47%、宝钛股份、西部超导、西部材料位列前三。考虑钛合金批量导入 3C 行业，钛合金中框和铰链有望为钛材整体市场贡献长期增量；提前布局钛合金市场和掌握钛合金关键材料加工技术的标的有望充分受益。

钛合金材料加工难度高，拉动制造端耗材、设备需求增长。钛合金硬度高、易黏连等特性导致加工成本较高，根据创世纪公告数据钛合金手机中框加工耗时约为铝合金中框的 3-4 倍。根据我们测算，24 年钛合金手机中框加工刀具、加工设备市场空间预计分别达到 31.5/177 亿元，其中除对传统 CNC 需求拉动外，新材料应用也有望加速 MIM/3D 打印等新技术路线渗透率提升，带来相关公司投资机会。同时目前刀具、CNC 设备、3D 打印设备等关键环节国内企业竞争力较强，在过去已经实现了较高的国产化率，头部企业具有较高市场份额，面对新的增量市场受益的确定性也较强。

折叠屏：预计2027年折叠屏铰链市场达333亿元，钛合金、3D打印逐步应用

根据 Counterpoint Research，2023 年 Q2 全球折叠屏手机出货量达 210 万部、同增 10%；其中中国折叠屏手机出货量达 120 万部、同增 71%；7 月荣耀发布折叠旗舰荣耀 Magic V2（闭合状态下厚度仅 9.9 毫米，重量仅 231g，成为全球最薄、最轻的旗舰横向内折手机），受益新品周期，根据 IDC，2023 年 Q3 中国折叠屏手机出货量达 196 万台、同增 90%，其中荣耀 Magic V2 成为最畅销机型、销量占比达 13%。

根据 Counterpoint Research，中国消费价格在 400 美元以上的智能手机用户用有 64%的人正在考虑下次购机选择折叠屏手机，其中 20%的人已明确购买折叠屏手机，2022 年全球400 美元以上的智能手机占比达 27%；预计 2023、2024 年全球折叠屏手机出货量达 1670、3060 万台，渗透率为 1.5%、2.6%，同增 28%、83%。

折叠屏手机主要包括横向内折、横向外折、竖向内折三种折叠形态，而铰链便是控制开合角度、实现手机形态变化的重要机械关节，对于屏幕的平整程度、整机的耐久度，以及抗摔落等方面有着决定性的影响。

铰链方面，形态包括 U 型铰链和水滴型铰链。U 型铰链常规弯折半径 1.5mm，结构较为简单，生产成本相对较低，但因为弯折半径小，容易造成更深的折痕，成本大约为 200 元；水滴型铰链弯折半径一般为 3mm，作为更优的解决方案，弯折半径较大，折叠时屏幕的形变分散在更大范围内，因此塑性形变更小，在折痕控制方面有更大优势，缺点则是设计结构复杂，成本更高，成本大概为 U 型铰链的四倍。

材料方面，荣耀 Magic V2 和荣耀 Magic Vs2 首次将钛金属应用于折叠屏手机铰链之中，轴盖使用 3D 打印钛合金，大幅提升了铰链的坚固程度与耐折可靠性，获得极佳的市场反馈，Magic V2 在 2023 年第三季度国内“大折叠”智能手机市场销量排名第一。

制造端：新材料应用伴随加工工艺变革，CNC/MIM/3D打印在变化中孕育 新机会

1.钛合金应用有望提升加工环节价值量，拉动CNC/MIM/3D打印相关投资机会

钛合金材料的应用在加工环节会带来较多变化，对相关耗材、设备均有一定拉动：

1） 耗材：预计拉动刀具需求大幅增长

手机中框的加工需要使用多种类型刀具进行配套使用，假设每套钛合金加工刀具包含 100 种刀，加工寿命为 100 个中框，即每个手机中框平均消耗一支刀，每支刀的均价按照 30 元/支计算。根据我们测算 24 年钛合金手机中框加工刀具需求有望达到 31.5 亿元，作为 增量市场对国内头部企业有较好的成长机会。

2）设备：拉动 CNC/MIM/3D 打印设备投资需求

以长盈精密智能可穿戴设备 AR/VR 零组件项目投资作为参考，根据公司公告信息项目测算 营业收入 10.19 亿元，对应的设备投资额为 6.71 亿元，其中 CNC 设备的占比为 66.3%。考虑钛合金的加工难度较高，加工设备的投资额占比预计会进一步提升，假设占比为 80%， 根据我们测算钛合金手机中框对应的加工设备投资额预计 24 年达到 177 亿元。

2.MIM：适合小体积复杂结构件制造，在折叠屏铰链应用前景良好

MIM（金属粉末注射成形）是一种近净成形技术，通过选取符合 MIM 要求的金属粉末和粘 结剂，在一定温度下采用适当方法将粉末和粘结剂混合成均匀的注射成型喂料、经制粒后 在注射成型机上注射成型，获得的生坯经过脱脂处理后烧结致密化成为最终成品。根据《金属粉末注射成形技术》数据，MIM 相比精密铸造，具有成形精度高、生产效率高、 成本低等特点，成本降低 50%以上，生产销量可提升 10 倍以上。

MIM 工艺对于原料粉末要求较高，要求粉末的选择有利于混炼、注射成型、脱脂和烧结， MIM 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，目前 MIM 材料主要以不锈钢为主，MIM 行业新材料的研发主要以高强和耐蚀兼顾的双相不锈钢、高强和高导热率兼顾的铜合金以及高比强和生物兼容性兼顾的钛合金等材料为重点。以钛 合金为例，MIM 注射成型工艺原料利用率很高，而且生产工序少，成型快，易控制合金成 分，可大批量生产，效率非常高。除采用 CNC 设备进行模具制造和后处理外，MIM 加工设备主要包括混合料设备、注射设备、 脱脂设备、烧结设备等。

当前在消费电子行业 MIM 工艺已开始大批量应用，例如手机卡托、摄像头装饰圈、折叠屏 铰链、充电接插口等。考虑钛合金加工难度较高，在进行小型复杂结构件加工中 MIM 工艺会具有更明显优势，比 如折叠屏的铰链加工。

3D打印：“3D 打印 2.0”时代拉动设备投资需求

3D 打印技术又称为增材制造(Additive Manufacture，AM)技术，在航空航天、医疗、工 业等领域具有广阔发展前景。3D 打印技术从模型开始，将 3D 模型进行“切片”使其成为 多个可以理解为 2D 平面的薄层，再通过类似喷墨打印机的方式进行逐层的打印与堆叠， 从而通过逐层控制材料在 3D 空间的位置和黏合力来制造物体。

目前折叠屏手机已开始逐步导入 3D 打印技术，例如荣耀 Magic V2 中开始应用 3D 打印制 造轴盖，是第一次手机开始大规模使用 3D 打印制造钛合金材料。

根据 Gartner 新兴技术成熟曲线复盘 3D 打印发展历程，我们认为在十年前首次出现广泛 消费级应用带来的关注度高点后，3D 打印技术的持续进步逐渐证明了其对于制造业的价 值，从最初因为“概念”而受到追捧，到通过不断拓展的实际应用打开市场，完成了从仅 可用于原型制造到小批量、大批量终端部件直接生产的跨越式发展。

一个新的加工技术对于企业来说，核心考虑的是成本与加工效果，如果更低的成本实现了 同样的加工效果或更高的成本实现了更优的加工效果则均有应用的空间，而航空航天领域 由于对成本相对不敏感，3D 打印的优势就被显著的放大。

而消费电子行业属于对成本非常敏感的行业，当前消费电子行业开始逐步导入 3D 打印技 术，我们认为也反映了 3D 打印技术变革背景下的成本下降，当前行业发展重点是逐渐在 批量生产上的效率、机械性能、准确性、经济性等方面相比传统制造具有竞争力，进入“3D 打印 2.0”时代。

以金属 3D 打印企业 Desktop Metal 为例，其采用独特的喷墨式金属 3D 打印技术设备已具 备大规模生产能力。根据 Desktop Metal 数据，喷墨技术在过去 20 年中出现了类似半导 体摩尔定律的进步，喷头每秒喷射量每 18 至 24 个月接近翻倍。其用于大规模生产的 Production System 系列使用了其专利单程粘结剂喷射（SPJ）与双向打印技术，使其速 度最高可达激光粉末床融合技术速度的 100 倍，单机预计最大日零件产量可以达到 10000 件。并且可使用发展已经很成熟的 MIM（金属注射成型）粉末且散粉 99%可回收，让 3D 打印在大规模生产上仍有经济性。

技术进步推动 3D 打印相比传统加工方式盈亏平衡产量不断提升。在以技术革新追求大规 模生产前，3D 打印通常仅在产量较低时具有经济性，因此适合定制化、设计快速迭代的 小批量制造。伴随着目前设备、材料、服务供应商技术不断突破，3D 打印开始逐步在大 规模生产上具有经济性，具有大规模生产能力的“增材制造 2.0”将使 3D 打印迎来一个 高速发展的十年。

根据 Wholers 数据，2023年全球 3D 打印市场空间达到 180 亿美元，行业空间连续 25 年保 持两位数增长。