Tin công nghiệp

Những Hiểu Biết sâu sắc về ngành công nghiệp khuôn phun: Lặp lại công nghệ, cảnh quan thị trường và các khung mẫu mới để phát triển bền vững

• 2025-07-03

Những Hiểu Biết sâu sắc về ngành công nghiệp khuôn phun: Lặp lại công nghệ, cảnh quan thị trường và các khung mẫu mới để phát triển bền vững

I. Cảnh quan công nghiệp toàn cầu: sự thay đổi trọng tâm và cạnh tranh và hợp tác khu vực

(1) "tái cân bằng" của trọng tâm sản xuất

Trong thập kỷ qua, ngành công nghiệp khuôn phun đã trải qua một sự thay đổi từ "chi phí thúc đẩy" sang "kép thúc đẩy bởi công nghệ và chi phí". Các cụm công nghiệp được đại diện bởi thái Châu và Đông quan ở Trung Quốc đã liên tục tăng trong thị phần khuôn mẫu trung bình và cao cấp, dựa vào "hỗ trợ chuỗi công nghiệp đầy đủ + Cổ tức kỹ sư + Khả năng sản xuất linh hoạt". Trong năm 2023, giá trị xuất khẩu khuôn mẫu từ thái Châu tăng 18% so với cùng kỳ năm ngoái, với tỷ lệ khuôn mẫu ô tô trên 35%, phá vỡ các Rào Cản Công nghệ lâu dài của Đức và Nhật Bản trong lĩnh vực này.

Ngược lại, các nhà máy điện Khuôn truyền thống, Đức, đã thấy chi phí cao cho các đơn đặt hàng cỡ nhỏ và trung bình do "đầu tư quá mức vào tự động hóa" trong quá trình chuyển đổi ngành công nghiệp 4.0. Nhật Bản, bị ảnh hưởng bởi dân số già hóa, thiếu 20% kỹ thuật viên khuôn mẫu, và thị phần của nó đang bị xói mòn bởi các đơn vị sản xuất mới nổi như Trung Quốc và Việt Nam. Tuy nhiên, điều đáng chú ý là Đức vẫn duy trì một lợi thế công nghệ tuyệt đối trong các khuôn siêu chính xác trên không (dung sai <0.005mm), và Nhật Bản trong khuôn ống kính quang học (độ nhám bề mặt ra <0,01μm), do đó tạo thành một mô hình cạnh tranh toàn cầu mới về "Khóa họng cao cấp và chia dòng chảy tầm trung".

(2) phân biệt nhu cầu ở thị trường khu vực

Thị trường Bắc mỹ do sự tăng trưởng bùng nổ của các phương tiện năng lượng mới (như Tesla và rivian) và các thiết bị y tế (như Boston Scientific), nhu cầu về khuôn phun có tuổi thọ cao và thay đổi nhanh chóng đã tăng vọt. Khối lượng đơn hàng trong Quý 1 2024 tăng 22% so với cùng kỳ năm ngoái. Và họ sẵn sàng trả phí bảo hiểm (trung bình 15% - 20%) cho dịch vụ một cửa của "sản xuất khuôn mẫu + Hợp Đồng sản xuất hàng loạt".

Thị trường Châu Âu được thúc đẩy bởi các quy định bảo vệ môi trường (như REACH và phiên bản nâng cấp của RoHS 2.0), các yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn mẫu vật liệu phân hủy sinh học (chẳng hạn như khuôn ép PLA và pha) là nghiêm ngặt. Việc xử lý bề mặt khuôn mẫu phải đáp ứng các tiêu chuẩn kép của "không có dư lượng hóa học chống ăn mòn sinh học", làm tăng mô hình phát triển chung của "nghiên cứu và Phát Triển Vật liệu thiết kế khuôn mẫu".

Thị trường Đông Nam Á với sự mở rộng của các nhà sản xuất Hợp Đồng điện tử (như nhà máy Samsung Việt Nam và cơ sở Indonesia của Xiaomi), có nhu cầu lớn về đế khuôn tiêu chuẩn hiệu suất cao và giao hàng nhanh. Các Doanh Nghiệp khuôn mẫu Trung Quốc đã đạt được "vòng tròn giao khuôn 72 giờ" bằng cách thiết lập các kho ngoại quan tại Việt Nam và dây chuyền lắp ráp tại Thái Lan. Mặc dù giá khuôn mẫu trung bình xuất khẩu sang Asean Giảm 8% trong năm 2023, doanh số bán hàng tăng 37%. Nó trình bày các đặc điểm của "lợi nhuận mỏng nhưng khối lượng bán hàng cao + thâm nhập thị trường".

Khuôn đúc Ô Tô Công ty TNHH khuôn đúc jiefeng thái Châu (jfmoulds.com)

Ii. Đổi mới Công nghệ: xu hướng Bốn lõi định hình lại ngành công nghiệp khuôn đúc

(1) khuôn mẫu thông minh: từ "phản ứng thụ động" đến "tiến hóa chủ động"

Khuôn mẫu truyền thống là công cụ sản xuất, trong khi khuôn mẫu thông minh đã trở thành "các nút ra quyết định thiết bị đầu cuối dữ liệu". Bằng cách nhúng cảm biến áp suất, cảm biến nhiệt độ và Đồng hồ đo biến dạng (chẳng hạn như cảm biến vi mô hbm của Đức có thể được tích hợp vào Lõi khuôn dày 5mm) trong khuôn, có thể thu thập hơn 200 thông số quy trình trong quá trình ép phun trong thời gian thực. Kết hợp với các thuật toán Ai (chẳng hạn như mô hình Dự Đoán quá trình được đào tạo bởi tensorflow), nó đạt được:

Dự đoán lỗi: phát hành Cảnh Báo Sớm Ba chu kỳ trước khi xảy ra lỗi như đèn flash và ảnh ngắn, giảm tỷ lệ lỗi xuống dưới 0.5% (tỷ lệ lỗi của khuôn truyền thống là khoảng 3% - 5%).

Điều chỉnh tham số tự tối ưu hóa: Tự động điều chỉnh áp suất giữ và thời gian làm mát dựa trên biến động hàng loạt của vật liệu (chẳng hạn như độ lệch chỉ số tan chảy PP ± 0.5g/10 phút), cải thiện độ ổn định của quy trình đến năm 40%.

Dự đoán cuộc sống: dựa trên mô hình hao mòn khuôn kép kỹ thuật số, dự đoán chính xác tuổi thọ còn lại của khoang khuôn và thanh trượt, giảm chi phí bảo trì khuôn xuống 25%.

Trường hợp điển hình: khuôn Haier tùy chỉnh một khuôn ngăn kéo tủ lạnh thông minh cho một doanh nghiệp thiết bị gia dụng nhất định. Bằng cách kết nối trực tiếp các cảm biến trong khuôn với hệ thống Mes của nhà máy, toàn bộ quá trình từ "đặt hàng đến giao hàng thành phẩm" hoàn toàn không người lái, tăng hiệu quả sản xuất lên 30% và giảm 22% chi phí khuôn mẫu toàn diện.

(2) Cuộc Cách Mạng Vật chất: "chiến trường mới" vượt qua ranh giới hiệu suất

Vật liệu khuôn đã chuyển từ "phụ thuộc vào một loại Thép Duy nhất" sang một sự đổi mới tổng hợp của "vật liệu composite lớp phủ chức năng":

Vật liệu cơ bản: Thép tốc độ cao dạng bột thế hệ thứ ba (như phiên bản nâng cấp của ASP-60), với phân bố cacbua đồng đều hơn, duy trì độ cứng (HRC 62-64) trong khi độ dẻo dai tăng lên 30%, và tuổi thọ khuôn (trong khuôn đúc pa6 + 30% GF) vượt quá 500,000 chu kỳ khuôn. Vật liệu tổng hợp ma trận nhôm (al-sic) đã thấy tỷ lệ ứng dụng của chúng trong khuôn phun tường mỏng (chẳng hạn như khuôn Ốp điện thoại di động có độ dày thành 0.5mm) tăng lên 18% do trọng lượng nhẹ (với mật độ chỉ 1/3 thép) và dẫn nhiệt nhanh (với độ dẫn nhiệt của wát/mét 150 · k, Gấp ba lần thép).

Xử lý bề mặt: lớp phủ kim cương (như lắng đọng hơi hóa học kim cương cvd) làm tăng độ cứng bề mặt của khuôn lên 10.000hv, và khả năng chống mài mòn được tăng lên 10 lần. Trong khuôn ép phun nhựa kỹ thuật nhiệt độ cao như LCP (Polymer tinh thể lỏng), tuổi thọ khuôn đã tăng từ 50,000 chu kỳ lên 300,000 chu kỳ. Lớp phủ gốm Nano (như lớp phủ tổng hợp alïo₃-Tio) đạt được "tự bôi trơn + chống ăn mòn hóa học". Trong quá trình ép phun nhựa fluoroplastics (như PTFE), lực demolding giảm 60%, giải quyết vấn đề "dính" lâu dài đã gây cản trở ngành công nghiệp.

(3) sản xuất phụ gia: "bổ sung đột phá" cho sản xuất khuôn mẫu

In 3D đã chuyển từ "xác minh nguyên mẫu" sang giai đoạn "sản xuất hàng loạt khuôn mẫu". Công nghệ đại diện bởi SLM (Selective Laser Melting) và MJF (Multi-Jet Melting) đã đạt được ba bước đột phá lớn trong sản xuất khuôn mẫu:

Kênh nước làm mát không chính thức: kênh nước khoan truyền thống có hiệu suất làm mát thấp (chênh lệch nhiệt độ khuôn ± 5oC). Kênh nước đồng thời được in 3D có thể làm cho nhiệt độ khuôn chênh lệch ≤ 1oC, rút ngắn chu trình ép phun 20% - 30%. Thông qua thiết kế kênh nước phù hợp, chu kỳ sản xuất của một khuôn Chụp đèn ô tô nhất định đã giảm từ 45 giây xuống 32 giây.

Tích hợp cấu trúc phức tạp: cấu trúc "Thanh trượt rỗng + chèn lồng vào" mà không cần nối làm giảm 40% số bộ phận khuôn và rút ngắn thời gian lắp ráp vào năm 50%. Ví dụ, trong khuôn thanh đẩy ống tiêm y tế, cụm thanh trượt 12 phần ban đầu được hình thành thành thành trong một mảnh sau khi in 3D.

Sửa chữa khuôn nhanh: khi một sản phẩm được lặp lại, in 3D có thể hoàn thành sửa đổi khuôn địa phương chỉ trong 24 đến 48 giờ, với chi phí chỉ bằng một phần ba của sửa chữa khuôn xả điện truyền thống. Chu kỳ lặp lại sản phẩm mới của một doanh nghiệp điện tử tiêu dùng nhất định đã được nén từ 3 tháng đến 45 ngày.

Tuy nhiên, nên xem khách quan: hiện tại, khuôn in 3D vẫn bị giới hạn trong các lĩnh vực có kích thước lớn (> 1m khuôn) và độ chính xác cực cao (dung sai <0.01mm), và chi phí của vật liệu in (như hợp kim Niken và hợp kim Titan) Gấp 5 đến 8 lần so với thép Khuôn truyền thống. Trong ngắn hạn, nó là một "bổ sung cho sản xuất Truyền Thống" chứ không phải là một "thay thế".

(4) khuôn mẫu bền vững: "câu hỏi phải trả lời" để chuyển đổi màu xanh lá cây

Mục tiêu trung lập carbon toàn cầu là thuyết phục ngành công nghiệp khuôn mẫu áp dụng phương pháp tiếp cận kép về "Giảm carbon và tái chế":

Giảm carbon ở cuối sản xuất: việc áp dụng cắt khô (thay thế làm mát Nhũ Tương) làm giảm lượng khí thải carbon trong giai đoạn xử lý khuôn vào năm 40%. Dòng máy công cụ ecoturn ra mắt bởi dmg Mori của Đức giúp giảm lượng khí thải carbon 1.2 tấn/máy công cụ mỗi năm bằng cách tối ưu hóa các thông số cắt và hệ thống làm mát. Thiết kế nhẹ của khuôn (chẳng hạn như sử dụng đế khuôn Hợp kim nhôm và chèn rỗng) làm giảm mức tiêu thụ nguyên liệu từ 15% đến 20%, và đồng thời làm giảm nhu cầu về lực kẹp của máy ép phun (mỗi lần giảm 100kg trọng lượng khuôn, Mức tiêu thụ năng lượng của máy ép phun giảm 3%).

Sự đổi mới cuối cùng của ngành công nghiệp tái sản xuất khuôn mẫu đã nổi lên. Thông qua quá trình "kiểm tra-sửa chữa-Nâng cấp", hiệu suất của khuôn mẫu đã qua sử dụng có thể được khôi phục lại hơn 90% so với khuôn mẫu mới, với chi phí chỉ từ 50% đến 70% của khuôn mới. Số lượng đơn đặt hàng tái sản xuất khuôn mẫu trên nền tảng xometry ở Hoa Kỳ tăng 55% vào năm 2023. Các vật liệu khuôn sinh học (như vật liệu tổng hợp dựa trên axit polylactic (PLA) chiếm tới 10% khuôn có tải trọng thấp (như văn phòng phẩm và khuôn đồ chơi), và lượng khí thải carbon vòng đời của chúng thấp hơn 65% so với các khuôn nhựa truyền thống.

Khuôn đúc xe máy Công ty TNHH khuôn đúc jiefeng thái Châu (jfmoulds.com)

III. Con Đường đột phá cho các doanh nghiệp khuôn mẫu Trung Quốc: cơ hội và thách thức

(1) đột phá công nghệ: Cuộc Chiến Quyết Định từ "theo dõi" đến "dẫn đầu"

Các Doanh Nghiệp khuôn mẫu Trung Quốc đã đạt được sự lãnh đạo công nghệ trong các lĩnh vực như khuôn khay ắc quy xe năng lượng mới (Tích hợp quy mô lớn), khuôn vỏ trạm gốc 5g (độ cứng cao vách mỏng), và khuôn khung quang điện (chịu được thời tiết chi phí thấp).

Khuôn khay pin: Khuôn khay pin tích hợp siêu lớn 1500mm x 2000mm của nio sử dụng quy trình hỗn hợp "đúc + đúc phun", giảm 25% trọng lượng của khay và tăng hiệu quả sản xuất vào năm 40%, phá vỡ sự độc quyền của nước ngoài đối với khuôn mẫu cho các thành phần cấu trúc lớn.

Khuôn trạm gốc 5g: Khuôn vỏ trạm gốc dày 0.8mm được phát triển bởi nhà cung cấp của Huawei, thông qua công nghệ "khuôn phun hỗ trợ không khí + trang trí trong khuôn (IMD)", nhận ra khuôn đúc tích hợp của các bộ phận ngoại hình và các bộ phận cấu trúc, tăng năng suất từ 60% đến 92%.

Khuôn khung quang điện: Khuôn khung quang điện đồng ép đùn ASA được phát triển bởi doanh nghiệp khuôn hỗ trợ của công ty tongwei, ltd. đã giải quyết được các điểm đau của khung PVC truyền thống như "chống chịu thời tiết kém và tái chế khó khăn". Tuổi thọ khuôn đúc (trong môi trường chiếu xạ tia cực tím ngoài trời) đã vượt quá 80,000 lần khuôn, thúc đẩy tỷ lệ tái chế của các mô-đun quang điện tăng lên 85%.

(2) Xây Dựng Thương hiệu: thoát khỏi cuộc chiến nhận thức của "nhãn hiệu chi phí thấp"

Trong một thời gian dài, nhận thức ở nước ngoài Rằng "khuôn mẫu Trung Quốc = giá thấp và chất lượng thấp" cần phải đảo ngược khẩn cấp. Các doanh nghiệp hàng đầu đang định hình lại thương hiệu của họ thông qua sự kết hợp của "các trường hợp tiêu chuẩn ngành công nghiệp bằng sáng chế công nghệ"

Bố cục bằng sáng chế: Bộ phận khuôn mẫu của Haiti International đã được áp dụng tích hợp hơn 800 bằng sáng chế, trong đó hơn 20 bằng sáng chế như "công nghệ tạo khuôn đồng bộ ép phun đa thành phần" ĐÃ lấp đầy khoảng trống quốc tế.

Công thức tiêu chuẩn: tham gia xây dựng 10 tiêu chuẩn quốc tế như ISO 20430 "yêu cầu kỹ thuật chung cho khuôn ép nhựa", và kết hợp "Thông số quy trình của Trung Quốc" vào hướng dẫn toàn cầu;

Đầu ra vỏ: các khuôn Dây đồng hồ được cung cấp cho chuỗi cung ứng của Apple đạt được "Dung sai 0.05mm + Tuổi thọ khuôn 500,000", thiết lập tiêu chuẩn về chất lượng khuôn mẫu trong lĩnh vực điện tử tiêu dùng và tăng 30% thương hiệu cao cấp.

(3) bảo mật chuỗi cung ứng: giải quyết các liên kết "nút cổ chai"

Mặc dù ngành công nghiệp khuôn mẫu của Trung Quốc chiếm 40% quy mô toàn cầu, nó vẫn dựa vào nhập khẩu thép khuôn cao cấp (như thép dievar từ ssab ở Thụy điển), các hệ thống chạy nóng chính xác (như Husky ở Hoa Kỳ), và cảm biến vi mô (như hbm ở Đức), làm nổi bật Rủi Ro của chuỗi cung ứng. Các đường dẫn để phá vỡ deadlock bao gồm

Tự chủ Vật liệu: Quá trình "tinh chế RH của quá trình nung điện thép chết" được phát triển bởi thép đặc biệt baosteel đã mang lại hiệu suất của thép DC53 trong nước gần với các sản phẩm tương tự từ thép Daido của Nhật Bản, và nó đã được áp dụng theo lô trong khuôn 3C.

Thay thế thành phần cốt lõi: Hệ thống Á hậu nóng được phát triển độc lập bởi máy móc nhựa Haiti có độ chính xác kiểm soát dòng chảy là ± 1% (± 0.5% ở cấp độ hạng nhất quốc tế), và tỷ lệ thay thế của nó trong thị trường khuôn mẫu tầm trung vượt quá 60%.

Hợp tác công nghiệp-Đại Học-Nghiên cứu: Phòng thí nghiệm công nghệ khuôn mẫu Nhà Nước tại Đại học khoa học và công nghệ huazhong và Đông Quan jingsheng thông minh cùng nhau thành lập "Trung tâm nghiên cứu và phát triển khuôn mẫu chính xác", khắc phục Công nghệ "Kết cấu bề mặt khuôn micron", công nghệ này đã cải thiện hiệu suất khử khuôn vào năm 50%.

IV. Năm năm tới: sáu dự đoán cho sự tiến hóa công nghiệp

1. Mô hình "khuôn mẫu dịch vụ" đã bùng nổ: Các Doanh Nghiệp khuôn mẫu đã chuyển từ "bán sản phẩm" sang "Bán năng lực sản xuất bán dữ liệu công nghệ bán", chẳng hạn như cung cấp dịch vụ toàn chu kỳ "Sạc cho thuê khuôn theo quản lý quy trình khuôn mẫu", lần đầu tiên được thực hiện trong các lĩnh vực như chăm sóc y tế và phụ tùng ô tô.

2. "tích hợp công nghệ xuyên ngành" đang tăng tốc: dựa trên "tối ưu hóa cấu trúc liên kết" của hàng không vũ trụ và "thiết kế Bionic" của Y sinh học, cấu trúc khuôn sẽ trở nên nhẹ hơn và nhiều chức năng hơn. Ví dụ, khuôn cho cản xe ô tô bắt chước cấu trúc tổ ong sẽ giảm 35% trọng lượng của nó trong khi tăng 20% sức mạnh của nó.

3. sự nổi lên của "hệ sinh thái khuôn mẫu khu vực": Bên cạnh thái Châu và Đông Quan, khu vực Thành Đô-Trùng Khánh (dựa vào ngành công nghiệp ô tô) và cánh phía bắc của đồng bằng sông dương tử (nantong và thái Châu, kết nối với sản xuất cao cấp của Thượng Hải) sẽ tạo thành các cực tăng trưởng mới cho ngành công nghiệp khuôn mẫu, Với tỷ lệ hỗ trợ trong khu vực tăng lên hơn 80%.

    4. "AI Full-chain Penetration" : From mold Design (Generative Design for automatically generating the optimal structure), manufacturing (AI production scheduling + tool path optimization) to operation and maintenance (predictive maintenance), AI makes it possible to increase the efficiency of the mold industry by 50%.

    5. "Technological Reshuffling driven by environmental protection regulations" : The EU's "carbon border tax" and the US "Clean Manufacturing Act" will eliminate a batch of small and medium-sized mold enterprises that fail to meet environmental protection standards, raising the industry concentration (CR10) from the current 15% to over 30%.

    6. "Reshaping the talent structure" : The collaboration between mold technicians and algorithm engineers as well as material scientists has become routine. There is a shortage of 500,000 compound talents in "mold + digitalization + new materials", and the reform of vocational education (such as the localization of the German dual system) is extremely urgent.

V. "Long-termism" in the Mold Industry

    Injection molds, as the core link of the "mother of industry", have long surpassed the scope of "tool manufacturing" in their development, becoming a comprehensive manifestation of a country's manufacturing competitiveness, technological innovation capacity, and sustainable development ability. Only by adhering to "in-depth technological development + brand upgrading + ecological co-construction" can China's mold industry take the initiative in the global industrial restructuring and move from a "major mold country" to a "powerful mold country". In the future, every milling mark on a mold will bear the era's imprint of China's manufacturing industry's upgrading.