Tamaño y participación del mercado de bolas de nitruro de silicio, por tipo (<0,5, 5-<1,0, 1,0-1,5, <1,5); Aplicación: análisis de oferta y demanda global, pronósticos de crecimiento, informe estadístico 2025-2037

Mercado de bolas de nitruro de silicio: impulsores del crecimiento y desafíos

Impulsores de crecimiento

• Uso extensivo en diversas industrias de uso final: las bolas de nitruro de silicio son muy valoradas por sus propiedades excepcionales, que incluyen alta resistencia, baja densidad, resistencia al desgaste y a la corrosión, y una estabilidad térmica superior. Estas propiedades las hacen indispensables en diversas aplicaciones de alto rendimiento, lo que impulsa el crecimiento del mercado de bolas de nitruro de silicio. En el sector de la automoción, se utilizan ampliamente en rodamientos híbridos para vehículos eléctricos (EV) para mejorar la eficiencia energética y reducir la corrosión electrocíclica. En la industria aeroespacial y de defensa, su peso ligero y durabilidad los hacen ideales para componentes de precisión, mientras que en la energía eólica mejoran la confiabilidad de los rodamientos de turbinas. El material puede responder a requerimientos específicos, como operaciones de mantenimiento de aeronaves, como resultado de las notables aplicaciones de estas bolas en condiciones extremas de lubricación y desgaste, como temperaturas extremas, grandes diferenciales de temperatura y vacíos ultra altos.
  
  Se prevé que los rodamientos de nitruro de silicio seguirán utilizándose ampliamente en una variedad de aplicaciones industriales debido a su rendimiento excepcional en condiciones difíciles. Además, cuando hay campos magnéticos presentes, los rodamientos de bolas de nitruro de silicio funcionan mejor en dispositivos utilizados para la fabricación de semiconductores. La principal justificación del nitruro de silicio en aplicaciones expuestas a campos magnéticos es su naturaleza no magnética. En este tipo de aplicaciones, el uso de bolas de acero puede alterar el par de giro o alterar el campo magnético.
  
  Según la SEMI, los fabricantes de equipos originales' (OEM) se espera que las ventas mundiales de todos los equipos de fabricación de semiconductores alcancen los 113 mil millones de dólares en 2024, estableciendo un nuevo récord en la industria y aumentando un 6,5% anual. Con la ayuda de los segmentos front-end y back-end, se prevé que el crecimiento de los equipos de fabricación de semiconductores continúe en los próximos años, estableciendo nuevos récords de 121 000 millones de USD en 2025 y 139 000 millones de USD en 2026. Por lo tanto, las crecientes ventas de equipos de fabricación de semiconductores impulsarán la demanda de bolas de nitruro de silicio.
• Uso cada vez mayor en aplicaciones biomédicas: las bolas de nitruro de silicio representan un biomaterial ejemplar atribuible a su diversa gama de propiedades materiales. Investigaciones científicas recientes han facilitado enfoques innovadores para la aplicación del nitruro de silicio en diversos campos biomédicos. Más allá de sus excelentes características mecánicas, térmicas y químicas, el nitruro de silicio posee propiedades únicas adicionales que mejoran su utilidad en aplicaciones ortopédicas, específicamente para prótesis de reemplazo de cadera y rodilla, así como implantes espinales. Según estimaciones de los Institutos Nacionales de Salud (NIH), el volumen de reemplazos totales de cadera y rodilla aumentará en un 37,7% (n=130.766) y un 36,6% (n=137.341), respectivamente, con respecto a los niveles de 2018 para 2060. Por lo tanto, este aumento acelerará la expansión del mercado de bolas de nitruro de silicio.
  
  En particular, su naturaleza parcialmente radiolúcida elimina las distorsiones de la imagen en la radiografía estándar, lo que permite una evaluación más precisa del implante durante los procedimientos quirúrgicos y las evaluaciones postoperatorias. Habiéndose establecido como un material beneficioso para los implantes espinales, los investigadores también han comenzado a explorar el potencial de las bolas de nitruro de silicio para implantes dentales e implantes craneomaxilofaciales. La creciente demanda de implantes dentales sin metal ha contribuido significativamente al interés por las bolas de nitruro de silicio en la industria mundial de los implantes dentales.

Desafíos

• Disponibilidad de productos falsificados: los rodamientos falsificados contribuyen significativamente a fallos frecuentes de los componentes, lo que genera mayores gastos, mayores riesgos y una menor fiabilidad de la maquinaria. Estos productos falsificados a menudo son producidos por trabajadores con salarios bajos que utilizan equipos obsoletos y materiales de mala calidad. Debido a su construcción, estos rodamientos de imitación se parecen mucho a los auténticos, lo que dificulta a los compradores distinguir entre los dos. El uso de estos rodamientos de calidad inferior provoca averías más frecuentes, lo que aumenta los costes asociados de mantenimiento y sustitución. Estos gastos adicionales casi invariablemente superan cualquier ahorro inicial logrado mediante la reducción del precio unitario en el momento de la compra. Por lo tanto, este factor impedirá que crezca el mercado de bolas de nitruro de silicio.
• Restricciones de durabilidad causadas por la fatiga y limitaciones de las pruebas: Dado que la fatiga por contacto rodante (RCF) provoca el crecimiento de grietas, las bolas de nitruro de silicio son susceptibles a imperfecciones superficiales y pueden fallar debido a desconchados por fatiga que se originan en grietas en forma de C preexistentes o grietas cónicas parciales. Para lograr la dimensión de acabado de la bola submicrónica y las características de la superficie que resultan en colisiones de bolas (inevitables) a baja velocidad y grietas en la superficie que son provocadas por el campo de tensión de tracción radial, que es máximo en la periferia de contacto, las bolas de nitruro de silicio se fabrican mediante un proceso de lapeado.
  
  Las grietas C se observan más comúnmente en colisiones de esfera a esfera y no solo tienen caras de grieta no planas sino que también poseen puntas de grieta no planas, a diferencia de las grietas cónicas axisimétricas que resultan de las colisiones normales de esferas. Con una CFS reducida y un diámetro de bola cada vez mayor, el costo de las técnicas de evaluación no destructiva (NDE) para bolas de nitruro de silicio aumenta exponencialmente y puede representar una parte considerable del costo total de fabricación. Los procesos de inspección se ven dificultados por la naturaleza no conductora y la modesta transparencia del material.