机械设备行业周报：重视消费电子材质升级带来的设备增量需求

重视智能手机材质升级，钛合金轻便又坚固，有望在消费电子上加速渗透 智能手机创新的关注焦点基本聚集在芯片、屏幕、拍照以及操作系统，我们认为应当重视智能手机材质升级带来的设备端变化。钛合金既轻便、又坚固，高质感、无磁、不过敏、耐腐蚀性优良，凭借其优异的性能广泛应用于航空航天，目前也逐渐成为消费电子产品所青睐的材料。 风向标苹果公司有望在各类消费电子新品上加大钛合金的使用 从苹果的专利储备和已经发布的Apple watchUltra配备上看，使用钛合金制作手机中框有可能成为苹果下一代手机创新点之一。2021年1月，苹果获得“给钛金属进行半光泽处理方法”专利，涉及将喷砂和蚀刻与化学阳极氧化工艺相结合的过程，以达到预期的表面效果；2022年5月，苹果获得“钛合金上创造纹理表面的工艺”专利授权。根据Patently Apple统计，截至2022年12月，苹果公司已累计获得钛合金材料相关专利8项。2022年9月苹果发布的Apple Watch Ultra使用钛合金表壳，苹果iPhone15高端系列Ultra命名与Apple Watch钛合金系列相同。此外，钛合金在眼镜上的应用较为成熟，此前亚马逊、XLOONG、Rokid Air等厂商都推出了使用钛合金的AR设备。未来苹果推出AR、MR等头戴式设备也存在使用钛合金的可能。 钛合金加工难度大于铝合金、不锈钢，新工艺催生设备增量需求 钛合金硬度高、加工难度大、良率低。根据艾邦高分子数据，钛合金手机中框整体良率约为30%-40%，远低于铝合金中框的80%。因此在设备的选择上也有相应要求。数控机床的要求：高功率高转矩主轴、机床坐标轴驱动具有足够高的驱动力、机床主轴刀具接口装置具有足够大的拉紧力和能传递大扭矩的能力、使用较低的切削速度等。刀具：多为高速钢、硬质合金、涂层刀具、立方氮化硼(CBN)刀具以及聚晶金刚石(PCD)刀具。车刀：在粗加工时，需要车刀刚性好，要求刀具前角、后角要小些。在精加工时，为得到良好的表面完整性和尺寸精度，要求刀具锋利。钻头：为了保证良好的排屑和冷却，采用较大的螺旋角，钻头螺旋槽要求抛光处理。从铝合金、不锈钢切换到钛合金需要使用新的设备。如果未来钛合金在以苹果为首的消费电子终端大厂持续渗透，将带来可观的抛磨设备增量需求。以宇环数控为主的国内抛磨设备厂商有望受益。 受益标的 宇环数控（国内稀缺的高端数控机床研发制造企业，掌握超硬材料机加工核心技术）、天工国际。 风险提示：钛合金在消费电子上的渗透进度不及预期、国产设备导入重要供应商供应链进度不及预期。 1、钛合金兼顾轻便与坚固，有望成为苹果等厂商新品材料首 选 过去几年，智能手机创新焦点在屏幕、拍照、芯片以及操作系统，我们认为应当重视智能手机材质升级带来的设备端变化。 手机中框是支撑和承载核心部件的关键零部件，对材料强度、结构、散热性等方面的要求高。2022年9月发布的iPhone14延续iPhone13，普通版使用的是航空级铝金属边框，PRO版本使用手术级不锈钢边框。 图1：手机中框的材质强度、硬度要求高，否则易造成边框弯折损坏设备 钛合金是一种先进的轻量化结构材料，既轻便、又坚固，高质感、无磁、不过敏、耐腐蚀性优良。凭借其优异的性能广泛应用于航空航天。钛合金的强度高于铝合金，同时重量又低于不锈钢，逐渐成为消费电子产品所青睐的材料之一。 表1：钛合金的强度高于铝合金，同时重量又低于不锈钢。有望成为下一代消费电子产品材料 从苹果的专利储备和已经发布的Apple watch配备上看，使用钛合金制作手机中框有可能成为苹果下一代手机创新点之一。2021年1月，苹果获得“给钛金属进行半光泽处理方法”专利，涉及将喷砂和蚀刻与化学阳极氧化工艺相结合的过程，以达到预期的表面效果；2022年5月，苹果获得“钛合金上创造纹理表面的工艺”专利授权。根据Patently Apple统计，截至2022年12月，苹果公司已累计获得钛合金材料相关专利8项。2022年9月苹果发布的AppleWatchUltra使用钛合金表壳，苹果iPhone15高端系列Ultra命名与Apple Watch钛合金系列相同。 图2：Apple watchUltra使用钛合金表壳 钛合金在眼镜上的应用较为成熟，未来苹果发布的AR、MR等头戴式设备也有望使用钛合金。世界上最初的钛制眼镜架，是由日本光学工业公司克服了钛加工上的困难。钛材的各种眼镜架于上世纪90年代初期在国外发展成熟并开始批量生产，1998年以前，钛制眼镜架曾占据日本市场的60%以上。亚马逊、XLOONG、Rokid Air厂商都已经在推出的AR设备上使用了钛合金。 图3：枭龙XLOONG X300 AR智能眼镜采用了钛合金眼镜架 图4：Rokid Air消费级AR眼镜采用钛合金转轴 2、新工艺催生设备增量需求 手机中框CNC加工需要经历CNC开粗、T处理（纳米成型技术）、纳米注塑、CNC精加工、CNC钻孔、CNC磨边、阳极氧化处理几个步骤。 图5：手机中框CNC加工从CNC开粗开始主要经历7个步骤 钛合金加工难度大、良率低。以手机中框为例，根据艾邦高分子数据，钛合金手机中框整体良率约为30%-40%，远低于铝合金中框的80%。因此在设备的选择上有相应要求。 在加工钛合金中切削力大、切削温度高，导致刀具易磨损，寿命减低，所以要选用硬性好、耐磨性高的刀具材料。常用的钛合金加工刀具为高速钢、硬质合金、涂层刀具、立方氮化硼(CBN)刀具以及聚晶金刚石(PCD)刀具。 车刀：在粗加工时，需要车刀刚性好，要求刀具前角、后角要小些。在精加工时，为得到良好的表面完整性和尺寸精度，要求刀具要锋利，所以前角、后角、螺旋角要偏大些或刀齿密些，并要求刀刃不带有倒棱或负倒棱最小。 钻头：为了保证良好的排屑和冷却，采用较大的螺旋角为25°一30°，钻头螺旋槽要求抛光处理，钻芯厚度为钻头直径的1/4。 加工钛合金的数控机床的要求：高功率高转矩主轴、机床坐标轴驱动具有足够高的驱动力、机床主轴刀具接口装置具有足够大的拉紧力和能传递大扭矩的能力、使用较低的切削速度，即较低的主轴转速（可低于 100r/m in）。 基于以上几点我们可以看到，从铝合金、不锈钢切换到钛合金需要使用新的设备。如果未来钛合金在以苹果为首的消费电子终端大厂持续渗透，将带来可观的抛磨设备增量需求。以宇环数控为主的国内抛磨设备厂商有望受益。 3、行业新闻 【全国政协委员杨长利：建议未来十年每年核准开工10台以上核电机组】 2023年3月4日，全国政协十四届一次会议于今天下午3时在人民大会堂开幕，第十四届全国政协委员，中国广核(2.830, 0.04, 1.43%)集团有限公司党委书记、董事长杨长利联合其他14位全国政协委员向大会提交了《关于加大核电发展力度，拓展内陆地区建设，推广核能供暖的提案》。“我国核电已经具备实现更大目标、更高质量发展的扎实基础。”杨长利表示，为充分发挥核电战略价值和积极作用，建议进一步加大力度，在确保安全前提下，未来十年保持每年核准开工10台以上机组的稳定节奏；建议拓展空间布局，在清洁基荷电力供应保障能力不足、碳排放和污染物排放强度过大的内陆地区，尽早启动核电项目的规划建设工作，力争“十四五”实现核准开工；建议做好核能供暖示范项目经验总结，进一步开展技术经济性和商业模式研究，条件成熟后尽快在北方地区大中城市推广应用，助力新型城镇化建设。 【工信部：加快布局人形机器人、6G、元宇宙等未来产业】 工业和信息化部部长金壮龙3月1日出席国新办举行的“权威部门话开局”系列主题新闻发布会，就“加快推进新型工业化做强做优做大实体经济”主题进行介绍。金壮龙提出要培育壮大新兴产业，前瞻布局未来产业。他指出，新兴产业是引领未来发展的新支柱新赛道。工信部将聚焦5G、人工智能、生物制造、工业互联网、智能网联汽车、绿色低碳等重点领域，不断丰富和拓展新的应用场景。扩大国家制造业创新中心在新兴产业领域的建设布局。实施“机器人+”应用行动，推动物联网产业规模化、集约化发展。而未来产业是抢抓新一轮科技革命和产业变革的机遇，实现引领发展的重要抓手。工信部将研究制定未来产业发展行动计划，加快布局人形机器人、元宇宙、量子科技等前沿领域，全面推进6G技术研发。也鼓励地方先行先试，加快布局未来产业。 【国资委：加大对集成电路、工业母机等关键领域的科技投入】 国资委主任张玉卓在新闻发布会上表示，面向未来，将准确把握中央企业在我国科技创新全局中的战略地位，巩固优势、补上短板、紧跟前沿，强化企业科技创新主体地位，着力打造创新型国有企业。主要是在三个方面着力，一是在“卡脖子”关键核心技术攻关上不断实现新突破。包括打造原创技术策源地，高质量推进关键核心技术攻关，加大对传统制造业改造、战略性新兴产业，也包括对集成电路、工业母机等关键领域的科技投入，提升基础研究和应用基础研究的能力。二是在提高科技研发投入产出效率上不断实现新突破。三是在增强创新体系效能上不断实现新突破。更大范围、更深程度参与国家科技创新决策，强化重大工程牵引，用好国家实验室、创新联合体等平台。 4、风险提示 钛合金在消费电子上的渗透进度不及预期、国产设备导入重要供应商供应链进度不及预期。