中国五轴机床企业崭露头角,国产替代加速
文章来源:微信公众号——MIR睿工业
五轴加工中心,是一种科技含量高、精密度高,专门用于加工复杂曲面的加工中心。
五轴加工中心按照能否实现五轴联动加工功能可以分为真五轴和假五轴,其区别主要在于是否有RTCP功能(全称:Rotation Tool Center Point),即“旋转刀具中心点”功能,可以解释为“围绕刀具中心点旋转功能”。
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五轴联动数控机床相比于传统的三轴或四轴数控机床,最显著的特点就是多轴联动,传统的数控机床只能在三个轴向上进行移动和定位,而五轴联动数控机床可以五个轴同时联动,包括X、Y、Z轴以及两个旋转轴。这种多轴联动的结构使五轴数控机床能够在更多的方向上进行加工,实现更复杂的加工任务,因此五轴联动数控技术也是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等加工的唯一手段。
由于其特殊地位,五轴联动加工中心被广泛应用于航空航天、军事工业、科研、船舶、高精密医疗设备等高端行业,尤其对国家生产设备自动化水平有着举足轻重的影响,同时国际上也常把五轴联动数控技术作为衡量一个国家复杂精密零件制造能力技术水平的重要标准之一。
近年来,联动五轴市场接受度日渐提升,定位五轴“3+2型”市场趋于萎缩,定位五轴“4+1型”市场需求也相对较低。
一方面,从使用端来看,以往大多数客户,特别是汽车行业客户,只需要适用定位加工即可满足要求。但考虑到未来对加工部件的需求、合并加工工序以及加工技术能力的提升,往往更倾向于购买联动五轴,也因此联动五轴加工技术的市场接受度也逐渐提高。
另一方面,从市场规模看,2018年-2023年,五轴机床的市场规模保持持续增长,且五轴机床复合增长率高于数控金切机床整体增长率,五轴机床在制造业的发展势头强劲,受到越来越多的行业青睐。
2018-2023年中国五轴加工中心市场规模(金额)
数据来源:MIR 睿工业《2023年中国五轴机床市场研究报告》
中国五轴机床主要集中在航空航天、军事、模具、汽车、船舶等行业,目前国内需求持续增长,MIR预计,2024年中国五轴加工中心市场规模将超过百亿,在2028年之后或将迈向200亿台阶,进入新一轮增长阶段,未来五年内市场规模将持续增长。
虽然,我国航空航天、军事工业、船舶、电子等急需五轴联动数控机床的行业正在面临着“卡脖子”的难题,但同时这也是国内高端五轴机床企业面临的国产替代的机会点。
从厂商端来看,2023年国产品牌销售业绩提升明显,在内需减少的大环境下,北京精雕、科德数控、埃弗米业绩均实现高速增长,并且在部分应用场景中,国产替代的增强尤为明显。通过2023年国产五轴厂商的表现,已经充分显示出国产厂商在未来的发展中的巨大潜力,有望成为行业的重要力量。
2022-2023年国产代表厂商五轴机床销量(台)
数据来源:MIR DATABANK
正如我们所说的,五轴联动数控技术是衡量一个国家生产设备自动化技术水平的标志,然而,从“巴统清单”到“瓦森纳协定”,一直以来西方发达国家针对中国实施了严格的技术封锁,尤其在五轴联动数控机床应用相对广泛的航空航天、兵器、船舶等高端行业近年来面临着技术封锁进一步加剧,给产业带来了巨大的挑战。
以某国际知名五轴机床厂商为例,其原定生产联动五轴的工厂,因受到多方阻碍而被迫停止,转而生产“3+2”或“4+1”形式的五轴机床,这也侧面显示出了其他国家对我国五轴技术的封锁“有增无减”。
一直以来,国产厂商最大的问题在于缺乏实践经验、技术深耕与实际应用,但随着近年来北京精雕、科德数控等国产厂商自主开发软件、埃弗米等厂商着重提升整体技术,国产厂商在产品精度、速度以及稳定性等设备性能上实现突破,逐步缩小了与外资品牌的差距。
另外,机床作为工业母机,在制造业中扮演着至关重要的角色,中国政府长期重视工业母机产业链发展,频繁出台一系列相关政策以及相关支持措施,以加快高端数控机床的发展,鼓励高端数控机床研发创新和国产替代,并支持下游航空航天、模具、汽车行业的大力发展、高效加工需求等,为五轴加工中心市场提供了强有力的支撑。
来源:MIR 睿工业根据公开资料整理
越来越多的国产五轴企业开始崭露头角,助力国产替代
在国产厂商当中,以北京精雕、科德数控、上海拓璞为代表的民营企业迅速崛起,在五轴市场占据一席之地,五轴产品的认可度也逐渐提高。
在2023年中国国产五轴机床金额占比不到50%的情况下,销售台数市场占比约达到69%,且该比例近年来明显提升,其主要原因在于国产五轴平均单价明显低于进口五轴。国产五轴比例逐年提升的主要原因在于,一方面,内资五轴企业发展迅速,营收逐年增长;另一方面,越来越多的外资厂商开始在国内生产五轴,提升国产化比例。
数据来源:MIR 睿工业《2023年中国五轴机床市场研究报告》
受益于内资厂商的发展和未来更多外资厂商五轴工厂的落地投产,以及国家鼓励国产五轴品牌发展出台相关政策,预计未来国产化比例将进一步提高。
2023年 五轴机床下游行业细分(按金额)
数据来源:MIR 睿工业《2023年中国五轴机床市场研究报告》
因为五轴加工中心技术难度和使用门槛都相对比较高,所以其下游应用行业比较集中,主要有航空航天、军工、汽车、精密模具等高精度行业,市场规模呈现逐年递增趋势。从目前各行业需求来看:
● 航空航天占比最大:在航空发动机和飞机结构部件的制造过程中,负责曲面的加工是必不可少的,例如飞机中的各种零部件如发动机叶片、旋涡转子、前后机身、机翼等都需要使用五轴数控加工技术进行制造,近几年,航空航天对五轴机床的需求稳居第一。
● 汽车行业精度要求普遍不高:在汽车行业中对“3+2”形式五轴需求较多,也有部分零部件必须要求五轴联动加工,比如汽车涡轮增压器叶轮,除了曲面复杂加工的硬性要求外,减少装夹次数带来加工效率的提升,也促使汽车行业五轴需求逐渐由“3+2”向联动五轴过渡。
● 模具行业需求渐增:模具加工由多段加工向一次性成型转变,集合工序需求渐增,预计未来将实现较高幅度增长。
● 工程机械、能源船舶和高铁基建等行业对联动五轴的应用也在逐年提升,自2020年以来,五轴加工应用领域愈发广泛,其主流行业的集中度有所下降,同时,非主流行业中的五轴加工应用占比也有所提升。
从市场端竞争格局来看,中国五轴厂商可以分为三个梯队。
● 第一梯队欧系厂商,以GF、GROB和DMG MORI为代表,产品精度和稳定性等方面具有绝对优势,在航空航天和汽车行业具备较高知名度;
● 第二梯队内资厂商,以BJJD和KEDE为代表,其不管在系统软件研发还是整机技术上都日渐趋于成熟;
● 第三梯队台湾厂商,如QUICKJET、WELE、KEN等,五轴机床精度高,但头部厂商五轴出货不是很多。由于日本和韩国机床厂商因进口受限制较多,基本不在主要玩家名单内。
2023年五轴加工中心市场竞争格局(按金额)
数据来源:MIR 睿工业《2023年中国五轴机床市场研究报告》
2023年,北京精雕一举跃升为五轴机床销售额占比最高的厂商,在TOP 10中,随着北京精雕、科德数控、拓璞、埃弗米等民营企业技术能力的不断提升,带动国产厂商市占率逐年提升,打破了以往五轴市场几乎完全由外资机床厂商垄断的局面。
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