Dimensione e quota di mercato delle sfere di nitruro di silicio, per tipo (<0,5, 5-<1,0, 1,0-1,5, <1,5); Applicazione: analisi della domanda e dell'offerta globale, previsioni di crescita, rapporto statistico 2025-2037

Mercato delle sfere di nitruro di silicio: fattori di crescita e sfide

Fattori di crescita

• Ampio utilizzo in vari settori di utilizzo finale: le sfere in nitruro di silicio sono molto apprezzate per le loro proprietà eccezionali, tra cui elevata resistenza, bassa densità, resistenza all'usura e alla corrosione e stabilità termica superiore. Queste proprietà le rendono indispensabili in varie applicazioni ad alte prestazioni, favorendo la crescita del mercato delle palline di nitruro di silicio. Nel settore automobilistico, sono ampiamente utilizzati nei cuscinetti ibridi per veicoli elettrici (EV) per migliorare l’efficienza energetica e ridurre la corrosione elettrociclica. Nel settore aerospaziale e della difesa, la loro leggerezza e resistenza li rendono ideali per componenti di precisione, mentre nell'energia eolica migliorano l'affidabilità dei cuscinetti delle turbine. Il materiale può rispondere a requisiti specifici, come le operazioni di manutenzione degli aeromobili, come risultato delle notevoli applicazioni di queste sfere in condizioni estreme di lubrificazione e usura, come temperature estreme, grandi differenziali di temperatura e vuoti ultra elevati.
  
  Si prevede che i cuscinetti in nitruro di silicio continueranno ad essere ampiamente utilizzati in una varietà di applicazioni industriali grazie alle loro eccezionali prestazioni in condizioni difficili. Inoltre, quando sono presenti campi magnetici, i cuscinetti a sfere in nitruro di silicio funzionano meglio nei dispositivi utilizzati per la fabbricazione di semiconduttori. La principale giustificazione per l'utilizzo del nitruro di silicio nelle applicazioni esposte a campi magnetici è la sua natura non magnetica. In questo tipo di applicazioni, l'uso di sfere d'acciaio può alterare la coppia di rotazione o disturbare il campo magnetico.
  
  Secondo il SEMI, i produttori di apparecchiature originali' Si prevede che le vendite mondiali di tutte le apparecchiature per la produzione di semiconduttori a livello mondiale (OEM) raggiungeranno i 113 miliardi di dollari nel 2024, stabilendo un nuovo record del settore e aumentando del 6,5% su base annua. Con l'aiuto dei segmenti front-end e back-end, si prevede che la crescita delle apparecchiature per la produzione di semiconduttori continuerà nei prossimi anni, stabilendo nuovi record di 121 miliardi di dollari nel 2025 e 139 miliardi di dollari nel 2026. Pertanto, le vendite in crescita di apparecchiature per la produzione di semiconduttori stimoleranno la domanda di sfere di nitruro di silicio.
• Uso crescente nelle applicazioni biomediche: le sfere di nitruro di silicio rappresentano un biomateriale esemplare attribuibile alla loro vasta gamma di proprietà dei materiali. Recenti ricerche scientifiche hanno facilitato approcci innovativi per l'applicazione del nitruro di silicio in vari campi biomedici. Oltre alle sue eccezionali caratteristiche meccaniche, termiche e chimiche, il nitruro di silicio possiede ulteriori proprietà uniche che ne migliorano l'utilità nelle applicazioni ortopediche, in particolare per le protesi sostitutive dell'anca e del ginocchio e per gli impianti spinali. Secondo le stime del National Institutes of Health (NIH), il volume delle protesi totali di anca e ginocchio aumenterà rispettivamente del 37,7% (n=130.766) e del 36,6% (n=137.341), rispetto ai livelli del 2018, entro il 2060. Pertanto, questa impennata accelererà l'espansione del mercato delle palline di nitruro di silicio.
  
  In particolare, la sua natura parzialmente radiotrasparente elimina le distorsioni dell'immagine nella radiografia standard, consentendo così una valutazione più accurata dell'impianto durante le procedure chirurgiche e le valutazioni postoperatorie. Dopo essersi affermato come materiale utile per gli impianti spinali, i ricercatori hanno anche iniziato a esplorare il potenziale delle sfere di nitruro di silicio per impianti dentali e impianti craniomaxillofacciali. La crescente domanda di impianti dentali privi di metalli ha contribuito in modo significativo all'interesse per le sfere in nitruro di silicio nel settore globale degli impianti dentali.

Sfide

• Disponibilità di prodotti contraffatti: i cuscinetti contraffatti contribuiscono in modo significativo a frequenti guasti dei componenti, con conseguente aumento delle spese, maggiori rischi e minore affidabilità dei macchinari. Questi prodotti contraffatti sono spesso realizzati da lavoratori a basso salario che utilizzano attrezzature obsolete e materiali scadenti. A causa della loro costruzione, questi cuscinetti contraffatti assomigliano molto a quelli autentici, rendendo difficile per gli acquirenti distinguere tra i due. L'uso di questi cuscinetti di qualità inferiore provoca guasti più frequenti, aumentando così i costi di manutenzione e sostituzione associati. Queste spese aggiuntive superano quasi invariabilmente qualsiasi risparmio iniziale ottenuto attraverso la riduzione del prezzo unitario al momento dell'acquisto. Pertanto, questo fattore ostacolerà la crescita del mercato delle sfere in nitruro di silicio.
• Vincoli di durabilità causati dallo stress da fatica e dalle limitazioni dei test: poiché la fatica da contatto rotolante (RCF) provoca la crescita delle cricche, le sfere in nitruro di silicio sono soggette a imperfezioni superficiali e potrebbero cedere a causa di scheggiature da fatica originate da cricche C preesistenti o cricche parziali del cono. Per ottenere la dimensione di finitura della sfera submicronica e le caratteristiche superficiali che provocano (inevitabili) collisioni delle sfere a bassa velocità e crepe superficiali innescate dal campo di sollecitazione di trazione radiale, che è massimo alla periferia di contatto, le sfere di nitruro di silicio vengono prodotte utilizzando un processo di lappatura.
  
  Le cricche C sono più comunemente osservate nelle collisioni sfera-sfera e non solo hanno facce di cricca non planari ma possiedono anche punte di cricca non planari, in contrasto con le cricche a cono assialsimmetriche che risultano dalle normali collisioni di sfere. Con la diminuzione del CFS e l'aumento del diametro delle sfere, il costo delle tecniche di valutazione non distruttiva (NDE) per le sfere in nitruro di silicio aumenta in modo esponenziale e può rappresentare una parte considerevole del costo totale di produzione. I processi di ispezione sono resi più difficili dalla natura non conduttiva del materiale e dalla scarsa trasparenza.