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人形機器人金屬材料:鋁的應用與市場前瞻


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

截至2024年底,全球人形機器人行業(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用爆發(fā)領域。

  人形機器人已從實驗室走向商業(yè)化量產,輕量化與結構強度的平衡成為核心挑戰(zhàn)。

  作為兼具輕質、高強度和耐腐蝕特性的金屬材料,鋁正在人形機器人的關節(jié)、骨架、傳動系統(tǒng)及外殼等關鍵部位實現規(guī)?;瘽B透。

  截至2024年底,全球人形機器人行業(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用爆發(fā)領域。

  鋁合金的綜合性能使其成為人形機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)化實現與部分鋼材相當的強度。例如,7系航空鋁(7075-T6)的比強度(強度/密度比)可達200 MPa/(g/cm3),優(yōu)于多數工程塑料,且在散熱性、電磁屏蔽性方面表現優(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%,同時通過拓撲優(yōu)化設計保持結構剛性;波士頓動力的Atlas機器人則使用高強度鋁材打造膝關節(jié)傳動部件,以應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,利用鋁的高導熱系數(約200 W/m·K)實現高效熱管理。

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

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

  地方層面,上海市于2024年11月設立20億元專項基金,支持人形機器人核心材料(含高性能鋁材)的研發(fā)及產業(yè)化。

  學術領域,哈爾濱工業(yè)大學與中鋁研究院聯(lián)合開發(fā)的“仿生蜂窩鋁結構”于2025年1月通過驗證,該結構可使機器人軀干減重30%的同時提升抗彎剛度40%,相關成果已進入專利產業(yè)化階段。

  根據高工機器人研究所(GGII)數據,2024年全球人形機器人用鋁量約為1.2萬噸,市場規(guī)模達18億元。假設單臺人形機器人鋁材用量為20-25kg(占整機重量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,對應市場規(guī)模約150億-180億元,年復合增長率達45%。

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

  當人形機器人以每年超60%的速度迭代時,鋁憑借其成熟的產業(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。據頭豹研究院預測,2025-2028年,中國機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)的技術突破將成為關鍵勝負手。

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