Humanoide robotter er gået fra laboratoriet til kommerciel masseproduktion, og det er blevet en central udfordring at balancere letvægt og strukturel styrke.

 
Som et metalmateriale, der kombinerer letvægt, høj styrke og korrosionsbestandighed, opnår aluminium storskala penetration i nøgledele såsom led, skeletter, transmissionssystemer og skaller af humanoide robotter.

 
Ved udgangen af ​​2024 var den globale efterspørgsel efteraluminiumlegeringerI industrien for humanoide robotter er antallet steget med 62 % år-til-år og er blevet endnu et eksplosivt felt for aluminiumsapplikationer efter nye energikøretøjer.

 
Aluminiumlegeringens omfattende ydeevne gør den til det foretrukne metalmateriale til humanoide robotter. Dens densitet er kun en tredjedel af stål, men den kan opnå en styrke, der kan sammenlignes med noget stål gennem legeringsforhold og procesoptimering. For eksempel kan den specifikke styrke (styrke/densitetsforhold) for 7-serie flyaluminium (7075-T6) nå 200 MPa/(g/cm³), hvilket er bedre end de fleste tekniske plasttyper og fungerer godt til varmeafledning og elektromagnetisk afskærmning.

 
I den nye version af Tesla Optimus-Gen2 er dens lemmer reduceret med 15 % ved hjælp af en aluminium-magnesiumlegering, samtidig med at den strukturelle stivhed opretholdes gennem topologioptimeret design. Boston Dynamics' Atlas-robot bruger højstyrkealuminium til at skabe knæledstransmissionskomponenter, der kan håndtere stødet fra højfrekvente spring. Derudover anvender kølesystemet i Ubiquitous Walker X en støbt aluminiumskal, der udnytter aluminiums høje varmeledningsevne (ca. 200 W/m²K) til at opnå effektiv varmestyring.
I øjeblikket fortsætter den teknologiske iteration af aluminium inden for humanoide robotter med at accelerere, og der er opstået flere gennembrud i forskellige led i industrikæden:

1. Højstyrke med højere ydeevnealuminiumslegeringmaterialer
Efter lanceringen af ​​en aluminium-siliciumlegering med en trækstyrke på 450 MPa i september 2024, har Lizhong Group (300428) opnået luftfartscertificering for sin 7xxx-serie aluminiumlegering, der er specielt designet til robotter, i januar 2025. Dette materiale har øget sin flydespænding til 580 MPa gennem mikrolegeringsteknologi, samtidig med at det har opretholdt en forlængelse på 5%, og det er med succes blevet anvendt på Fourier Intelligences biomimetiske knæledsmodul, hvilket reducerer vægten med 32% sammenlignet med traditionelle titanlegeringsløsninger. Søjlehuset af ren aluminium, udviklet af Mingtai Aluminum Industry (601677), anvender sprøjtedeponeringsteknologi for at øge varmeledningsevnen af ​​radiatoraluminiummaterialet til 240 W/(m·K), og det er blevet leveret i bulk som drivsystem til Yushu Technologys H1 humanoide robot.

 
2. Gennembrud på industrielt niveau inden for integreret trykstøbeteknologi
Verdens første 9800T super-støbte produktionslinje med to plader, som Wencan Corporation (603348) har taget i brug på basen i Chongqing, har komprimeret produktionscyklussen for humanoide robotskeletter fra 72 timer til 18 timer. Den biomimetiske rygsøjlekomponent, som de har udviklet, er blevet optimeret gennem topologidesign, hvilket reducerer svejsepunkter med 72 %, opnår en strukturel styrke på 800 MPa og opretholder en udbytteprocent på over 95 %. Denne teknologi har modtaget ordrer fra nordamerikanske kunder, og en fabrik i Mexico er i øjeblikket under opførelse. Guangdong Hongtu (002101) har udviklet en tyndvægget støbt aluminiumskal med en vægtykkelse på kun 1,2 mm, men med en slagfasthed på 30 kN, som anvendes på brystbeskyttelsesstrukturen på Uber Walker X.

3. Innovation inden for præcisionsbearbejdning og funktionel integration
Nanshan Aluminum Industry (600219) vil i samarbejde med National Engineering Center for Light Alloys ved Shanghai Jiao Tong University lancere nanoforstærkede aluminiumbaserede kompositmaterialer i februar 2025. Dette materiale er forstærket ved at dispergere siliciumcarbid-nanopartikler, hvilket reducerer den termiske udvidelseskoefficient til 8 × 10⁻⁶/℃, hvilket med succes løser problemet med nøjagtighedsdrift forårsaget af ujævn varmeafledning fra servomotorer. Det er blevet introduceret i Tesla Optimus Gen3-forsyningskæden. Det elektromagnetiske afskærmningslag af aluminiumgrafenkomposit udviklet af Yinbang Co., Ltd. (300337) har en afskærmningseffektivitet på 70 dB i 10 GHz-frekvensbåndet og en tykkelse på kun 0,25 mm, som påføres hovedsensorarrayet på Boston Dynamics Atlas.

 
4. Gennembrud med lavt kulstofindhold inden for teknologi til genbrugsaluminium
Den nybyggede produktionslinje til rensning af elektronisk genbrugsaluminium fra Aluminum Corporation of China (601600) kan kontrollere indholdet af kobber- og jernurenheder i aluminiumaffald til under 5 ppm og reducere CO2-aftrykket af det producerede genbrugsaluminium med 78 % sammenlignet med primært aluminium. Denne teknologi er certificeret af EU's Key Raw Materials Act og forventes at levere LCA-kompatible aluminiummaterialer (fuld livscyklus) til Zhiyuan-robotter fra 2. kvartal 2025.

5. Tværfaglig teknologiintegration og -anvendelse
I forbindelse med udvidelsen af ​​scenarier inden for luftfart er den biomimetiske bikageformede aluminiumsstruktur, der er udviklet af Beijing Iron Man Technology, blevet verificeret af Harbin Institute of Technology. Dette reducerer vægten af ​​den tobenede robots torso med 30 % og øger dens bøjningsstivhed med 40 %. Strukturen anvender 7075-T6 luftfartsaluminium og opnår en specifik stivhed på 12 GPa · m³/kg gennem biomimetisk design. Den er planlagt til at blive brugt til vedligeholdelsesrobotten til rumstationer, der lanceres i 4. kvartal 2025.

 
Disse teknologiske gennembrud driver brugen af ​​aluminium i enkeltmaskiner i humanoide robotter fra 20 kg/enhed i 2024 til 28 kg/enhed i 2025, og premiumsatsen for high-end aluminium er også steget fra 15% til 35%.

 
Med implementeringen af ​​"Vejledende udtalelser om innovativ udvikling af humanoide robotindustrien" fra Ministeriet for Industri og Informationsteknologi vil innovationen af ​​aluminiummaterialer inden for letvægts- og funktionel integration fortsætte med at accelerere. I juli 2024 udstedte Ministeriet for Industri og Informationsteknologi "Vejledende udtalelser om innovativ udvikling af humanoide robotindustrien", som klart fastlagde målet om at "bryde igennem letvægtsmaterialer og præcisionsfremstillingsprocesser" og inkluderede præcisionsformningsteknologi til aluminiumlegering på listen over nøgleforsknings- og udviklingsopgaver.

 
På lokalt niveau vil Shanghai i november 2024 oprette en særlig fond på 2 milliarder yuan til støtte for forskning og industrialisering af kernematerialer til humanoide robotter, herunder højtydende aluminiummaterialer.

 
Inden for det akademiske område blev den "biomimetiske bikageformede aluminiumstruktur", der blev udviklet i fællesskab af Harbin Institute of Technology og China Aluminum Research Institute, valideret i januar 2025. Denne struktur kan reducere vægten af ​​robottens torso med 30 % og samtidig forbedre bøjningsstivheden med 40 %. De relaterede resultater er nu nået til stadiet af patentindustrialisering.

Ifølge GGII Institute of Robotics vil det globale aluminiumforbrug til humanoide robotter være cirka 12.000 tons i 2024, med en markedsstørrelse på 1,8 milliarder yuan. Hvis man antager, at aluminiumforbruget for en enkelt humanoid robot er 20-25 kg (svarende til 30% -40% af maskinens samlede vægt), vil efterspørgslen efter aluminium, baseret på den anslåede globale forsendelse på 5 millioner enheder inden 2030, stige til 100.000-125.000 tons, hvilket svarer til en markedsstørrelse på cirka 15-18 milliarder yuan, med en sammensat årlig vækstrate på 45%.

 
Prismæssigt er præmieprisen på avancerede aluminiumsmaterialer til robotter (såsom aluminiumsplader af flykvalitet og støbt aluminium med høj varmeledningsevne) steget fra 15 % til 30 % siden andet halvår af 2024. Enhedsprisen på nogle specialfremstillede produkter overstiger 80.000 yuan/ton, hvilket er betydeligt højere end gennemsnitsprisen på industrielle aluminiumsmaterialer (22.000 yuan/ton).

 
I takt med at menneskelignende robotter itererer med en hastighed på over 60 % om året, overgår aluminium, med sin modne industrikæde og kontinuerligt optimerede ydeevne, fra traditionel produktion til et spor med høj værditilvækst. Ifølge Toubao Research Institute vil Kinas aluminiummarked for robotter fra 2025 til 2028 tegne sig for 40 % -50 % af den globale markedsandel, og lokale virksomheders teknologiske gennembrud inden for præcisionsstøbning, overfladebehandling og andre aspekter vil blive vigtige vindere og tabere.