五軸加工中心,是一種科技含量高、精密度高,專門用于加工復雜曲面的加工中心。
五軸加工中心按照能否實現五軸聯動加工功能可以分為真五軸和假五軸,其區別主要在于是否有RTCP功能(全稱:Rotation Tool Center Point),即“旋轉刀具中心點”功能,可以解釋為“圍繞刀具中心點旋轉功能”。
圖片來源:MIR 睿工業整理
五軸聯動數控機床相比于傳統的三軸或四軸數控機床,最顯著的特點就是多軸聯動,傳統的數控機床只能在三個軸向上進行移動和定位,而五軸聯動數控機床可以五個軸同時聯動,包括X、Y、Z軸以及兩個旋轉軸。這種多軸聯動的結構使五軸數控機床能夠在更多的方向上進行加工,實現更復雜的加工任務,因此五軸聯動數控技術也是解決葉輪、葉片、船用螺旋槳、重型發電機轉子、汽輪機轉子、大型柴油機曲軸等加工的唯一手段。
由于其特殊地位,五軸聯動加工中心被廣泛應用于航空航天、軍事工業、科研、船舶、高精密醫療設備等高端行業,尤其對國家生產設備自動化水平有著舉足輕重的影響,同時國際上也常把五軸聯動數控技術作為衡量一個國家復雜精密零件制造能力技術水平的重要標準之一。
01中國五軸機床市場發展與趨勢分析
近年來,聯動五軸市場接受度日漸提升,定位五軸“3+2型”市場趨于萎縮,定位五軸“4+1型”市場需求也相對較低。
一方面,從使用端來看,以往大多數客戶,特別是汽車行業客戶,只需要適用定位加工即可滿足要求。但考慮到未來對加工部件的需求、合并加工工序以及加工技術能力的提升,往往更傾向于購買聯動五軸,也因此聯動五軸加工技術的市場接受度也逐漸提高。
另一方面,從市場規模看,2018年-2023年,五軸機床的市場規模保持持續增長,且五軸機床復合增長率高于數控金切機床整體增長率,五軸機床在制造業的發展勢頭強勁,受到越來越多的行業青睞。
2018-2023年中國五軸加工中心市場規模(金額)
數據來源:MIR 睿工業《2023年中國五軸機床市場研究報告》
中國五軸機床主要集中在航空航天、軍事、模具、汽車、船舶等行業,目前國內需求持續增長,MIR預計,2024年中國五軸加工中心市場規模將超過百億,在2028年之后或將邁向200億臺階,進入新一輪增長階段,未來五年內市場規模將持續增長。
雖然,我國航空航天、軍事工業、船舶、電子等急需五軸聯動數控機床的行業正在面臨著“卡脖子”的難題,但同時這也是國內高端五軸機床企業面臨的國產替代的機會點。
從廠商端來看,2023年國產品牌銷售業績提升明顯,在內需減少的大環境下,北京精雕、科德數控、埃弗米業績均實現高速增長,并且在部分應用場景中,國產替代的增強尤為明顯。通過2023年國產五軸廠商的表現,已經充分顯示出國產廠商在未來的發展中的巨大潛力,有望成為行業的重要力量。
2022-2023年國產代表廠商五軸機床銷量(臺)
數據來源:MIR DATABANK
正如我們所說的,五軸聯動數控技術是衡量一個國家生產設備自動化技術水平的標志,然而,從“巴統清單”到“瓦森納協定”,一直以來西方發達國家針對中國實施了嚴格的技術封鎖,尤其在五軸聯動數控機床應用相對廣泛的航空航天、兵器、船舶等高端行業近年來面臨著技術封鎖進一步加劇,給產業帶來了巨大的挑戰。
以某國際知名五軸機床廠商為例,其原定生產聯動五軸的工廠,因受到多方阻礙而被迫停止,轉而生產“3+2”或“4+1”形式的五軸機床,這也側面顯示出了其他國家對我國五軸技術的封鎖“有增無減”。
02國產五軸企業迎來更多新機會
一直以來,國產廠商最大的問題在于缺乏實踐經驗、技術深耕與實際應用,但隨著近年來北京精雕、科德數控等國產廠商自主開發軟件、埃弗米等廠商著重提升整體技術,國產廠商在產品精度、速度以及穩定性等設備性能上實現突破,逐步縮小了與外資品牌的差距。
另外,機床作為工業母機,在制造業中扮演著至關重要的角色,中國政府長期重視工業母機產業鏈發展,頻繁出臺一系列相關政策以及相關支持措施,以加快高端數控機床的發展,鼓勵高端數控機床研發創新和國產替代,并支持下游航空航天、模具、汽車行業的大力發展、高效加工需求等,為五軸加工中心市場提供了強有力的支撐。
來源:MIR 睿工業根據公開資料整理
越來越多的國產五軸企業開始嶄露頭角,助力國產替代
在國產廠商當中,以北京精雕、科德數控、上海拓璞為代表的民營企業迅速崛起,在五軸市場占據一席之地,五軸產品的認可度也逐漸提高。
在2023年中國國產五軸機床金額占比不到50%的情況下,銷售臺數市場占比約達到69%,且該比例近年來明顯提升,其主要原因在于國產五軸平均單價明顯低于進口五軸。國產五軸比例逐年提升的主要原因在于,一方面,內資五軸企業發展迅速,營收逐年增長;另一方面,越來越多的外資廠商開始在國內生產五軸,提升國產化比例。
數據來源:MIR 睿工業《2023年中國五軸機床市場研究報告》
受益于內資廠商的發展和未來更多外資廠商五軸工廠的落地投產,以及國家鼓勵國產五軸品牌發展出臺相關政策,預計未來國產化比例將進一步提高。
03、2023年五軸下游應用行業市場規模分析
2023年 五軸機床下游行業細分(按金額)
數據來源:MIR 睿工業《2023年中國五軸機床市場研究報告》
因為五軸加工中心技術難度和使用門檻都相對比較高,所以其下游應用行業比較集中,主要有航空航天、軍工、汽車、精密模具等高精度行業,市場規模呈現逐年遞增趨勢。從目前各行業需求來看:
● 航空航天占比最大:在航空發動機和飛機結構部件的制造過程中,負責曲面的加工是必不可少的,例如飛機中的各種零部件如發動機葉片、旋渦轉子、前后機身、機翼等都需要使用五軸數控加工技術進行制造,近幾年,航空航天對五軸機床的需求穩居第一。
● 汽車行業精度要求普遍不高:在汽車行業中對“3+2”形式五軸需求較多,也有部分零部件必須要求五軸聯動加工,比如汽車渦輪增壓器葉輪,除了曲面復雜加工的硬性要求外,減少裝夾次數帶來加工效率的提升,也促使汽車行業五軸需求逐漸由“3+2”向聯動五軸過渡。
● 模具行業需求漸增:模具加工由多段加工向一次性成型轉變,集合工序需求漸增,預計未來將實現較高幅度增長。
● 工程機械、能源船舶和高鐵基建等行業對聯動五軸的應用也在逐年提升,自2020年以來,五軸加工應用領域愈發廣泛,其主流行業的集中度有所下降,同時,非主流行業中的五軸加工應用占比也有所提升。
04五軸機床市場競爭格局分析
從市場端競爭格局來看,中國五軸廠商可以分為三個梯隊。
● 第一梯隊歐系廠商,以GF、GROB和DMG MORI為代表,產品精度和穩定性等方面具有絕對優勢,在航空航天和汽車行業具備較高知名度;
● 第二梯隊內資廠商,以BJJD和KEDE為代表,其不管在系統軟件研發還是整機技術上都日漸趨于成熟;
● 第三梯隊臺灣廠商,如QUICKJET、WELE、KEN等,五軸不是這些公司主要業務,頭部廠商五軸出貨基本也不是很多。由于日本和韓國機床廠商因進口受限制較多,基本不在主要玩家名單內。
2023年五軸加工中心市場競爭格局(按金額)
數據來源:MIR 睿工業《2023年中國五軸機床市場研究報告》
2023年,北京精雕一舉躍升為五軸機床銷售額占比最高的廠商,在TOP 10中,隨著北京精雕、科德數控、拓璞、埃弗米等民營企業技術能力的不斷提升,帶動國產廠商市占率逐年提升,打破了以往五軸市場幾乎完全由外資機床廠商壟斷的局面。
END
中國對于五軸機床尤其聯動五軸機床的市場需求正在逐步擴大,國產廠商也正在發力,近年來設備性能不斷得到提升,逐步實現技術突破,與外資廠商也不斷縮小差距。
內資廠商發展迅速,營收平均每年都有大幅增長,隨著五軸機床市場得到的關注越來越多,不乏有新的廠商進入,越來越多的內資廠商開始在國內生產五軸,因而國產化比例得到明顯提升,未來國產替代大有可為。