Aplicación de MIM en bisagras de teléfonos móviles plegables

El diseño estructural de las bisagras está estrechamente relacionado con las arrugas de la pantalla, la sensación de apertura y cierre, la resistencia estructural y la vida útil. Desde soluciones en forma de U hasta soluciones con forma de gota de agua, el avance de la tecnología de bisagras ha promovido de manera efectiva la mejora de la experiencia de los productos plegables.

La bisagra es el núcleo de los teléfonos móviles plegables y está estrechamente relacionada con los pliegues de la pantalla, la sensación de apertura y cierre, etc. La estructura plegable es la estructura más común y creativa en la vida diaria, lo que permite que los productos integren múltiples funciones en una sola. Las estructuras plegables se pueden ver en todas partes en la vida diaria. Los productos para el hogar, como puertas y ventanas, artículos de uso diario, como cajas de maquillaje, y productos electrónicos de consumo, como computadoras portátiles, han utilizado inteligentemente las características de las estructuras plegables, como "multiusos de una sola pieza" y "ahorro de espacio", para satisfacer las necesidades personalizadas de los usuarios. Las estructuras plegables tienen las siguientes ventajas en el diseño de productos:

1) Utilización eficaz del espacio;

2) Mejorar la portabilidad del producto;

3) Realizar la conversión de productos entre diferentes funciones;

4) Reducir los costos de transporte y almacenamiento. Por lo tanto, la tendencia del diseño de la estructura del producto hacia el plegado, el ahorro y la mejora de la eficiencia del espacio es clara, y la estructura plegable se ha convertido en un eslabón importante en el diseño de la estructura del producto.

A diferencia de la estructura plegable de puertas, ventanas y computadoras portátiles, los teléfonos con pantalla plegable necesitan llevar la pantalla consigo cuando se pliegan, por lo que la bisagra es uno de los componentes principales de los teléfonos con pantalla plegable. La bisagra es la principal diferencia entre los teléfonos plegables y los teléfonos no plegables. La bisagra de un teléfono con pantalla plegable soporta los dos planos de la parte plegable del teléfono y pliega los dos planos en un estado natural. Debido al diferente radio de curvatura, el plano exterior será más largo que el plano interior, pero al mismo tiempo, la longitud de los dos planos debe permanecer plana después del despliegue, lo que requiere que el eje de la bisagra pueda telescopiar de acuerdo con el ángulo de plegado. Por lo tanto, el diseño estructural de la bisagra es un problema integral que combina matemáticas, ciencia de los materiales, física, diseño industrial y otras disciplinas; el diseño de la estructura de la bisagra está estrechamente relacionado con la profundidad del pliegue de la pantalla, la sensación de plegado y apertura, la resistencia estructural del producto y la vida útil del producto. Es la tecnología central para resolver los "puntos débiles" de los teléfonos con pantalla plegable.

Desde la forma de U hasta la forma de gota de agua, el avance de la estructura mecánica de la bisagra ha promovido de manera efectiva la mejora de la experiencia de los teléfonos plegables. La realización del plegado de pantalla en los teléfonos inteligentes enfrenta dos desafíos principales. Uno es dejar el mayor espacio de flexión posible para la pantalla y el otro es evitar la dislocación de la pantalla y la cubierta de la bisagra al doblarse.

En primer lugar, doblar la pantalla OLED directamente por la mitad provocará daños permanentes, por lo que la "pantalla plegable" no dobla directamente la pantalla 180°, sino que deja suficiente espacio entre la bisagra y el cuerpo para doblar la pantalla. Además, en la forma plegada, los diferentes radios de curvatura de la pantalla y la cubierta de la bisagra provocarán una "desalineación" entre la pantalla y la cubierta de la bisagra, y los dos extremos de la pantalla no se pueden alinear con los dos extremos de la cubierta de la bisagra, similar a la desalineación entre las páginas de un libro ordinario cuando está plegado.

El Huawei Mate X2 y el OPPO Find N, lanzados en 2021, ofrecen una solución de bisagra con forma de gota de agua más madura. En comparación con el Moto Razr, el Huawei Mate X2 y el OPPO Find N, que se lanzaron en febrero y diciembre de 2021 respectivamente, han logrado un diseño de estructura de bisagra con forma de gota de agua más perfecto, que se manifiesta específicamente en:

1) Se adopta un diseño de riel deslizante doble y también se diseña un riel deslizante en la cubierta de soporte de la pantalla, de modo que la cubierta de soporte de la pantalla y la estructura del riel deslizante se combinan entre sí. Cuando se pliega la pantalla, la placa de soporte se balancea hacia atrás para dejar espacio para doblarla. Al mismo tiempo, se duplica la cantidad de rieles deslizantes para garantizar la precisión del plegado.

2) Agregue múltiples módulos de torsión a la bisagra para mejorar la sensación de amortiguación al plegar y abrir. La estructura del módulo de torsión incluye dos árboles de levas superior e inferior, resortes y engranajes. La rotación de la pantalla hará que el árbol de levas superior gire. Al mismo tiempo, el resorte aplica presión y la fricción entre los árboles de levas forma una sensación de amortiguación, lo que hace que la apertura y el cierre se sientan más apretados. Además, los engranajes son responsables de la mordida precisa en múltiples ángulos para lograr un vuelo estacionario en múltiples ángulos al plegar.

Los diseños de bisagras con forma de gota de agua del Huawei Mate X2 y OPPO Find N también son diferentes, como se muestra en:

1) La gota de agua del Huawei Mate X2 es redondeada y los puntos de tensión se concentran principalmente en la cabeza, mientras que la cola está menos estresada, por lo que el pliegue se concentra principalmente en el medio de la pantalla; OPPO Find N amplía la tensión en el área de la cola, y los cambios de tensión en la cabeza y la cola son más coherentes, por lo que el pliegue es más ancho pero menos profundo;

2) El área de grabado en el medio de la cubierta de soporte de pantalla OPPO Find N es más grande y no se adhiere a la pantalla. Al doblarse, la deformación de la cubierta de soporte no afectará la pantalla, lo que reduce eficazmente las arrugas;

3) En el marco de la bisagra, el Huawei Mate X2 solo tiene dos módulos de torsión superior e inferior, mientras que el OPPO Find N tiene tres módulos de torsión superior, medio e inferior. Al mismo tiempo, el tamaño de la leva, el resorte y el engranaje del módulo de torsión único del OPPO Find N es mayor, lo que logra una mejor sensación de apertura y cierre y un efecto de suspensión multiángulo.

Se puede ver que la bisagra es uno de los componentes principales de los teléfonos móviles con pantalla plegable, y el progreso del diseño de la estructura mecánica de la bisagra ha promovido efectivamente la mejora de la experiencia de los teléfonos móviles con pantalla plegable. En general, la bisagra con forma de gota de agua con diseño de riel deslizante doble puede controlar eficazmente el pliegue y la pantalla se puede cerrar por completo cuando está plegada. Al mismo tiempo, tiene una buena sensación de apertura y cierre, lo que brinda a los usuarios una mejor experiencia de usuario.

Se espera que el tamaño del mercado de bisagras para teléfonos móviles con pantalla plegable alcance los 18.754 millones de yuanes en 2026.

Los productos de bisagras (bisagras) utilizados en productos electrónicos de consumo, como teléfonos inteligentes y computadoras personales, están diseñados a través de piezas estructurales mecánicas y se ensamblan a partir de piezas estampadas, piezas de automóviles, piezas MIM, piezas de fundición a presión y piezas comunes. Por lo tanto, los proveedores de piezas estampadas, piezas MIM, piezas de fundición a presión y otras piezas son proveedores anteriores de la cadena industrial de bisagras (bisagras) para NB/tablet/teléfono móvil; los ensambladores de bisagras (bisagras) están en el medio de la cadena industrial. En general, los productos de bisagras (bisagras) requieren el diseño y desarrollo colaborativo de ensambladores intermedios y clientes posteriores de NB/tablet/teléfono móvil para producir productos terminados que cumplan con los requisitos del cliente en cuanto a tolerancia, par y prueba de vida útil.

MIM (moldeo por inyección de metal) es el proceso del componente principal para la fabricación de bisagras.

El moldeo por inyección de polvo es una rama de la metalurgia y la ciencia de los materiales. Este proceso utiliza principalmente polvo metálico (incluida una pequeña cantidad de polvo no metálico mezclado) como materia prima y utiliza el método de "conformado + sinterizado" para fabricar materiales y productos. Es un proceso de conformado casi neto para producir piezas complejas a un menor costo. Según la clasificación de los materiales, el moldeo por inyección de polvo se puede dividir en dos categorías: MIM (moldeo por inyección de metal) y CIM (moldeo por inyección de cerámica). Hay muchos eslabones de proceso necesarios para completar la producción de productos MIM. Los eslabones clave y las tecnologías centrales del proceso MIM se concentran principalmente en la inyección, el desengrasado, la sinterización y otros eslabones de proceso.

El proceso MIM tiene ventajas obvias en la fabricación de piezas estructurales y de apariencia exquisita de alta complejidad, alta precisión, alta resistencia y aspecto preciso.

El proceso MIM se usa ampliamente en electrónica de consumo, automóviles, equipos médicos, herramientas y otros campos; en la industria de electrónica de consumo, los productos MIM se pueden usar en bandejas de tarjetas de metal para teléfonos móviles, botones de volumen, interfaces de teléfonos móviles, marcos de cámaras, bisagras, piezas de precisión de cámaras elevadoras, piezas de precisión multicámara, engranajes y otros campos.

Teniendo en cuenta que los teléfonos móviles con pantalla plegable deben ser de 14 mm o incluso más delgados, y las bisagras tienen estructuras mecánicas complejas y de alta precisión, combinado con las ventajas del proceso MIM en el campo del modelado 3D complejo y productos de alta precisión, creemos que el proceso MIM tiene un amplio espacio de desarrollo en el mercado de teléfonos móviles con pantalla plegable.

Los materiales de piezas estructurales de aluminio se pueden utilizar en los campos de marcos intermedios de teléfonos móviles con pantalla plegable, bandejas para tarjetas, bisagras y otros campos.

Las piezas estructurales de aluminio tienen las ventajas de una buena disipación del calor, una fuerte resistencia a la compresión y la flexión y resistencia a los arañazos. Los productos electrónicos de consumo, como los teléfonos móviles y las tabletas, que utilizan piezas estructurales de aluminio son más elegantes y bonitos, más finos y tienen una mejor textura. A medida que los teléfonos móviles con pantalla plegable se vayan haciendo más ligeros y finos, la demanda de materiales de aleación de aluminio aumentará gradualmente; desde 2021, bajo el liderazgo de Samsung, el líder de los teléfonos móviles con pantalla plegable, muchas marcas de nuevos proyectos de productos utilizarán materiales de aleación de aluminio de la serie 7.

El metal líquido (aleación amorfa) como material metálico con un rendimiento excelente se puede utilizar en las bisagras de los teléfonos móviles con pantalla plegable. El metal líquido, también conocido como aleación amorfa, se refiere a un metal en un estado no cristalino que es diferente de la periodicidad y simetría de la disposición atómica de los materiales metálicos en circunstancias normales. La estructura desordenada de largo alcance de los materiales de aleación amorfa les confiere propiedades especiales, como alta resistencia, alta dureza, alto acabado, resistencia a la corrosión y resistencia al desgaste, etc. Su resistencia a la flexión, resistencia a la tracción, deformación elástica, etc. son mejores que los materiales comunes.

El metal líquido tiene las características de alta resistencia, buena formabilidad y alta precisión dimensional, lo que puede cumplir con los requisitos de espesor, resistencia y precisión de las piezas estructurales de las bisagras de las pantallas plegables. Al mismo tiempo, el metal líquido tiene una excelente capacidad de deformación elástica, lo que hace que el rendimiento de fatiga del producto sea mejor que otros materiales. El Mate X2 de Huawei lanzado en febrero de 2021 y el P50 Pocket lanzado en diciembre de 2021 utilizan metal líquido a base de circonio como material de bisagra para teléfonos móviles con pantalla plegable, logrando un plegado sin costuras y asegurando la planitud de la pantalla después de desplegarse.

Los proveedores de conjuntos de bisagras para pantallas plegables, MIM, materiales de aleación de aluminio y metal líquido se concentran principalmente en China y Corea del Sur. En la actualidad, los proveedores de conjuntos de bisagras para pantallas plegables incluyen a KH Vatec, S-Connect, AU Flex en Corea del Sur, Jingyan Technology, Kosen Technology, Changying Precision, Zhaoli, Fushida, etc. en China.

Los principales proveedores de piezas MIM para bisagras de pantallas plegables son Jingyan Technology, Dongmu Co., Ltd., Xinwei Communication y Xinrixing de China; los principales proveedores de materiales de aleación de aluminio para bisagras son Furong Technology de China; los principales proveedores de metales líquidos para bisagras son Yian Technology y Changzhou Shijing de China. Debido a la compleja estructura de las bisagras de pantallas plegables, los fabricantes de marcas de teléfonos móviles con pantallas plegables como Samsung y Huawei tienen muchas patentes de diseño; además, Amphenol, una empresa estadounidense, como uno de los principales fabricantes de conectores del mundo, tiene la capacidad de proporcionar soluciones integradas para bisagras de pantallas plegables.

Se espera que el tamaño del mercado global de bisagras para teléfonos móviles con pantalla plegable y piezas MIM crezca rápidamente. Estimamos que el tamaño del mercado global de bisagras para teléfonos móviles con pantalla plegable será de 1.267 millones de yuanes en 2021, y se espera que aumente un 136,8% interanual a 2.999 millones de yuanes en 2022, y se espera que crezca a 18.754 millones de yuanes en 2026 (CAGR: 71,4%). Estimamos que el tamaño del mercado global de piezas MIM con bisagras para teléfonos plegables será de 317 millones de yuanes en 2021, y se espera que crezca un 152,9% interanual a 802 millones de yuanes en 2022, y se espera que crezca a 6.165 millones de yuanes en 2026 (CAGR: 81,0%).