Рынок объемного металлического стекла — глобальный размер отрасли, доля, тенденции, возможности и прогноз, сегментированный по технологиям (литье, термопластичное формование, 3D-печать), по конечному пользователю (бытовая электроника и носимые устройства, спортивное оборудование, биомедицина, аэрокосмическая/оборонная промышленность, другие), по регионам и конкуренции, 2019–2029 гг.

Обзор рынка

Глобальный рынок сыпучего металлического стекла оценивался в 50,36 млн. долларов США в 2023 году и, как ожидается, будет прогнозировать устойчивый рост в прогнозируемый период со среднегодовым темпом роста 3,56% до 2029 года.

Ключевым катализатором расширения рынка является его интеграция в производственные операции. BMG широко используются при изготовлении точных компонентов для бытовой электроники, аэрокосмической промышленности и медицинского оборудования. Их способность принимать сложные формы с точностью в сочетании с их устойчивостью к износу выгодно позиционирует их для производства прочных и легких деталей в смартфонах, ноутбуках, компонентах самолетов и медицинских имплантатах.

Автомобильный сектор признал потенциал BMG в повышении производительности транспортных средств и топливной экономичности. Поскольку все больше внимания уделяется легким материалам для повышения топливной экономичности и сокращения выбросов, автопроизводители изучают BMG как жизнеспособную альтернативу обычным материалам, таким как сталь и алюминий. BMG обещают более прочные и легкие компоненты, способные выдерживать суровые условия эксплуатации, тем самым повышая эффективность и долговечность транспортных средств.

Рынок BMG переживает рост в таких новых областях, как аддитивное производство (3D-печать). Использование BMG в аддитивном производстве облегчает создание сложных геометрий с превосходными механическими свойствами, открывая новые возможности в аэрокосмической, оборонной и биомедицинской инженерии.

Глобальный рынок BMG сталкивается с проблемами, включая повышенные производственные затраты и ограниченный доступ к сырью. Ожидается, что текущие исследования и разработки, направленные на совершенствование производственных процессов и изучение новых составов сплавов, смягчат эти препятствия и будут способствовать дальнейшему росту рынка.

Ключевые драйверы рынка

Растущий спрос на объемное металлическое стекло в электронной промышленности

В электронной промышленности ключевой силой, стимулирующей спрос на BMG, является постоянное стремление сделать электронные устройства меньше и эффективнее. По мере уменьшения размеров гаджетов потребность в материалах, которые могут выдержать этот процесс миниатюризации, сохраняя при этом производительность, становится критической. BMG с их впечатляющим соотношением прочности к весу и способностью точно формироваться в сложные формы эффективно удовлетворяют этот спрос.

BMG демонстрируют превосходную электропроводность, что делает их хорошо подходящими для использования в компонентах и разъемах электронных схем. В отличие от обычных металлов, которые могут испытывать электрические потери и выделение тепла, BMG обладают пониженным удельным сопротивлением и улучшенной целостностью сигнала, тем самым повышая эффективность и надежность электронных систем. Эта характеристика оказывается особенно выгодной в приложениях, где целостность сигнала имеет первостепенное значение, например, в высокочастотных сценариях.

Растущее использование передовых методов производства, таких как аддитивное производство и литье под давлением, сделало массовое производство компонентов BMG осуществимым по конкурентоспособной цене. Эта масштабируемость еще больше ускорила включение BMG в различные электронные приложения, охватывающие от корпусов смартфонов до высокопроизводительных разъемов в аэрокосмической электронике.

Ожидается, что зависимость электронной промышленности от BMG будет расти, поскольку новые технологии, такие как подключение 5G, Интернет вещей (IoT) и искусственный интеллект (AI), подпитывают спрос на высокопроизводительные электронные компоненты. BMG с их отличительным сочетанием свойств представляют собой убедительное решение для удовлетворения меняющихся требований этих преобразующих технологий.

Растущий спрос на объемное металлическое стекло в медицинской промышленности

В медицинском секторе основным фактором спроса на BMG являются их превосходные механические свойства по сравнению с обычными материалами, такими как нержавеющая сталь и титан. BMG демонстрируют исключительную прочность и эластичность, что позволяет изготавливать медицинские устройства и имплантаты, способные выдерживать требования хирургических процедур и биомеханические нагрузки в организме человека. Это выгодное соотношение прочности и веса оказывается особенно полезным в ортопедических имплантатах, где предпочтение отдается легким материалам, способным выдерживать значительные нагрузки.

Коррозионная стойкость BMG делает их привлекательным вариантом для долговечных имплантируемых медицинских устройств. В отличие от традиционных металлических материалов, подверженных коррозии с течением времени, BMG обладают повышенной прочностью и долговечностью, уменьшая вероятность отказа имплантата и необходимость в операциях по замене. Этот аспект имеет большое значение в таких областях применения, как сердечно-сосудистые имплантаты и зубное протезирование, где постоянная биосовместимость имеет решающее значение для благополучия и комфорта пациента.

Другим влиятельным фактором, обуславливающим спрос на BMG в медицинской сфере, является их биосовместимость. BMG продемонстрировали превосходную биосовместимость, что указывает на их способность безопасно имплантироваться в организм человека, не вызывая побочных реакций или иммунных ответов. Это качество позиционирует BMG как подходящих кандидатов для широкого спектра медицинских имплантатов, включая ортопедические винты, зубные имплантаты и сердечно-сосудистые стенты.

Универсальность BMG позволяет изготавливать сложные и персонализированные медицинские устройства с помощью передовых производственных технологий, таких как аддитивное производство (3D-печать). Использование BMG в аддитивном производстве облегчает производство имплантатов, адаптированных под индивидуальных пациентов, которые могут похвастаться сложной геометрией и индивидуальными механическими свойствами. Такая индивидуализация улучшает посадку и производительность медицинских устройств, одновременно снижая хирургические осложнения и продолжительность восстановления.

С ростом спроса на минимально инвазивные хирургические процедуры медицинская промышленность все больше полагается на BMG для разработки инновационных хирургических инструментов и приспособлений. BMG можно превратить в острые, упругие и точные режущие инструменты, а также в эндоскопические устройства, характеризующиеся превосходной маневренностью и гибкостью. Эти достижения повышают эффективность и результативность минимально инвазивных операций, удовлетворяя меняющиеся потребности как врачей, так и пациентов.

Основные проблемы рынка

Хрупкость и вязкость разрушения

В последнее время объемное металлическое стекло (BMG) привлекло значительное внимание благодаря своему отличительному сочетанию характеристик, включая высокую прочность, превосходную коррозионную стойкость и исключительные магнитные свойства. Несмотря на ряд преимуществ, BMG сталкиваются с определенными проблемами. Одним из основных препятствий, с которыми сталкивается глобальный рынок объемного металлического стекла, является хрупкость и вязкость разрушения.

В отличие от обычных кристаллических металлов, которые демонстрируют пластичное поведение и могут подвергаться пластической деформации до разрушения, BMG по своей природе являются хрупкими веществами. Эта хрупкость обусловлена их аморфным атомным расположением, в котором отсутствует упорядоченная структура, присущая кристаллическим материалам. BMG подвержены резкому разрушению под действием растягивающего напряжения, что приводит к разрушению без значительной пластической деформации. Эта характеристика создает препятствия в приложениях, где устойчивость к механическому разрушению и вязкость разрушения имеют первостепенное значение, например, в качестве структурных элементов в аэрокосмических или автомобильных системах.

Вязкость разрушения, которая измеряет способность материала противостоять распространению трещин и выдерживать разрушение под действием приложенного напряжения, служит основным свойством, определяющим надежность и долговечность конструкционных материалов. BMG демонстрируют ограниченную вязкость разрушения, что ограничивает их пригодность для определенных сложных приложений. Отсутствие пластичности и механизмов поглощения энергии в BMG делает их уязвимыми для внезапного и катастрофического отказа при ударе или циклической нагрузке, тем самым создавая проблемы в обеспечении структурной целостности компонентов, изготовленных из этих материалов.

Основные тенденции рынка

Рост экологических и устойчивых соображений

Растущее внимание к экологическим соображениям на рынке BMG в значительной степени зависит от возможности вторичной переработки материалов BMG. В отличие от обычных металлов, качество которых часто ухудшается во время переработки, BMG могут подвергаться многократным циклам переработки без ущерба для их отличительных свойств. Эта присущая возможность вторичной переработки снижает зависимость от первичного сырья, сохраняет природные ресурсы и сокращает образование отходов, что делает BMG привлекательным вариантом для экологически сознательных отраслей промышленности.

Процесс производства BMG предлагает экологические преимущества по сравнению с традиционными методами производства металлов. BMG можно производить с использованием относительно низкоэнергетических технологий, таких как быстрое затвердевание, потребляя меньше энергии и выделяя меньше парниковых газов по сравнению с обычными процессами литья и ковки металла. Отсутствие границ кристаллических зерен в BMG снижает энергию, необходимую для обработки, и повышает эффективность материала, что еще больше способствует экологической устойчивости.

Легкие характеристики BMG открывают возможности для сокращения потребления энергии и выбросов углерода в транспортном и аэрокосмическом секторах. Заменяя более тяжелые материалы на BMG в автомобильных компонентах, конструкциях самолетов и деталях космических аппаратов, производители могут повысить топливную эффективность, снизить выбросы и уменьшить экологический след транспортных систем. Эта тенденция согласуется с глобальными инициативами по переходу к более экологичным и устойчивым видам транспорта для решения проблемы изменения климата и смягчения загрязнения воздуха.

Поскольку мир движется к модели экономики замкнутого цикла и стремится достичь целей устойчивого развития, ожидается, что внедрение экологически чистых материалов, таких как BMG, будет продолжать расти в различных отраслях промышленности. Благодаря уникальному сочетанию исключительных механических свойств, пригодности к вторичной переработке и энергоэффективности BMG хорошо оснащены для удовлетворения растущего спроса на экологически чистые материалы и содействия положительным экологическим результатам на мировом рынке.

Сегментарные данные

Технологические данные

Благодаря технологии литье стало самым быстрорастущим сегментом на мировом рынке объемного металлического стекла в 2023 году.

Методы литья, включая литье под давлением и литье под давлением, часто обеспечивают преимущества по стоимости по сравнению с альтернативными методами производства, такими как порошковая металлургия или механическая обработка. Возможность производить значительные объемы компонентов BMG при минимизации отходов материалов приводит к повышению экономической эффективности производства.

Информация для конечного пользователя

Ожидается, что сегмент потребительской электроники и носимых устройств будет испытывать быстрый рост в течение прогнозируемого периода.

Термическая стабильность BMG делает их хорошо подходящими для приложений с частыми колебаниями температуры, таких как автомобильная электроника или носимые устройства для наружного применения. BMG поддерживают стабильные тепловые характеристики в различных условиях эксплуатации, обеспечивая надежность и устойчивость электронных систем даже в сложных условиях.

Региональная аналитика

Азиатско-Тихоокеанский регион стал доминирующим игроком на мировом рынке объемного металлического стекла в 2023 году, занимая самую большую долю рынка в стоимостном выражении.

Азиатско-Тихоокеанский регион лидирует в технологическом прогрессе и инновациях в исследованиях и разработках BMG. Институты, университеты и предприятия в таких странах, как Япония и Южная Корея, добились значительных успехов в технологии BMG, охватывающей проектирование сплавов, методологии обработки и приложения в различных отраслях промышленности. Эта технологическая проницательность обеспечивает производителям в Азиатско-Тихоокеанском регионе конкурентное преимущество на мировом рынке BMG.

Последние разработки

• В 2024 году проект NASA Bulk Metallic Glass Gear (BMGG) продвигает технологии, которые могут послужить основой для миссий, исследующих различные направления в пределах Солнечной системы, от Луны и Марса до ледяных миров, таких как спутник Юпитера, Европа. Эти места представляют собой экстремальные условия, требующие технологий, способных функционировать при температурах ниже -238 градусов по Фаренгейту (-150 градусов по Цельсию). Для сравнения, самая низкая зарегистрированная температура на поверхности Земли составила -144 градуса по Фаренгейту (-97,8 градуса по Цельсию) и наблюдалась в небольших топографических бассейнах вблизи Восточно-Антарктического ледового водораздела.

Ключевые игроки рынка

• Orbray Co., Ltd.         
• RS ACCIAI Srl
• Heraeus Holding GmbH
• Eutectix LLC
• Hitachi, Ltd.
• Liquidmetal Technologies, Inc.
• Amorphology, Inc.
• Glassimetal Technology, Inc.
• PX Limited
• Epson Atmix Corp.