ह्युमनॉइड रोबोट्स प्रयोगशाळेतून व्यावसायिक मोठ्या प्रमाणात उत्पादनाकडे वळले आहेत आणि हलके आणि संरचनात्मक ताकद संतुलित करणे हे एक प्रमुख आव्हान बनले आहे.

 
हलके, उच्च शक्ती आणि गंज प्रतिकार यांचे मिश्रण असलेले धातूचे साहित्य म्हणून, अॅल्युमिनियम सांधे, सांगाडे, ट्रान्समिशन सिस्टम आणि ह्युमनॉइड रोबोट्सच्या कवच यासारख्या प्रमुख भागांमध्ये मोठ्या प्रमाणात प्रवेश साध्य करत आहे.

 
२०२४ च्या अखेरीस, जागतिक मागणीअॅल्युमिनियम मिश्रधातूह्युमनॉइड रोबोट उद्योगात वर्षानुवर्षे ६२% वाढ झाली आहे, जे नवीन ऊर्जा वाहनांनंतर अॅल्युमिनियम अनुप्रयोगांसाठी आणखी एक स्फोटक क्षेत्र बनले आहे.

 
अॅल्युमिनियम मिश्रधातूच्या व्यापक कामगिरीमुळे ते ह्युमनॉइड रोबोट्ससाठी पसंतीचे धातूचे साहित्य बनते. त्याची घनता स्टीलच्या फक्त एक तृतीयांश आहे, परंतु ते मिश्रधातू गुणोत्तर आणि प्रक्रिया ऑप्टिमायझेशनद्वारे काही स्टीलशी तुलना करता येणारी ताकद मिळवू शकते. उदाहरणार्थ, ७ मालिका एव्हिएशन अॅल्युमिनियम (७०७५-टी६) ची विशिष्ट ताकद (शक्ती/घनता गुणोत्तर) २०० एमपीए/(ग्रॅम/सेमी ³) पर्यंत पोहोचू शकते, जी बहुतेक अभियांत्रिकी प्लास्टिकपेक्षा श्रेष्ठ आहे आणि उष्णता नष्ट करणे आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक शिल्डिंगमध्ये चांगली कामगिरी करते.

 
टेस्ला ऑप्टिमस-जेन२ च्या पुनरावृत्तीमध्ये, त्याच्या अंगाचा सांगाडा अॅल्युमिनियम मॅग्नेशियम मिश्रधातू वापरून १५% ने कमी केला जातो, तर टोपोलॉजी ऑप्टिमायझेशन डिझाइनद्वारे स्ट्रक्चरल कडकपणा राखला जातो; बोस्टन डायनॅमिक्सचा अॅटलस रोबोट उच्च-फ्रिक्वेन्सी जंपच्या प्रभावाचा सामना करण्यासाठी गुडघ्याच्या सांध्यातील ट्रान्समिशन घटक तयार करण्यासाठी उच्च-शक्तीच्या अॅल्युमिनियमचा वापर करतो. याव्यतिरिक्त, युबिक्विटस वॉकर एक्सची कूलिंग सिस्टम डाय कास्ट अॅल्युमिनियम शेलचा अवलंब करते, जी कार्यक्षम थर्मल व्यवस्थापन साध्य करण्यासाठी अॅल्युमिनियमची उच्च थर्मल चालकता (सुमारे २०० W/m · K) वापरते.
सध्या, ह्युमनॉइड रोबोट्सच्या क्षेत्रात अॅल्युमिनियमची तांत्रिक पुनरावृत्ती वेगाने वाढत आहे आणि उद्योग साखळीच्या विविध दुव्यांमध्ये अनेक प्रगती समोर आल्या आहेत:

१. उच्च-शक्तीची कामगिरीतील झेपअॅल्युमिनियम धातूंचे मिश्रणसाहित्य
सप्टेंबर २०२४ मध्ये ४५०MPa च्या तन्य शक्तीसह अॅल्युमिनियम सिलिकॉन मिश्र धातुच्या प्रकाशनानंतर, लिझोंग ग्रुप (३००४२८) ने जानेवारी २०२५ मध्ये रोबोट्ससाठी विशेषतः डिझाइन केलेल्या त्यांच्या ७xxx मालिकेतील अॅल्युमिनियम मिश्र धातुसाठी एरोस्पेस ग्रेड प्रमाणपत्र प्राप्त केले आहे. या सामग्रीने ५% वाढ दर राखून मायक्रोअलॉयिंग तंत्रज्ञानाद्वारे त्याची उत्पन्न शक्ती ५८०MPa पर्यंत वाढवली आहे आणि पारंपारिक टायटॅनियम मिश्र धातु सोल्यूशन्सच्या तुलनेत ३२% वजन कमी करून फूरियर इंटेलिजन्सच्या बायोमिमेटिक गुडघा संयुक्त मॉड्यूलवर यशस्वीरित्या लागू केले आहे. मिंगताई अॅल्युमिनियम इंडस्ट्री (६०१६७७) द्वारे विकसित केलेले ऑल अॅल्युमिनियम कॉलम बॉडी मटेरियल रेडिएटर अॅल्युमिनियम मटेरियलची थर्मल चालकता २४०W/(m · K) पर्यंत वाढवण्यासाठी स्प्रे डिपॉझिशन फॉर्मिंग तंत्रज्ञानाचा अवलंब करते आणि युशु टेक्नॉलॉजीच्या H1 ह्युमनॉइड रोबोटसाठी ड्राइव्ह सिस्टम म्हणून मोठ्या प्रमाणात पुरवले गेले आहे.

 
२. एकात्मिक डाय-कास्टिंग तंत्रज्ञानात औद्योगिक स्तरावरील प्रगती
वेनकन कॉर्पोरेशन (603348) ने त्यांच्या चोंगकिंग बेसवर सुरू केलेल्या जगातील पहिल्या 9800T टू प्लेट सुपर डाय-कास्टिंग उत्पादन लाइनने ह्युमनॉइड रोबोट सांगाड्यांचे उत्पादन चक्र 72 तासांवरून 18 तासांपर्यंत कमी केले आहे. त्यांनी विकसित केलेल्या बायोमिमेटिक स्पाइन स्केलेटन घटकाला टोपोलॉजी डिझाइनद्वारे ऑप्टिमाइझ केले गेले आहे, वेल्डिंग पॉइंट्स 72% ने कमी केले आहेत, 800MPa ची स्ट्रक्चरल ताकद प्राप्त केली आहे आणि 95% पेक्षा जास्त उत्पन्न दर राखला आहे. या तंत्रज्ञानाला उत्तर अमेरिकन ग्राहकांकडून ऑर्डर मिळाल्या आहेत आणि मेक्सिकोमधील एक कारखाना सध्या बांधकामाधीन आहे. ग्वांगडोंग होंगटू (002101) ने फक्त 1.2 मिमीच्या भिंतीची जाडी असलेले पातळ-भिंतीचे डाय कास्ट अॅल्युमिनियम शेल विकसित केले आहे परंतु 30kN प्रभाव प्रतिरोधकता प्राप्त केली आहे, जी उबर वॉकर X च्या छातीच्या संरक्षण संरचनेवर लागू केली जाते.

३. अचूक मशीनिंग आणि कार्यात्मक एकत्रीकरणातील नवोपक्रम
शांघाय जिओ टोंग विद्यापीठातील नॅशनल इंजिनिअरिंग सेंटर फॉर लाईट अलॉयजच्या सहकार्याने नानशान अॅल्युमिनियम इंडस्ट्री (600219) फेब्रुवारी 2025 मध्ये नॅनो रिइन्फोर्स्ड अॅल्युमिनियम आधारित कंपोझिट मटेरियल रिलीज करेल. सिलिकॉन कार्बाइड नॅनोपार्टिकल्स पसरवून, थर्मल एक्सपेंशन कोएन्शियंट 8 × 10 ⁻⁶/℃ पर्यंत कमी करून, सर्वो मोटर्सच्या असमान उष्णता विसर्जनामुळे होणारी अचूकता ड्रिफ्ट समस्या यशस्वीरित्या सोडवून हे मटेरियल मजबूत केले जाते. ते टेस्ला ऑप्टिमस जेन3 सप्लाय चेनमध्ये सादर केले गेले आहे. यिनबांग कंपनी लिमिटेड (300337) द्वारे विकसित केलेल्या अॅल्युमिनियम ग्राफीन कंपोझिट इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक शील्डिंग लेयरची 10GHz फ्रिक्वेन्सी बँडमध्ये 70dB ची शील्डिंग कार्यक्षमता आणि फक्त 0.25mm जाडी आहे, जी बोस्टन डायनॅमिक्स अॅटलसच्या हेड सेन्सर अॅरेवर लागू केली जाते.

 
४. पुनर्नवीनीकरण केलेल्या अॅल्युमिनियम तंत्रज्ञानाचा कमी कार्बन उत्सर्जनाचा विकास
अॅल्युमिनियम कॉर्पोरेशन ऑफ चायना (601600) ची नवीन बांधलेली इलेक्ट्रॉनिक ग्रेड रिसायकल अॅल्युमिनियम शुद्धीकरण उत्पादन लाइन 5ppm पेक्षा कमी कचरा अॅल्युमिनियममध्ये तांबे आणि लोह अशुद्धता सामग्री नियंत्रित करू शकते आणि उत्पादित रिसायकल अॅल्युमिनियमचा कार्बन फूटप्रिंट प्राथमिक अॅल्युमिनियमच्या तुलनेत 78% कमी करू शकते. हे तंत्रज्ञान EU च्या की कच्च्या मालाच्या कायद्याद्वारे प्रमाणित केले गेले आहे आणि 2025 च्या दुसऱ्या तिमाहीपासून झियुआन रोबोट्सना LCA (पूर्ण जीवनचक्र) अनुरूप अॅल्युमिनियम सामग्री पुरवण्याची अपेक्षा आहे.

५. आंतरविद्याशाखीय तंत्रज्ञानाचे एकत्रीकरण आणि अनुप्रयोग
एरोस्पेस लेव्हल परिस्थितीच्या विस्तारात, बीजिंग आयर्न मॅन टेक्नॉलॉजीने विकसित केलेल्या बायोमिमेटिक हनीकॉम्ब अॅल्युमिनियम स्ट्रक्चरची पडताळणी हार्बिन इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजीने केली आहे, ज्यामुळे द्विपाद रोबोटच्या धडाचे वजन 30% कमी झाले आहे आणि त्याची वाकण्याची कडकपणा 40% वाढली आहे. ही रचना 7075-T6 एव्हिएशन अॅल्युमिनियम स्वीकारते आणि बायोमिमेटिक डिझाइनद्वारे 12GPa · m ³/kg ची विशिष्ट कडकपणा प्राप्त करते. 2025 च्या चौथ्या तिमाहीत लाँच केलेल्या स्पेस स्टेशन देखभाल रोबोटसाठी याचा वापर करण्याची योजना आहे.

 
या तांत्रिक प्रगतीमुळे ह्युमनॉइड रोबोट्समध्ये अॅल्युमिनियमचा एक मशीन वापर २०२४ मध्ये २० किलो/युनिटवरून २०२५ मध्ये २८ किलो/युनिटपर्यंत पोहोचला आहे आणि हाय-एंड अॅल्युमिनियमचा प्रीमियम दर देखील १५% वरून ३५% पर्यंत वाढला आहे.

 
उद्योग आणि माहिती तंत्रज्ञान मंत्रालयाने "ह्युमनॉइड रोबोट उद्योगाच्या नाविन्यपूर्ण विकासावर मार्गदर्शक मते" लागू केल्याने, हलक्या वजनाच्या आणि कार्यात्मक एकत्रीकरणाच्या क्षेत्रात अॅल्युमिनियम सामग्रीच्या नवोपक्रमाला गती मिळेल. जुलै २०२४ मध्ये, उद्योग आणि माहिती तंत्रज्ञान मंत्रालयाने "ह्युमनॉइड रोबोट उद्योगाच्या नाविन्यपूर्ण विकासावर मार्गदर्शक मते" जारी केली, ज्यामध्ये "हलके वजनाचे साहित्य आणि अचूक उत्पादन प्रक्रिया तोडण्याचे" उद्दिष्ट स्पष्टपणे नमूद केले होते आणि प्रमुख संशोधन आणि विकास यादीमध्ये अॅल्युमिनियम मिश्र धातु अचूकता तयार करणारे तंत्रज्ञान समाविष्ट केले होते.

 
स्थानिक पातळीवर, शांघाय नोव्हेंबर २०२४ मध्ये २ अब्ज युआनचा एक विशेष निधी स्थापन करेल ज्यामुळे उच्च-कार्यक्षमता असलेल्या अॅल्युमिनियम सामग्रीसह ह्युमनॉइड रोबोट्ससाठी मुख्य सामग्रीच्या संशोधन आणि औद्योगिकीकरणाला पाठिंबा मिळेल.

 
शैक्षणिक क्षेत्रात, हार्बिन इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजी आणि चायना अॅल्युमिनियम रिसर्च इन्स्टिट्यूट यांनी संयुक्तपणे विकसित केलेल्या "बायोमिमेटिक हनीकॉम्ब अॅल्युमिनियम स्ट्रक्चर" ला जानेवारी २०२५ मध्ये मान्यता देण्यात आली. ही रचना रोबोटच्या धडाचे वजन ३०% कमी करू शकते तर वाकण्याची कडकपणा ४०% सुधारू शकते. संबंधित कामगिरी पेटंट औद्योगिकीकरणाच्या टप्प्यात प्रवेश केली आहे.

GGII इन्स्टिट्यूट ऑफ रोबोटिक्सच्या मते, २०२४ मध्ये ह्युमनॉइड रोबोट्ससाठी जागतिक अॅल्युमिनियमचा वापर अंदाजे १२००० टन असेल, ज्याची बाजारपेठ १.८ अब्ज युआन असेल. २०३० पर्यंत ५ दशलक्ष युनिट्सच्या अंदाजे जागतिक शिपमेंटच्या आधारे, एका ह्युमनॉइड रोबोटचा अॅल्युमिनियमचा वापर २०-२५ किलो (मशीनच्या एकूण वजनाच्या ३०% -४०%) असेल असे गृहीत धरले तर, अॅल्युमिनियमची मागणी १०००००-१२५००० टनांपर्यंत वाढेल, जी अंदाजे १५-१८ अब्ज युआनच्या बाजारपेठेच्या आकाराशी संबंधित असेल, ज्याचा चक्रवाढ वार्षिक विकास दर ४५% असेल.

 
किमतीच्या बाबतीत, २०२४ च्या दुसऱ्या सहामाहीपासून, रोबोट्ससाठी उच्च दर्जाच्या अॅल्युमिनियम मटेरियलचा प्रीमियम दर (जसे की एव्हिएशन ग्रेड अॅल्युमिनियम प्लेट्स आणि उच्च थर्मल चालकता डाय कास्ट अॅल्युमिनियम) १५% वरून ३०% पर्यंत वाढला आहे. काही कस्टमाइज्ड उत्पादनांची युनिट किंमत ८०००० युआन/टन पेक्षा जास्त आहे, जी औद्योगिक अॅल्युमिनियम मटेरियलच्या सरासरी किमतीपेक्षा (२२००० युआन/टन) लक्षणीयरीत्या जास्त आहे.

 
ह्युमनॉइड रोबोट्स दरवर्षी ६०% पेक्षा जास्त दराने पुनरावृत्ती होत असताना, अॅल्युमिनियम, त्याच्या परिपक्व औद्योगिक साखळीसह आणि सतत ऑप्टिमाइझ केलेल्या कामगिरीसह, पारंपारिक उत्पादनापासून उच्च मूल्यवर्धित ट्रॅककडे संक्रमण करत आहे. तोबाओ रिसर्च इन्स्टिट्यूटच्या मते, २०२५ ते २०२८ पर्यंत, रोबोट्ससाठी चीनच्या अॅल्युमिनियम बाजारपेठेचा जागतिक बाजारपेठेतील ४०% -५०% वाटा असेल आणि स्थानिक उद्योगांचे अचूक मोल्डिंग, पृष्ठभाग उपचार आणि इतर पैलूंमध्ये तांत्रिक प्रगती प्रमुख विजेते आणि तोटे ठरतील.