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人形機(jī)器人金屬材料:鋁的應(yīng)用與市場前瞻


發(fā)布者:永裕金屬   發(fā)布時(shí)間:2025-4-3 9:51:47

截至2024年底,全球人形機(jī)器人行業(yè)對鋁合金的需求量同比激增62%,成為繼新能源汽車后的又一鋁材應(yīng)用爆發(fā)領(lǐng)域。

  人形機(jī)器人已從實(shí)驗(yàn)室走向商業(yè)化量產(chǎn),輕量化與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的平衡成為核心挑戰(zhàn)。

  作為兼具輕質(zhì)、高強(qiáng)度和耐腐蝕特性的金屬材料,鋁正在人形機(jī)器人的關(guān)節(jié)、骨架、傳動系統(tǒng)及外殼等關(guān)鍵部位實(shí)現(xiàn)規(guī)?;瘽B透。

  截至2024年底,全球人形機(jī)器人行業(yè)對鋁合金的需求量同比激增62%,成為繼新能源汽車后的又一鋁材應(yīng)用爆發(fā)領(lǐng)域。

  鋁合金的綜合性能使其成為人形機(jī)器人金屬材料的首選。其密度僅為鋼的1/3,卻能通過合金配比和工藝優(yōu)化實(shí)現(xiàn)與部分鋼材相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。例如,7系航空鋁(7075-T6)的比強(qiáng)度(強(qiáng)度/密度比)可達(dá)200 MPa/(g/cm3),優(yōu)于多數(shù)工程塑料,且在散熱性、電磁屏蔽性方面表現(xiàn)優(yōu)異。

  在特斯拉Optimus-Gen2的迭代中,其四肢骨架采用鋁鎂合金減重15%,同時(shí)通過拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)保持結(jié)構(gòu)剛性;波士頓動力的Atlas機(jī)器人則使用高強(qiáng)度鋁材打造膝關(guān)節(jié)傳動部件,以應(yīng)對高頻率跳躍帶來的沖擊。此外,優(yōu)必選Walker X的散熱系統(tǒng)采用壓鑄鋁殼體,利用鋁的高導(dǎo)熱系數(shù)(約200 W/m·K)實(shí)現(xiàn)高效熱管理。

  技術(shù)突破正推動鋁材在人形機(jī)器人中的單機(jī)用量從2024年的20kg/臺提升至2025年的28kg/臺,高端鋁材溢價(jià)率也由15%攀升至35%。

  隨著工信部《人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見》的落地,鋁材在輕量化、功能集成領(lǐng)域的創(chuàng)新將持續(xù)加速。2024年7月,工信部發(fā)布《人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見》,明確提出“突破輕量化材料及精密制造工藝”的目標(biāo),并將鋁合金精密成型技術(shù)列入重點(diǎn)攻關(guān)清單。

  地方層面,上海市于2024年11月設(shè)立20億元專項(xiàng)基金,支持人形機(jī)器人核心材料(含高性能鋁材)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。

  學(xué)術(shù)領(lǐng)域,哈爾濱工業(yè)大學(xué)與中鋁研究院聯(lián)合開發(fā)的“仿生蜂窩鋁結(jié)構(gòu)”于2025年1月通過驗(yàn)證,該結(jié)構(gòu)可使機(jī)器人軀干減重30%的同時(shí)提升抗彎剛度40%,相關(guān)成果已進(jìn)入專利產(chǎn)業(yè)化階段。

  根據(jù)高工機(jī)器人研究所(GGII)數(shù)據(jù),2024年全球人形機(jī)器人用鋁量約為1.2萬噸,市場規(guī)模達(dá)18億元。假設(shè)單臺人形機(jī)器人鋁材用量為20-25kg(占整機(jī)重量30%-40%),按2030年全球500萬臺出貨量估算,鋁材需求將攀升至10萬-12.5萬噸,對應(yīng)市場規(guī)模約150億-180億元,年復(fù)合增長率達(dá)45%。

  價(jià)格層面,2024年下半年以來,機(jī)器人用高端鋁材(如航空級鋁板、高導(dǎo)熱壓鑄鋁)的溢價(jià)率已從15%提升至30%,部分定制化產(chǎn)品單價(jià)超8萬元/噸,顯著高于工業(yè)鋁材均價(jià)(2.2萬元/噸)。

  當(dāng)人形機(jī)器人以每年超60%的速度迭代時(shí),鋁憑借其成熟的產(chǎn)業(yè)鏈和持續(xù)優(yōu)化的性能,正從傳統(tǒng)制造業(yè)跨入高附加值賽道。據(jù)頭豹研究院預(yù)測,2025-2028年,中國機(jī)器人用鋁市場將占全球份額的40%-50%,本土企業(yè)在精密成型、表面處理等環(huán)節(jié)的技術(shù)突破將成為關(guān)鍵勝負(fù)手。

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