Применение MIM в шарнирах складных мобильных телефонов

Структурная конструкция петель тесно связана со складками экрана, ощущением открытия и закрытия, прочностью конструкции и сроком службы. От U-образных решений до решений с каплями воды, развитие технологии петель эффективно способствовало улучшению опыта складных продуктов.

Шарнир является ядром складных мобильных телефонов и тесно связан со складками экрана, ощущением открытия и закрытия и т. д. Складная конструкция является наиболее распространенной и креативной конструкцией в повседневной жизни, что позволяет продуктам объединять несколько функций в одну. Складные конструкции можно увидеть повсюду в повседневной жизни. Бытовые изделия, такие как двери/окна, предметы первой необходимости, такие как коробки для косметики, и потребительские электронные изделия, такие как ноутбуки, умело использовали характеристики складных конструкций, такие как «цельная многоцелевая» и «экономия места», чтобы удовлетворить индивидуальные потребности пользователей. Складные конструкции имеют следующие преимущества в дизайне продукта:

1) Эффективное использование пространства;

2) Улучшить мобильность продукта;

3) Осуществить преобразование продукта между различными функциями;

4) Сокращение расходов на транспортировку и хранение. Таким образом, тенденция проектирования структуры продукта в сторону складывания, экономии и повышения эффективности пространства очевидна, и складная структура стала важным звеном в проектировании структуры продукта.

В отличие от складной конструкции дверей, окон и ноутбуков, складные экранные телефоны должны нести экран с собой при складывании, поэтому шарнир является одним из основных компонентов складных экранных телефонов. Шарнир является основным отличием складных телефонов от нескладных телефонов. Шарнир складного экрана телефона поддерживает две плоскости складной части телефона и складывает две плоскости в естественном состоянии. Из-за разного радиуса изгиба внешняя плоскость будет длиннее внутренней плоскости, но в то же время длина двух плоскостей должна оставаться плоской после раскладывания, что требует, чтобы шарнирный вал мог телескопироваться в соответствии с углом складывания. Таким образом, структурная конструкция шарнира является комплексной проблемой, которая объединяет математику, материаловедение, физику, промышленный дизайн и другие дисциплины; конструкция шарнирной конструкции тесно связана с глубиной складки экрана, ощущением складывания и открывания, структурной прочностью продукта и сроком службы продукта. Это основная технология, призванная решить «проблемные места» телефонов со складным экраном.

От U-образной формы до каплевидной формы, развитие механической структуры шарнира эффективно способствовало обновлению опыта использования складных телефонов. Реализация складывания экрана в смартфонах сталкивается с двумя основными проблемами. Одна из них заключается в том, чтобы оставить как можно больше места для сгибания экрана, а другая — избежать смещения экрана и крышки шарнира при сгибании.

Прежде всего, складывание OLED-экрана непосредственно пополам приведет к необратимому повреждению, поэтому «складной экран» не складывает экран напрямую на 180°, а оставляет достаточно места между шарниром и корпусом, чтобы согнуть экран. Кроме того, в сложенном виде разные радиусы изгиба экрана и крышки шарнира приведут к «несовпадению» между экраном и крышкой шарнира, и два конца экрана не смогут быть выровнены с двумя концами крышки шарнира, аналогично смещению между страницами обычной книги, когда она сложена.

Huawei Mate X2 и OPPO Find N, выпущенные в 2021 году, предлагают более зрелое решение шарнира с каплей воды. По сравнению с Moto Razr, Huawei Mate X2 и OPPO Find N, выпущенные в феврале и декабре 2021 года соответственно, реализовали более совершенную конструкцию шарнира с каплей воды, что особенно проявляется в:

1) Принята конструкция с двумя направляющими, а также направляющая на крышке опоры экрана, так что крышка опоры экрана и конструкция направляющей направляющей объединены вместе. Когда экран складывается, опорная пластина откидывается назад, чтобы освободить место для изгиба. В то же время количество направляющих направляющих удваивается, чтобы обеспечить точность складывания.

2) Добавьте несколько модулей крутящего момента к шарниру, чтобы усилить ощущение демпфирования при складывании и открытии. Структура модуля крутящего момента включает два верхних и нижних кулачковых вала, пружины и шестерни. Вращение экрана приведет к вращению верхнего кулачкового вала. В то же время пружина оказывает давление, а трение между кулачковыми валами создает ощущение демпфирования, делая открытие и закрытие более плотными. Кроме того, шестерни отвечают за точный захват под несколькими углами для достижения многоуглового зависания при складывании.

Конструкция каплевидных петель у Huawei Mate X2 и OPPO Find N также отличается, как показано на рисунке:

1) Капля воды Huawei Mate X2 имеет округлую форму, а точки напряжения в основном сосредоточены в головке, в то время как хвост напряжен меньше, поэтому складка в основном сосредоточена в середине экрана; OPPO Find N расширяет напряжение в области хвоста, а изменения напряжения в головке и хвосте более согласованы, поэтому складка шире, но неглубокая;

2) Область травления в середине крышки поддержки экрана OPPO Find N больше и не прилипает к экрану. При изгибе деформация крышки поддержки не затронет экран, эффективно уменьшая складку;

3) В шарнирной рамке Huawei Mate X2 есть только два верхних и нижних модуля крутящего момента, тогда как OPPO Find N имеет три верхних, средних и нижних модуля крутящего момента. В то же время размер кулачка, пружины и шестерни одного модуля крутящего момента OPPO Find N больше, что обеспечивает лучшее ощущение открытия и закрытия и эффект парения под несколькими углами.

Видно, что шарнир является одним из основных компонентов мобильных телефонов со складным экраном, и прогресс в разработке механической структуры шарнира эффективно способствовал улучшению опыта мобильных телефонов со складным экраном. В целом, шарнир с каплей воды и конструкцией с двумя направляющими может эффективно контролировать складку, и экран может быть полностью закрыт в сложенном состоянии. В то же время он имеет хорошее ощущение открытия и закрытия, предоставляя пользователям лучший пользовательский опыт.

Ожидается, что к 2026 году объем рынка шарниров для мобильных телефонов со складными экранами достигнет 18,754 млрд юаней.

Изделия шарниров (шарниров), используемые в потребительских электронных товарах, таких как смартфоны и ПК, проектируются с использованием механических структурных деталей и собираются из штампованных деталей, автомобильных деталей, деталей MIM, литых деталей и обычных деталей. Таким образом, поставщики штампованных деталей, деталей MIM, литых деталей и других деталей являются поставщиками верхнего уровня в цепочке производства шарниров (шарниров) для ноутбуков/планшетов/мобильных телефонов; сборщики шарниров (шарниров) находятся в середине цепочке производства. Как правило, изделия шарниров (шарниров) требуют совместного проектирования и разработки сборщиков среднего уровня и клиентов нижнего уровня для ноутбуков/планшетов/мобильных телефонов для производства готовых изделий, которые соответствуют требованиям заказчика по допускам, крутящему моменту и испытаниям на долговечность.

MIM (литье металлов под давлением) — это основной процесс изготовления деталей петель.

Литье под давлением порошка — это отрасль металлургии и материаловедения. Этот процесс в основном использует металлический порошок (включая небольшое количество неметаллического порошка, смешанного с ним) в качестве сырья и использует метод «формовка + спекание» для производства материалов и изделий. Это процесс формовки, близкий к чистой, для производства сложных деталей с более низкой стоимостью. Согласно классификации материалов, литье под давлением порошка можно разделить на две категории: MIM (литье под давлением металла) и CIM (литье под давлением керамики). Для завершения производства изделий MIM требуется множество технологических звеньев. Ключевые звенья и основные технологии процесса MIM в основном сосредоточены на литье под давлением, обезжиривании, спекании и других технологических звеньях.

Технология MIM имеет очевидные преимущества при изготовлении сложных, высокоточных, высокопрочных и изысканно выглядящих прецизионных конструкционных деталей и деталей внешнего вида.

Технология MIM широко применяется в бытовой электронике, автомобилях, медицинском оборудовании, инструментах и ​​других областях. В отрасли бытовой электроники продукция MIM может использоваться в металлических лотках для карт мобильных телефонов, кнопках регулировки громкости, интерфейсах мобильных телефонов, корпусах камер, шарнирах, прецизионных деталях подъемных камер, прецизионных деталях многокамерных устройств, шестернях и других областях.

Учитывая, что складные мобильные телефоны должны быть толщиной 14 мм или даже тоньше, а шарниры должны иметь сложную и высокоточную механическую конструкцию, в сочетании с преимуществами MIM-процесса в области сложного 3D-моделирования и высокоточных продуктов, мы считаем, что MIM-процесс имеет широкое поле для развития на рынке складных мобильных телефонов.

Алюминиевые конструкционные материалы могут использоваться в таких областях, как средние рамки складных экранов мобильных телефонов, лотки для карт, петли и в других областях.

Алюминиевые структурные детали обладают преимуществами хорошего рассеивания тепла, высокой стойкостью к сжатию и изгибу, а также стойкостью к царапинам. Потребительские электронные продукты, такие как мобильные телефоны и планшеты, использующие алюминиевые структурные детали, более стильные и красивые, тоньше и имеют лучшую текстуру. Поскольку мобильные телефоны со складным экраном развиваются в сторону легкости и тонкости, спрос на материалы из алюминиевого сплава будет постепенно расти; с 2021 года под руководством Samsung, лидера мобильных телефонов со складным экраном, многие бренды новых продуктовых проектов будут использовать материалы из алюминиевого сплава 7 серии.

Жидкий металл (аморфный сплав) как металлический материал с превосходными характеристиками может использоваться в шарнирах складных экранов мобильных телефонов. Жидкий металл, также известный как аморфный сплав, относится к металлу в некристаллическом состоянии, которое отличается от периодичности и симметрии атомного расположения металлических материалов при нормальных обстоятельствах. Дальнодействующая неупорядоченная структура аморфных сплавных материалов придает им особые свойства, такие как высокая прочность, высокая твердость, высокая отделка, коррозионная стойкость и износостойкость и т. д. Его прочность на изгиб, прочность на растяжение, упругая деформация и т. д. лучше, чем у обычных материалов.

Жидкий металл обладает характеристиками высокой прочности, хорошей формуемости и высокой размерной точности, что может соответствовать требованиям толщины, прочности и точности структурных деталей шарнира складного экрана. В то же время жидкий металл обладает превосходной способностью к упругой деформации, что делает усталостные характеристики продукта лучше, чем у других материалов. Mate X2 от Huawei, выпущенный в феврале 2021 года, и P50 Pocket, выпущенный в декабре 2021 года, используют жидкий металл на основе циркония в качестве материала шарнира для мобильных телефонов со складным экраном, достигая бесшовного складывания и гарантируя плоскостность экрана после раскладывания.

Поставщики шарнирных узлов складных экранов, MIM, материалов из алюминиевого сплава и жидкого металла в основном сосредоточены в Китае и Южной Корее. В настоящее время поставщиками шарнирных узлов складных экранов являются KH Vatec, S-Connect, AU Flex в Южной Корее, Jingyan Technology, Kosen Technology, Changying Precision, Zhaoli, Fushida и т. д. в Китае.

Основными поставщиками деталей MIM для шарниров складных экранов являются китайские компании Jingyan Technology, Dongmu Co., Ltd., Xinwei Communication и Xinrixing; основными поставщиками материалов из алюминиевого сплава для шарниров является китайская компания Furong Technology; основными поставщиками жидких металлов для шарниров являются китайские компании Yian Technology и Changzhou Shijing. Из-за сложной структуры шарниров складных экранов производители мобильных телефонов со складными экранами, такие как Samsung и Huawei, имеют множество патентов на дизайн; кроме того, американская компания Amphenol, как один из ведущих мировых производителей разъемов, имеет возможность предоставлять комплексные решения для шарниров складных экранов.

Ожидается, что размер мирового рынка шарниров для складных экранов мобильных телефонов и деталей MIM будет быстро расти. Мы оцениваем, что размер мирового рынка шарниров для складных экранов мобильных телефонов составит 1,267 млрд юаней в 2021 году и, как ожидается, вырастет на 136,8% в годовом исчислении до 2,999 млрд юаней в 2022 году и, как ожидается, вырастет до 18,754 млрд юаней в 2026 году (CAGR: 71,4%). Мы оцениваем, что размер мирового рынка шарниров для складных телефонов MIM составит 317 млн ​​юаней в 2021 году и, как ожидается, вырастет на 152,9% в годовом исчислении до 802 млн юаней в 2022 году и, как ожидается, вырастет до 6,165 млрд юаней в 2026 году (CAGR: 81,0%).