主轴作为影响“工业母机”机床加工精度、加工质量和稳定性的关键功能部件,属于结构复杂的高精密产品,生产过程涉及粗加工、热处理/表面处理、半精加工、精加工、精密装配和测试等环节,既需要丰富扎实的专业理论知识,更需要长期大量的实践摸索,例如转子芯、水套/钢筒、拉杆等关键零部件的制造精度与装配精度直接决定了主轴的产品品质,若产品精度未达标准或客户要求,则难以实现批量销售。
1、项目概况
本项目实施主体为爱贝科,总投资为 12,392.08 万元。本项目预计投资总额为 12,392.08 万元,其中建设投资 8,667.08 万元,占比69.94%,包括工程费用 8,254.36 万元,预备费 412.72 万元;项目研发费用 3,725.00万元,占比 30.06%。本项目预计建设期为 12 个月。
本项目拟购置先进的研发设计软件和试制检测设备,引进优秀技术研发人才,建设专业研发实验室,围绕现有主轴产品进行迭代升级,对行业前瞻性技术、新产品和新工艺进行技术研发和储备,不断提高公司产品技术水平和丰富产品谱系。
2、项目建设必要性
(1)提升研发创新实力,不断增强公司核心竞争力
主轴属于高精密的技术密集型产品,市场对主轴产品的技术水平、稳定可靠性、交货速度等方面的要求不断提高,公司需要进一步提升研发创新综合实力,加速对既有产品的迭代升级和产品技术创新,不断满足客户多样化需求。
研发中心建设项目将在公司现有研发资源基础之上,拟购买先进的设计分析及管理软件系统、主轴核心零部件及精密装配检测仪器设备、主轴试制加工设备、新建主轴实验室、改善研发办公环境、引进高级技术人才,扩充研发人员队伍,优化研发组织架构体系,将进一步提升公司整体研发实力和自主创新能力。
(2)紧跟行业技术发展趋势,不断提升产品性能技术水平
随着机床下游终端应用对主轴高速/超高速加工和高表面光洁度加工效果的要求越来越高,高速/超高速、高精度、高刚度与高可靠性成为机床主轴的主要技术发展趋势,对主轴产品的技术性能、产品可靠性、加工工艺提出了更高的要求。为及时把握行业最新技术发展动向,公司需不断增强研发和自主创新能力,紧跟行业发展动态。
本项目实施后,研发中心将以新产品、新技术和新工艺发展为导向,不断加大产品和技术创新力度,并针对现有产品进行迭代升级,进一步拓展公司产品体系和提升公司产品性能技术水平。
3、项目建设可行性
经长期积累,公司在研发设计、生产制造、产品装配和质量检测等方面积累了丰富的核心技术和工艺方案,建立了较为完善的研发管理制度和研发流程。公司培养了一支创新意识强、专业素质过硬、研发经验丰富的技术研发团队,其中核心研发骨干具备 10 年主轴研发经验,具备突破关键核心技术的实力。公司丰富的技术工艺储备、较为完善的研发管理体系和较高水平的研发人才队伍可支持本项目的顺利实施。
4、主轴行业概况及发展趋势
主轴作为机床的关键功能部件之一,是机床制造环节中难度较大、技术含量较高的环节之一,也是机床核心技术的重要保障。
(1)全球主轴行业发展概况
全球主轴产品的生产主要有德国、瑞士、意大利、美国、日本和中国等国家。其中,德国、瑞士、意大利、美国、日本等机床强国的主轴市场以电主轴为主,机械主轴为辅,其专业主轴生产企业和知名机床整机制造企业掌握了主轴领域关键环节的核心技术,牢牢掌控着高端数控机床用主轴市场的绝大部分专利和技术标准以及市场份额,其主轴主要应用在高精密加工中心、车铣复合中心、数控镗铣床、磨床等领域。
欧洲机床主轴部件主要由主轴专业制造商提供,欧洲的领先主轴制造商凭借悠久的生产历史、强大的研发实力、优异的产品性能和较好的业绩口碑,代表了各自领域的世界最高水平,其中比较著名的有德国 Kessler 公司、瑞士 FISCHER 公司、瑞士 IBAG 公司和德国 GMN 公司等。日本的机床主轴部件主要由各机床整机制造企业为整机配套自制,水平相对落后于欧洲,但产业发展成熟,产品性价比高。
(2)中国主轴行业发展概况
20 世纪 50 年代末,我国主轴行业通过仿制欧美及前苏联样机开启国产自主化的序幕,并随着国内机床行业和机械工业的发展而逐渐成长起来。在计划经济体制下,我国主轴最早由部分轴承生产企业为解决轴承内表面磨削加工而开发以及国有机床制造企业为自己生产的机床整机提供配套。由于我国机床行业长期被欧美技术封锁以及发展过程中存在“重整机,轻配套”的情况,数控系统、主轴、导轨、丝杠等机床关键功能部件的技术水平、产业化和专业化程度普遍较低,相关中高端产品严重依赖进口。
近十年来,得益于中国经济的快速发展和中国机床工业庞大的生产和消费规模,国内主轴企业飞速发展,逐步掌握了机床主轴的关键生产技术和加工装配工艺,通过持续技术创新和生产工艺积累,其技术水平和市场占有率获得了长足的发展与提升。从市场规模来看,受益于国家产业政策的支持和机床市场的不断发展,国内主轴市场规模在未来一段时间内将呈现增长态势。
2022 年国内金属切削机床产量为 57.20 万台,2020-2022 年均复合增长率 14.16%,下游机床行业的长期向好为主轴行业奠定了良好的市场基础。根据 MIR 及中金公司研究报告,2020 年中国主轴市场规模为 85 亿元人民币。目前,我国主轴行业发展呈现以下特点:
①国内市场机械主轴市占率较高,电主轴渗透率有望继续提升
目前,机械主轴主要适配在车床、铣床、加工中心等通用型机床,在通用机械、模具制造、汽车制造、轨道交通等领域的应用程度较高,电主轴以其高速高精度的优势在高端机床和消费电子用精雕机中应用程度较高。根据招商证券研究报告,国内机械主轴市占率在 70%左右,电主轴市占率在 30%左右。随着终端用户对产品加工精度和效率的要求越来越高,机床主轴须具备更高的转速和精度,电主轴市场占有率有望继续提升。
②国内主轴生产企业不断发展壮大,行业整合有望加快
目前国内机床主轴企业的技术水平快速发展,在消费电子领域占据了主要的市场份额,其他领域也有较大提升。
国内数控精雕机电主轴、钻攻中心机械主轴国产化率较高,国内立式、卧式和龙门加工中心、数控车床、铣床和磨床等也逐步扩大国产主轴的使用比例。国内一部分规模较大的主轴企业,积极追赶国际先进水平,提升产品设计研发和制造能力,具备主轴结构设计、精密加工、精密装配和综合检测的工艺能力,在永磁同步电主轴、大扭矩大功率、高精度高刚度、长寿命高可靠性等高端主轴领域进行发力,初步形成了“中端崛起,高端突破”的良好发展态势。
与此同时,主轴行业作为重资产的精密制造行业,中小型企业难以满足持续增长的资本投入需求和不断提升的产品技术质量要求,下游客户特别是大型客户倾向于与行业内知名主轴企业进行长期合作,国内主轴行业的各类资源正加速向领先的主轴企业集中,行业整合有望加快。
(2)主轴行业发展趋势
①进口替代成为主轴行业发展的重要趋势
我国数控机床主轴的市场份额长期被欧洲、日本和中国台湾等国家或地区的主轴品牌占据,根据中金公司研究部数据,2020 年中国台湾主轴品牌在国内市场占有率达到 80%。进口主轴产品存在售价高、交货周期长以及维修成本高等问题,成为制约我国高端装备制造产业发展的重要瓶颈之一。我国政府在“十四五”规划和“2035 远景”目标提出,大力发展战略新兴产业,加快壮大新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料、高端装备、新能源汽车、绿色环保以及航空航天、海洋装备等产业;推动制造业高端化、智能化绿色化,培育先进制造业集群,推动高端数控机床等产业创新发展。
随着国家政策支持力度的加码,国内企业也持续加大对机床关键部件的研发,我国机床市场的国产化水平将逐步得到提高。除政策扶持外,国内主轴产业经过数十年的发展,不断自主研发和汲取国外经验,在主轴结构设计、材料处理、电机制造、精密加工工艺等方面实现了突破,国产主轴的产品质量、技术性能实现了大幅提升,经众多客户较长时间的应用验证后,国产主轴的接受程度大幅提高。
此外,得益于成本低、交货期短和售后服务及时等优势,国产主轴在国内市场的竞争力逐渐增强,“进口替代”将成为国内主轴企业未来发展的重要驱动因素。
②机床主轴企业更加注重研发实力和响应速度
随着机床主轴行业近年来的快速发展,下游机床厂商对主轴企业的研发能力和响应速度提出了更高的要求。新能源汽车、5G 基站等领域的快速发展对机床及其配套的主轴提出了更新换代的需求,机床厂商在为终端客户提供系统解决方案时,越来越需要上游核心功能部件厂商的技术支持,需要主轴企业提升研发实力,加快响应速度,实现新产品的快速开发、制造和批量供货。因此,主轴企业需要不断加强研发投入和研发团队建设,通过及时的产品开发能力取得客户信任,提升将行业空间转化为订单的能力,不断增强自身的核心竞争力。
③机床主轴主要技术发展方向
A.高速度、高精度、高刚度
随着主轴轴承及其润滑技术、精密加工技术、高速刀具及其接口技术、精密动平衡技术和主轴预紧技术等相关技术的发展,数控机床主轴高速度、高精度、高刚度已成为目前发展的主流趋势。主轴高速/超高速化发展可以有效提升加工效率,高精度、高刚度发展可以有效减少加工误差。
B.高速大功率、低速大扭矩
在机加工领域,数控机床需要同时能够满足低速粗加工重切削和高速精加工的要求,因此数控机床主轴需要具备低速大扭矩、高速大功率的性能。高速主轴的大功率化已是国际机床产业发展的一个方向,近年来大功率半导体器件的飞跃性发展,已经完全可以满足现有的主轴应用场合所要求的功率等级,为主轴的大功率化奠定了基础。
C.高效率、低能耗
主轴作为数控机床的核心零部件,采用转动惯量小、转矩密度高、控制精度高的永磁同步电机,可以有效满足高效率、低能耗的加工要求。永磁同步电主轴深圳市爱贝科精密工业股份有限公司 招股说明书(申报稿)1-1-102的转子组件使用永磁材料,工作过程中转子组件发热量低,功率因数高,加工效率高,加工能耗低。
D.高可靠性、高精度保持性
由于终端用户对数控机床的加工可靠性提出的要求越来越高,主轴作为数控机床的核心功能部件,其本身的可靠性将直接关系到数控机床的加工可靠性水平。同时,数控机床主轴在使用一定的年限后,由于磨损等其他因素,精度或出现下降,进而影响到数控机床的加工精度。因此,主轴的高可靠性和高精度保持性对于数控机床的可靠性和加工精度具有关键作用。
5、主要终端应用领域需求情况
主轴作为数控机床的核心功能部件,其应用领域较为广泛。目前,公司的主轴产品主要应用于加工中心、钻攻中心和数控精雕机等,终端应用领域覆盖汽车制造、消费电子、模具制造、航空航天、通用机械和珠宝首饰等行业。主轴作为机床产业链的上游,其市场需求与终端应用领域的发展状况密切相关。
(1)汽车制造领域
汽车制造是机床下游核心的应用领域之一。由于汽车的零部件数量众多、结构复杂,因此汽车制造过程中对机床性能的要求极为严格。汽车的电池/发动机、变速箱、车桥、传动轴、制动器、轮毂等零部件加工广泛采用高精度、高效率的加工中心,具体包括龙门加工中心、立式加工中心、卧式加工中心、五轴加工中心和车铣复合加工中心等。
近年来,我国汽车产量有所波动,但我国汽车行业仍有巨大的市场空间,中国汽车工业协会数据显示,2022年我国汽车产量为2,702.00万台,同比增长3.60%。在汽车行业整体市场实现增长的同时,新能源汽车市场表现强劲,根据中国汽车工业协会数据,2022 年新能源汽车产销量分别为 705.8 万辆和 688.7 万辆,同比分别增长 96.9%和 93.4%。各大车企和造车新势力发展势头迅猛,推出更多新能源车型以完善自身产品矩阵,中国新能源汽车市场进入爆发式增长阶段。
新能源汽车市场的爆发式增长催生出对加工中心的更新换代需求。新能源汽车在结构方面与燃油汽车发生了根本性变化,对应的加工需求也发生了较大改变。新能源汽车以电机、电池、电控系统为核心对铝合金组件的加工需求,取代了燃油汽车以发动机为核心对钢制品的加工需求。
铝合金材料加工去除量大、刚性低、强度弱,容易产生较大变形,故对机床设备提出了新的要求,即需要满足高转速、高进给、五轴联动、轻负荷切削的加工需求。随着新能源汽车的快速发展,汽车行业将会对现有加工中心进行更新换代,也将带动主轴等机床功能部件的发展。
(2)消费电子领域
近年来,消费电子市场已经从飞速发展阶段逐步进入到存量时代。以智能手机市场为例,经过将近 10 年黄金时期的快速发展,智能手机市场逐渐迈向饱和,自 2017 年达到顶峰以来,全球智能手机市场出货量逐渐趋于平稳。2021 年,随着 5G 换机潮,全球及中国智能手机出货量出现上涨。根据 IDC 数据,2021 年全球智能手机出货量达到 13.52 亿部,同比增长 4.53%;根据中国信息通信研究院数据,我国智能手机出货量达到 3.43 亿部,同比增长 15.9%。
2022 年,受到消费需求疲软的影响,智能手机出货量有所下滑。据 IDC 统计,2022 年度智能手机的全球出货量较上年下降约 11.9%;但是长远来看,随着5G 网络应用扩展以及新兴市场需求的驱动下,智能手机需求仍有望回升。近年来,东南亚、南亚及拉美等新兴市场由于先前智能手机用户渗透率较低,正在成为全球智能手机重要的增长点。随着智能手机出货量逐渐企稳回升,将带动相应的精雕机、钻攻中心及其配套主轴的需求增长。
(3)模具制造领域
模具是制造业中不可或缺的特殊基础装备,被誉为“工业之母”。模具主要用于高效、批量生产工业产品中的零配件,是现代工业生产中的关键工艺装备。随着汽车、轨道交通、航天航空、医疗设备等产业持续升级,高强度复合材料需求不断增大,成形模具的性能、精度等标准亦将继续提高。根据智研咨询统计,我国模具制造行业市场规模从 2013 年的 2,130.95 亿元增长到 2021 年的 3,681.57亿元,复合增长率为 7.07%。模具行业的不断发展,有望进一步推动加工中心、钻攻中心及其配套主轴的市场规模增长。
(4)航空航天领域
随着我国的制造业转型升级不断深入,航空航天等先进制造业对高端机床的需求持续扩大。航空航天领域作为高端机床的重要应用领域之一,其加工的零件如发动机叶片、重型发电机、起落架、机翼、尾翼等具有高精度、高强度、耐高温等特点,对机床的精度、稳定性具有很高要求。
以五轴联动加工中心为首的高端机床,具有高效加工复杂结构件的能力,是航空航天领域的重要加工设备。但该类高端装备一直是发达国家的核心技术,以美国、德国、日本为首的发达国家长期限制对外出口并不断抬高该类产品的出口单价。随着我国机床行业的不断发展,中高端机床领域的厂商逐步崛起,进口替代将成为此类机床厂商未来发展的重要驱动因素,也会给相配套的主轴厂商提供良好的发展机遇。
6、项目与现有业务和技术的关系
本项目建成后将提升公司整体研发软硬件环境和产品的技术水平和性能品质,为公司保持持续的研发创新能力提供保障。
7、效益评价
本项目为研发中心建设项目,不单独进行效益测算。通过本项目的实施,可以增强公司的自主创新能力,加快科技成果转化步伐,提高产品的技术含量和核心竞争力。
8、项目选址、占用土地情况
本项目实施地点为深圳市龙华区观澜街道凹背社区大富工业区硅谷动力智能终端产业园的现有厂房内,不涉及新购入土地或房产的情形。
9、项目的环保情况
本项目将严格执行国家和地方的法律法规,严格执行项目环境评价及环境管理制度。对于研发试制过程中产生的废水、固废、废气和噪声等污染物将严格按照相关环境保护法规进行处理。2023 年 1 月 11 日,深圳市生态环境局龙华管理局出具了本项目的告知性备案回执。
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