Τα ανθρωποειδή ρομπότ έχουν περάσει από το εργαστήριο στην εμπορική μαζική παραγωγή και η ισορροπία μεταξύ ελαφρού βάρους και δομικής αντοχής έχει γίνει μια βασική πρόκληση.

 
Ως μεταλλικό υλικό που συνδυάζει ελαφρύ βάρος, υψηλή αντοχή και αντοχή στη διάβρωση, το αλουμίνιο επιτυγχάνει διείσδυση μεγάλης κλίμακας σε βασικά μέρη όπως αρθρώσεις, σκελετούς, συστήματα μετάδοσης και κελύφη ανθρωποειδών ρομπότ.

 
Από το τέλος του 2024, η παγκόσμια ζήτηση γιακράματα αλουμινίουΣτη βιομηχανία ανθρωποειδών ρομπότ έχει σημειωθεί αύξηση 62% σε ετήσια βάση, αποτελώντας ένα ακόμη εκρηκτικό πεδίο για εφαρμογές αλουμινίου μετά τα νέα ενεργειακά οχήματα.

 
Η ολοκληρωμένη απόδοση του κράματος αλουμινίου το καθιστά το προτιμώμενο μεταλλικό υλικό για ανθρωποειδή ρομπότ. Η πυκνότητά του είναι μόνο το ένα τρίτο του χάλυβα, αλλά μπορεί να επιτύχει αντοχή συγκρίσιμη με κάποιο χάλυβα μέσω της αναλογίας κράματος και της βελτιστοποίησης της διαδικασίας. Για παράδειγμα, η ειδική αντοχή (λόγος αντοχής/πυκνότητας) του αλουμινίου αεροπορίας σειράς 7 (7075-T6) μπορεί να φτάσει τα 200 MPa/(g/cm³), η οποία είναι ανώτερη από τα περισσότερα πλαστικά μηχανικής, και έχει καλή απόδοση στην απαγωγή θερμότητας και την ηλεκτρομαγνητική θωράκιση.

 
Στην έκδοση Tesla Optimus-Gen2, ο σκελετός των άκρων μειώνεται κατά 15% χρησιμοποιώντας κράμα αλουμινίου-μαγνησίου, διατηρώντας παράλληλα τη δομική ακαμψία μέσω του σχεδιασμού βελτιστοποίησης της τοπολογίας. Το ρομπότ Atlas της Boston Dynamics χρησιμοποιεί αλουμίνιο υψηλής αντοχής για να δημιουργήσει εξαρτήματα μετάδοσης στις αρθρώσεις του γονάτου, τα οποία αντιμετωπίζουν την πρόσκρουση των υψίσυχνων άλμάτων. Επιπλέον, το σύστημα ψύξης του Ubiquitous Walker X υιοθετεί ένα κέλυφος από χυτό αλουμίνιο, το οποίο αξιοποιεί την υψηλή θερμική αγωγιμότητα του αλουμινίου (περίπου 200 W/m · K) για την επίτευξη αποτελεσματικής θερμικής διαχείρισης.
Επί του παρόντος, η τεχνολογική εξέλιξη του αλουμινίου στον τομέα των ανθρωποειδών ρομπότ συνεχίζει να επιταχύνεται και έχουν προκύψει πολλαπλές ανακαλύψεις σε διάφορους κρίκους της βιομηχανικής αλυσίδας:

1. Άλμα απόδοσης υψηλής αντοχήςκράμα αργιλίουυλικά
Μετά την κυκλοφορία του κράματος αλουμινίου-πυριτίου με αντοχή σε εφελκυσμό 450MPa τον Σεπτέμβριο του 2024, ο Όμιλος Lizhong (300428) έλαβε πιστοποίηση αεροδιαστημικής ποιότητας για το κράμα αλουμινίου σειράς 7xxx που έχει σχεδιαστεί ειδικά για ρομπότ τον Ιανουάριο του 2025. Αυτό το υλικό αύξησε το όριο διαρροής του στα 580MPa μέσω τεχνολογίας μικροκραματοποίησης διατηρώντας παράλληλα ρυθμό επιμήκυνσης 5% και εφαρμόστηκε με επιτυχία στη βιομιμητική μονάδα άρθρωσης γόνατος της Fourier Intelligence, μειώνοντας το βάρος κατά 32% σε σύγκριση με τις παραδοσιακές λύσεις κράματος τιτανίου. Το υλικό σώματος στήλης από αλουμίνιο που αναπτύχθηκε εξ ολοκλήρου από την Mingtai Aluminum Industry (601677) υιοθετεί τεχνολογία σχηματισμού εναπόθεσης ψεκασμού για την αύξηση της θερμικής αγωγιμότητας του υλικού αλουμινίου του ψυγείου στα 240W/(m · K) και έχει παραδοθεί χύμα ως σύστημα κίνησης για το ανθρωποειδές ρομπότ H1 της Yushu Technology.

 
2. Πρωτοποριακή βιομηχανική τεχνολογία χύτευσης υπό πίεση
Η πρώτη στον κόσμο γραμμή παραγωγής χύτευσης με υπερ-πίεση 9800T δύο πλακών, η οποία τέθηκε σε λειτουργία από την Wencan Corporation (603348) στη βάση της στο Chongqing, έχει συμπιέσει τον κύκλο κατασκευής σκελετών ανθρωποειδών ρομπότ από 72 ώρες σε 18 ώρες. Το βιομιμητικό στοιχείο του σκελετού της σπονδυλικής στήλης που ανέπτυξε έχει βελτιστοποιηθεί μέσω σχεδιασμού τοπολογίας, μειώνοντας τα σημεία συγκόλλησης κατά 72%, επιτυγχάνοντας δομική αντοχή 800MPa και διατηρώντας ρυθμό απόδοσης άνω του 95%. Αυτή η τεχνολογία έχει λάβει παραγγελίες από πελάτες της Βόρειας Αμερικής και ένα εργοστάσιο στο Μεξικό βρίσκεται υπό κατασκευή. Η Guangdong Hongtu (002101) έχει αναπτύξει ένα λεπτό τοίχωμα από χυτό αλουμίνιο με πάχος τοιχώματος μόνο 1,2 mm, αλλά επιτυγχάνοντας αντοχή σε κρούση 30 kN, το οποίο εφαρμόζεται στη δομή προστασίας θώρακα του Uber Walker X.

3. Καινοτομία στην κατεργασία ακριβείας και τη λειτουργική ολοκλήρωση
Η Nanshan Aluminum Industry (600219), σε συνεργασία με το Εθνικό Κέντρο Μηχανικής για Ελαφριά Κράματα στο Πανεπιστήμιο Shanghai Jiao Tong, θα κυκλοφορήσει σύνθετα υλικά με βάση το αλουμίνιο, ενισχυμένα με νανοενισχυμένο αλουμίνιο, τον Φεβρουάριο του 2025. Αυτό το υλικό ενισχύεται με διασπορά νανοσωματιδίων καρβιδίου του πυριτίου, μειώνοντας τον συντελεστή θερμικής διαστολής σε 8 × 10 ⁻⁶/℃, λύνοντας με επιτυχία το πρόβλημα της μετατόπισης ακρίβειας που προκαλείται από την ανομοιόμορφη απαγωγή θερμότητας των σερβοκινητήρων. Έχει εισαχθεί στην αλυσίδα εφοδιασμού του Tesla Optimus Gen3. Το στρώμα ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης από σύνθετο αλουμίνιο γραφένιο που αναπτύχθηκε από την Yinbang Co., Ltd. (300337) έχει απόδοση θωράκισης 70dB στη ζώνη συχνοτήτων των 10GHz και πάχος μόνο 0,25 mm, το οποίο εφαρμόζεται στη συστοιχία αισθητήρων κεφαλής του Boston Dynamics Atlas.

 
4. Επανάσταση στην τεχνολογία χαμηλών εκπομπών άνθρακα στην ανακυκλωμένη αλουμινίου
Η νεόκτιστη γραμμή παραγωγής καθαρισμού ανακυκλωμένου αλουμινίου ηλεκτρονικής ποιότητας της Aluminum Corporation of China (601600) μπορεί να ελέγχει την περιεκτικότητα σε προσμίξεις χαλκού και σιδήρου στα απόβλητα αλουμινίου κάτω από 5 ppm και να μειώνει το αποτύπωμα άνθρακα του παραγόμενου ανακυκλωμένου αλουμινίου κατά 78% σε σύγκριση με το πρωτογενές αλουμίνιο. Αυτή η τεχνολογία έχει πιστοποιηθεί από τον Νόμο περί Βασικών Πρώτων Υλών της ΕΕ και αναμένεται να προμηθεύει υλικά αλουμινίου που συμμορφώνονται με τον νόμο LCA (πλήρης κύκλος ζωής) στα ρομπότ Zhiyuan από το δεύτερο τρίμηνο του 2025.

5. Διακλαδική ενσωμάτωση και εφαρμογή τεχνολογίας
Στην επέκταση των σεναρίων αεροδιαστημικού επιπέδου, η βιομιμητική δομή αλουμινίου σε σχήμα κηρήθρας που αναπτύχθηκε από την Beijing Iron Man Technology έχει επαληθευτεί από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Harbin, μειώνοντας το βάρος του κορμού του δίποδου ρομπότ κατά 30% και αυξάνοντας την ακαμψία κάμψης κατά 40%. Η δομή υιοθετεί αλουμίνιο αεροπορίας 7075-T6 και επιτυγχάνει ειδική ακαμψία 12GPa · m³/kg μέσω βιομιμητικού σχεδιασμού. Σχεδιάζεται να χρησιμοποιηθεί για το ρομπότ συντήρησης του διαστημικού σταθμού που θα εκτοξευθεί το τέταρτο τρίμηνο του 2025.

 
Αυτές οι τεχνολογικές ανακαλύψεις οδηγούν τη χρήση αλουμινίου σε μία μόνο μηχανή σε ανθρωποειδή ρομπότ από 20 κιλά/μονάδα το 2024 σε 28 κιλά/μονάδα το 2025, ενώ η ασφαλιστική τιμή του αλουμινίου υψηλής ποιότητας έχει επίσης αυξηθεί από 15% σε 35%.

 
Με την εφαρμογή των «Κατευθυντήριων Γνώμων για την Καινοτόμο Ανάπτυξη της Βιομηχανίας Ανθρωποειδών Ρομπότ» από το Υπουργείο Βιομηχανίας και Τεχνολογίας Πληροφοριών, η καινοτομία των υλικών αλουμινίου στους τομείς της ελαφριάς και λειτουργικής ολοκλήρωσης θα συνεχίσει να επιταχύνεται. Τον Ιούλιο του 2024, το Υπουργείο Βιομηχανίας και Τεχνολογίας Πληροφοριών εξέδωσε τις «Κατευθυντήριες Γνώμες για την Καινοτόμο Ανάπτυξη της Βιομηχανίας Ανθρωποειδών Ρομπότ», οι οποίες δήλωναν σαφώς τον στόχο της «διάσπασης των ελαφρών υλικών και των διαδικασιών ακριβείας κατασκευής» και συμπεριέλαβαν την τεχνολογία ακριβείας διαμόρφωσης κραμάτων αλουμινίου στον βασικό κατάλογο έρευνας και ανάπτυξης.

 
Σε τοπικό επίπεδο, η Σαγκάη θα δημιουργήσει ένα ειδικό ταμείο ύψους 2 δισεκατομμυρίων γιουάν τον Νοέμβριο του 2024 για την υποστήριξη της έρευνας και της βιομηχανοποίησης βασικών υλικών για ανθρωποειδή ρομπότ, συμπεριλαμβανομένων υλικών αλουμινίου υψηλής απόδοσης.

 
Στον ακαδημαϊκό τομέα, η «βιομιμητική δομή αλουμινίου με κυψελοειδή δομή» που αναπτύχθηκε από κοινού από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Χαρμπίν και το Ινστιτούτο Έρευνας Αλουμινίου της Κίνας επικυρώθηκε τον Ιανουάριο του 2025. Αυτή η δομή μπορεί να μειώσει το βάρος του κορμού του ρομπότ κατά 30%, βελτιώνοντας παράλληλα την ακαμψία κάμψης κατά 40%. Τα σχετικά επιτεύγματα έχουν εισέλθει στο στάδιο της βιομηχανοποίησης με διπλώματα ευρεσιτεχνίας.

Σύμφωνα με το Ινστιτούτο Ρομποτικής GGII, η παγκόσμια κατανάλωση αλουμινίου για ανθρωποειδή ρομπότ θα είναι περίπου 12.000 τόνοι το 2024, με μέγεθος αγοράς 1,8 δισεκατομμύρια γιουάν. Υποθέτοντας ότι η κατανάλωση αλουμινίου ενός μόνο ανθρωποειδούς ρομπότ είναι 20-25 κιλά (που αντιπροσωπεύουν το 30%-40% του συνολικού βάρους της μηχανής), με βάση την εκτιμώμενη παγκόσμια αποστολή 5 εκατομμυρίων μονάδων έως το 2030, η ζήτηση για αλουμίνιο θα ανέλθει σε 1.0000-1.25.000 τόνους, που αντιστοιχεί σε μέγεθος αγοράς περίπου 15-18 δισεκατομμυρίων γιουάν, με σύνθετο ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης 45%.

 
Όσον αφορά την τιμή, από το δεύτερο εξάμηνο του 2024, η τιμή πριμοδότησης των υλικών αλουμινίου υψηλής ποιότητας για ρομπότ (όπως πλάκες αλουμινίου αεροπορικής ποιότητας και χυτό αλουμίνιο υψηλής θερμικής αγωγιμότητας) έχει αυξηθεί από 15% σε 30%. Η τιμή μονάδας ορισμένων εξατομικευμένων προϊόντων υπερβαίνει τα 80.000 γιουάν/τόνο, σημαντικά υψηλότερη από τη μέση τιμή των βιομηχανικών υλικών αλουμινίου (22.000 γιουάν/τόνο).

 
Καθώς τα ανθρωποειδή ρομπότ επαναλαμβάνονται με ρυθμό άνω του 60% ετησίως, το αλουμίνιο, με την ώριμη βιομηχανική του αλυσίδα και τη συνεχώς βελτιστοποιημένη απόδοσή του, μεταβαίνει από την παραδοσιακή κατασκευή στην υψηλή προστιθέμενη αξία. Σύμφωνα με το Ινστιτούτο Έρευνας Toubao, από το 2025 έως το 2028, η αγορά αλουμινίου της Κίνας για ρομπότ θα αντιπροσωπεύει το 40% -50% του παγκόσμιου μεριδίου αγοράς, και οι τεχνολογικές καινοτομίες των τοπικών επιχειρήσεων στη χύτευση ακριβείας, την επεξεργασία επιφανειών και άλλες πτυχές θα αποτελέσουν τους βασικούς νικητές και ηττημένους.