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《機器人輕量化深度報告:機器人輕量化大勢所趨,鎂合金 & PEEK 材料加速應用》聚焦人形機器人輕量化核心需求,深入剖析鎂合金與 PEEK 兩種關(guān)鍵材料的技術(shù)優(yōu)勢、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展及市場(chǎng)潛力,為行業(yè)發(fā)展與投資決策提供清晰指引。
一、機器人輕量化:核心價(jià)值與發(fā)展態(tài)勢
(一)輕量化的核心意義
輕量化是在滿(mǎn)足功能與性能要求的前提下,通過(guò)結構優(yōu)化、材料升J與工藝改進(jìn)減輕機器人重量,其核心價(jià)值體現在兩大維度:一是提升續航能力,類(lèi)比新能源汽車(chē)減重 10% 可提升 7% 續航的規律,機器人輕量化能顯著(zhù)延長(cháng)運行時(shí)間,如天工 Ultra 采用碳纖維減重后在機器人半程馬拉松挑戰賽中奪冠;二是加快動(dòng)態(tài)響應速度,減重可降低關(guān)節轉動(dòng)慣量,減少電機加速減速所需扭矩,使運動(dòng)更敏捷。
(二)行業(yè)發(fā)展趨勢
主流機器人廠(chǎng)商已將輕量化作為迭代核心,產(chǎn)品演進(jìn)普遍伴隨重量下降:Tesla Optimus 從 Gen1 的 73kg 降至 Gen2 的 63kg,優(yōu)必選 Walker C 較 Walker X 減重 31.7%,智元靈犀 X1 降至 33kg。當前輕量化材料以鋁合金、鎂合金、碳纖維及 PEEK 為主,但單一材料難以兼顧強度、剛性、成本與工藝,未來(lái)多材料協(xié)同應用、按功能分區優(yōu)化將成為主流趨勢。
二、鎂合金:成本與工藝突破下的滲透率提升
(一)性能優(yōu)勢與歷史瓶頸
鎂合金密度僅為鋁合金的 2/3,比強度、減震性、電磁屏蔽性及壓鑄性能更優(yōu),尤其適配輕量化與吸能性需求高的結構件。此前其工業(yè)化落地受三大因素制約:成本上,2021 年前鎂鋁價(jià)格比長(cháng)期高于 1.5,性?xún)r(jià)比不足;工藝上,熔點(diǎn)低、易氧化,傳統壓鑄安全性差;耐蝕性較弱,需額外表面處理。
(二)突破路徑與產(chǎn)業(yè)進(jìn)展
成本優(yōu)化:近年鎂價(jià)下行使鎂鋁比降至接近 1.0,價(jià)格壓力顯著(zhù)緩解。
工藝革新:半固態(tài)鎂合金壓鑄技術(shù)實(shí)現突破,相比傳統工藝更安全(密閉成型避免燃燒)、環(huán)保(無(wú)需 SF6 保護氣)、缺陷少(層流填充減少氣孔)、力學(xué)性能優(yōu)(晶粒細。┣夷芎牡停ń禍 100-150℃,能耗降 50%)。伊之密、海天金屬、力勁集團等頭部企業(yè)已推出專(zhuān)用設備,星源卓鎂、博奧鎂鋁等企業(yè)已實(shí)現規;瘧。
場(chǎng)景落地
:在汽車(chē)領(lǐng)域,ZG單車(chē)鎂合金用量從 2022 年 6kg 增至 2024 年 12kg,2030 年目標達 45kg;在機器人領(lǐng)域,寶武鎂業(yè)與埃斯頓聯(lián)合發(fā)布的鎂合金工業(yè)機器人減重 11%、節拍提升 5%、能耗降低 10%,其蓋板、底座等結構件已具備量產(chǎn)潛力
(三)重點(diǎn)企業(yè)布局
旭升集團、寶武鎂業(yè)、星源卓鎂等企業(yè)已深耕鎂合金壓鑄領(lǐng)域,寶武鎂業(yè) 2024 年鎂合金收入超 24 億元,星源卓鎂鎂合金業(yè)務(wù)占比達 42.8%,且均在機器人關(guān)節殼體、結構連接件等領(lǐng)域積極布局。
三、PEEK 材料:核心關(guān)節的高性能之選
(一)性能特性與替代價(jià)值
PEEK(聚醚醚酮)具備優(yōu)異的機械性能、耐熱性、阻燃性、耐磨性與耐腐蝕性,比強度遠高于鋼和鋁合金,在滿(mǎn)足強度要求的同時(shí)可大幅減重,且絕緣性與耐化學(xué)性更優(yōu)。作為 “以塑代鋼” 的關(guān)鍵材料,其在機器人核心關(guān)節、絕緣部件及復雜結構件中具備不可替代性。
(二)產(chǎn)業(yè)鏈與市場(chǎng)格局
產(chǎn)業(yè)鏈結構 :核心原料為氟酮(成本占比 50%)與對苯二酚,經(jīng)聚合、改性、加工后形成純樹(shù)脂或復合改性樹(shù)脂,Z終應用于多領(lǐng)域制品。氟酮產(chǎn)能集中于ZG,新瀚新材、中欣氟材、營(yíng)口興福等企業(yè)占據主導。
市場(chǎng)供需 : PEEK 消費穩步增長(cháng),2022 年歐洲、ZG、北美分別占比 37.0%、25.8%、23.1%;ZG市場(chǎng)增速迅猛,2012-2021 年 CAGR 達 42.84%。供給端呈現 “一超多強” 格局,英國威格斯占 60% 產(chǎn)能,國內中研股份、鵬孚隆等企業(yè)加速?lài)a(chǎn)替代,推動(dòng)價(jià)格從 2017 年的 500 元 / 公斤降至 2024 年的 300 元 / 公斤。
(三)機器人領(lǐng)域應用潛力
人形機器人的崛起為 PEEK 打開(kāi)增量市場(chǎng),預計 2025-2035 年人形機器人新增需求將從 2.5 萬(wàn)臺增至 1165 萬(wàn)臺,PEEK 單價(jià)降至 200 元 /kg,單臺用量提升至 15kg,2035 年機器人用 PEEK 市場(chǎng)規模有望達 350 億元。中研股份(國內Z大 PEEK 生產(chǎn)商)、沃特股份(全產(chǎn)業(yè)鏈布局)、新瀚新材(氟酮核心供應商)等企業(yè)已具備技術(shù)與產(chǎn)能優(yōu)勢。
四、投資建議與風(fēng)險提示
(一)投資方向
鎂合金壓鑄領(lǐng)域:建議關(guān)注旭升集團、寶武鎂業(yè)、星源卓鎂;
PEEK 材料領(lǐng)域:建議關(guān)注中研股份、沃特股份、新瀚新材、中欣氟材。
(二)風(fēng)險提示
人形機器人量產(chǎn)不及預期,導致輕量化材料需求增長(cháng)放緩;
PEEK 材料受技術(shù)壁壘、原料價(jià)格等因素制約,降本進(jìn)程不及預期;
宏觀(guān)經(jīng)濟波動(dòng)影響機器人產(chǎn)業(yè)化初期的投資與需求釋放。
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