רובוטים הומנואידים עברו מהמעבדה לייצור המוני מסחרי, ואיזון בין משקל קל וחוזק מבני הפך לאתגר מרכזי.

 
כחומר מתכתי המשלב קל משקל, חוזק גבוה ועמידות בפני קורוזיה, אלומיניום משיג חדירה בקנה מידה גדול לחלקים מרכזיים כגון מפרקים, שלדים, מערכות תמסורת וקונכיות של רובוטים דמויי אדם.

 
נכון לסוף שנת 2024, הביקוש העולמי לסגסוגות אלומיניוםבתעשיית הרובוטים ההומנואידים זינקה ב-62% משנה לשנה, והפכה לתחום נפיץ נוסף עבור יישומי אלומיניום לאחר כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה.

 
הביצועים המקיפים של סגסוגת אלומיניום הופכים אותה לחומר המתכת המועדף עבור רובוטים דמויי אדם. צפיפותה היא רק שליש מזו של פלדה, אך היא יכולה להשיג חוזק דומה לחלק מהפלדות באמצעות יחס סגסוגת ואופטימיזציה של תהליכים. לדוגמה, החוזק הסגולי (יחס חוזק/צפיפות) של אלומיניום תעופתי מסדרה 7 (7075-T6) יכול להגיע ל-200 מגה פסקל/(גרם/סמ"ק), שהוא עדיף על רוב הפלסטיק ההנדסי, ומתפקד היטב בפיזור חום ובמיגון אלקטרומגנטי.

 
באיטרציה של Tesla Optimus-Gen2, שלד הגפיים שלו מצטמצם ב-15% באמצעות סגסוגת אלומיניום-מגנזיום, תוך שמירה על קשיחות מבנית באמצעות עיצוב אופטימיזציה של טופולוגיה; הרובוט Atlas של Boston Dynamics משתמש באלומיניום בעל חוזק גבוה כדי ליצור רכיבי תמסורת של מפרק הברך כדי להתמודד עם ההשפעה של קפיצות בתדירות גבוהה. בנוסף, מערכת הקירור של ה-Ubiquitous Walker X מאמצת מעטפת אלומיניום יצוק, המנצלת את המוליכות התרמית הגבוהה של אלומיניום (כ-200 W/m · K) כדי להשיג ניהול תרמי יעיל.
כיום, האיטרציה הטכנולוגית של אלומיניום בתחום הרובוטים ההומנואידים ממשיכה להאיץ, ופריצות דרך רבות צצו בחוליות שונות של שרשרת התעשייה:

1. קפיצת ביצועים של חוזק גבוהסגסוגת אלומיניוםחומרים
בעקבות השקת סגסוגת אלומיניום-סיליקון עם חוזק מתיחה של 450MPa בספטמבר 2024, קבוצת Lizhong (300428) קיבלה אישור בדרגת תעופה וחלל עבור סגסוגת האלומיניום מסדרת 7xxx שתוכננה במיוחד עבור רובוטים בינואר 2025. חומר זה הגדיל את חוזק הכניעה שלו ל-580MPa באמצעות טכנולוגיית מיקרו-סגסוגת תוך שמירה על קצב התארכות של 5%, והוא יושם בהצלחה במודול מפרק הברך הביומימטי של חברת Fourier Intelligence, תוך הפחתת משקל של 32% בהשוואה לפתרונות סגסוגת טיטניום מסורתיים. חומר גוף העמודה העשוי כולו מאלומיניום שפותח על ידי Mingtai Aluminum Industry (601677) מאמץ טכנולוגיית עיצוב בהתזה כדי להגדיל את המוליכות התרמית של חומר האלומיניום הרדיאטורי ל-240W/(m · K), וסופק בכמויות גדולות כמערכת הנעה לרובוט ההומנואידי H1 של Yushu Technology.

 
2. פריצת דרך ברמה תעשייתית בטכנולוגיית יציקה משולבת
קו הייצור הראשון בעולם ליציקת סופר-דיסטה דו-פלטית 9800T שהופעל על ידי תאגיד Wencan (603348) בבסיסו בצ'ונגצ'ינג, דחס את מחזור הייצור של שלדי רובוטים דמויי אדם מ-72 שעות ל-18 שעות. רכיב שלד עמוד השדרה הביומימטי שפותח על ידה עבר אופטימיזציה באמצעות תכנון טופולוגיה, מה שהפחית את נקודות הריתוך ב-72%, השיג חוזק מבני של 800MPa ושמר על שיעור תפוקה של מעל 95%. טכנולוגיה זו קיבלה הזמנות מלקוחות בצפון אמריקה ומפעל במקסיקו נמצא כעת בבנייה. גואנגדונג הונגטו (002101) פיתחה מעטפת אלומיניום יצוק בעלת דופן דקה בעובי דופן של 1.2 מ"מ בלבד אך השיגה עמידות בפני פגיעות של 30kN, המוחלת על מבנה ההגנה לחזה של Uber Walker X.

3. חדשנות בעיבוד שבבי מדויק ואינטגרציה פונקציונלית
תעשיית האלומיניום של Nanshan (600219), בשיתוף פעולה עם המרכז הלאומי להנדסה לסגסוגות קלות באוניברסיטת ג'יאו טונג בשנגחאי, תשחרר חומרים מרוכבים מבוססי אלומיניום מחוזק ננו בפברואר 2025. חומר זה מחוזק על ידי פיזור ננו-חלקיקי סיליקון קרביד, מה שמפחית את מקדם ההתפשטות התרמית ל-8 × 10⁻⁶/℃, ופותר בהצלחה את בעיית סחף הדיוק הנגרמת מפיזור חום לא אחיד של מנועי סרוו. הוא הוכנס לשרשרת האספקה ​​של Tesla Optimus Gen3. שכבת המיגון האלקטרומגנטית מאלומיניום גרפן מרוכב שפותחה על ידי Yinbang Co., Ltd. (300337) בעלת יעילות מיגון של 70dB בתחום התדרים של 10GHz ועובי של 0.25 מ"מ בלבד, המוחלת על מערך חיישני הראש של Boston Dynamics Atlas.

 
4. פריצת דרך דלת פחמן של טכנולוגיית אלומיניום ממוחזר
קו הייצור החדש לטיהור אלומיניום ממוחזר בדרגה אלקטרונית שנבנה על ידי תאגיד האלומיניום של סין (601600) יכול לשלוט בתכולת זיהומי הנחושת והברזל בפסולת אלומיניום מתחת ל-5ppm, ולהפחית את טביעת הרגל הפחמנית של האלומיניום הממוחזר המיוצר ב-78% בהשוואה לאלומיניום ראשוני. טכנולוגיה זו אושרה על ידי חוק חומרי הגלם המרכזיים של האיחוד האירופי וצפויה לספק חומרי אלומיניום תואמי LCA (מחזור חיים מלא) לרובוטים של Zhiyuan החל מהרבעון השני של 2025.

5. שילוב ויישום טכנולוגיות בין-תחומיות
בתרחישי הרחבה ברמת התעופה והחלל, מבנה האלומיניום הביומימטי בצורת חלת דבש שפותח על ידי חברת Beijing Iron Man Technology אומת על ידי המכון הטכנולוגי של חרבין, מה שמפחית את משקל פלג גופו של הרובוט הדו-רגלי ב-30% ומגדיל את קשיחות הכיפוף שלו ב-40%. המבנה מאמץ אלומיניום תעופתי 7075-T6 ומשיג קשיחות ספציפית של 12GPa · m³/kg באמצעות תכנון ביומימטי. הוא מתוכנן לשמש עבור רובוט תחזוקת תחנת החלל שישוגר ברבעון הרביעי של 2025.

 
פריצות דרך טכנולוגיות אלו מניעות את השימוש באלומיניום במכונה בודדת ברובוטים דמויי אדם מ-20 ק"ג ליחידה בשנת 2024 ל-28 ק"ג ליחידה בשנת 2025, וגם המחיר הגבוה של אלומיניום יוקרתי עלה מ-15% ל-35%.

 
עם יישום "חוות הדעת המנחות על פיתוח חדשני של תעשיית הרובוטים ההומנואידים" על ידי משרד התעשייה וטכנולוגיית המידע, החדשנות של חומרי אלומיניום בתחומי האינטגרציה הקלה והפונקציונלית תמשיך להאיץ. ביולי 2024, פרסם משרד התעשייה וטכנולוגיית המידע את "חוות הדעת המנחות על פיתוח חדשני של תעשיית הרובוטים ההומנואידים", אשר קבעו בבירור את המטרה של "פריצת דרך בחומרים קלים ותהליכי ייצור מדויקים", וכללו את טכנולוגיית עיצוב מדויק של סגסוגות אלומיניום ברשימת המחקר והפיתוח המרכזיים.

 
ברמה המקומית, שנגחאי תקים קרן מיוחדת בסך 2 מיליארד יואן בנובמבר 2024 לתמיכה במחקר ובתיעוש של חומרי ליבה לרובוטים דמויי אדם, כולל חומרי אלומיניום בעלי ביצועים גבוהים.

 
בתחום האקדמי, "מבנה האלומיניום הביומימטי בצורת חלת דבש" שפותח במשותף על ידי המכון הטכנולוגי של חרבין ומכון המחקר של אלומיניום בסין אושר בינואר 2025. מבנה זה יכול להפחית את משקל פלג הגוף העליון של הרובוט ב-30% תוך שיפור קשיחות הכיפוף ב-40%. ההישגים הנלווים נכנסו לשלב התיעוש של פטנטים.

על פי מכון הרובוטיקה GGII, צריכת האלומיניום העולמית עבור רובוטים דמויי אדם תעמוד על כ-12,000 טון בשנת 2024, עם גודל שוק של 1.8 מיליארד יואן. בהנחה שצריכת האלומיניום של רובוט דמוי אדם בודד היא 20-25 ק"ג (המהווים 30%-40% ממשקל המכונה הכולל), בהתבסס על המשלוח העולמי המשוער של 5 מיליון יחידות עד 2030, הביקוש לאלומיניום יטפס ל-100,000-125,000 טון, המקבילים לגודל שוק של כ-15-18 מיליארד יואן, עם קצב צמיחה שנתי מצטבר של 45%.

 
מבחינת מחיר, מאז המחצית השנייה של 2024, מחיר הפרמיה של חומרי אלומיניום יוקרתיים לרובוטים (כגון לוחות אלומיניום בדרגת תעופה ואלומיניום יצוק בעל מוליכות תרמית גבוהה) עלה מ-15% ל-30%. מחיר היחידה של חלק מהמוצרים המותאמים אישית עולה על 80,000 יואן/טון, גבוה משמעותית מהמחיר הממוצע של חומרי אלומיניום תעשייתיים (22,000 יואן/טון).

 
ככל שרובוטים אנושיים מתפתחים בקצב של מעל 60% בשנה, אלומיניום, עם שרשרת התעשייה הבוגרת והביצועים המותאמים באופן רציף, עובר מייצור מסורתי למסלול בעל ערך מוסף גבוה. על פי מכון המחקר טובאו, בין השנים 2025 ל-2028, שוק האלומיניום הסיני לרובוטים יהווה 40%-50% מנתח השוק העולמי, ופריצות הדרך הטכנולוגיות של ארגונים מקומיים בתחומי היציקה המדויקת, טיפולי פני השטח והיבטים אחרים יהפכו למנצחים ומפסידים מרכזיים.