Roboty humanoidalne przeszły z laboratoriów do masowej produkcji komercyjnej, a znalezienie równowagi między lekkością a wytrzymałością konstrukcji stało się kluczowym wyzwaniem.

 
Aluminium, jako materiał metalowy łączący lekkość, wysoką wytrzymałość i odporność na korozję, jest coraz częściej stosowane w takich kluczowych częściach jak stawy, szkielety, układy przeniesienia napędu i powłoki robotów humanoidalnych.

 
Na koniec 2024 roku światowy popyt nastopy aluminiumw branży robotów humanoidalnych wzrosła o 62% rok do roku, stając się kolejnym obszarem zainteresowania zastosowań aluminium po nowych pojazdach energetycznych.

 
Kompleksowa wydajność stopu aluminium sprawia, że ​​jest to preferowany materiał metalowy dla robotów humanoidalnych. Jego gęstość stanowi zaledwie jedną trzecią gęstości stali, ale może osiągnąć wytrzymałość porównywalną do niektórych stali dzięki stosunkowi stopu i optymalizacji procesu. Na przykład wytrzymałość właściwa (stosunek wytrzymałości do gęstości) aluminium lotniczego serii 7 (7075-T6) może osiągnąć 200 MPa/(g/cm ³), co jest lepsze od większości tworzyw sztucznych stosowanych w inżynierii, i dobrze sprawdza się w rozpraszaniu ciepła i ekranowaniu elektromagnetycznym.

 
W iteracji Tesla Optimus-Gen2 szkielet kończyn został zredukowany o 15% przy użyciu stopu aluminium i magnezu, przy jednoczesnym zachowaniu sztywności strukturalnej dzięki projektowaniu optymalizacji topologii; robot Atlas firmy Boston Dynamics wykorzystuje aluminium o wysokiej wytrzymałości do tworzenia elementów transmisyjnych stawu kolanowego, aby poradzić sobie z uderzeniami skoków o wysokiej częstotliwości. Ponadto system chłodzenia Ubiquitous Walker X przyjmuje odlewaną ciśnieniowo aluminiową obudowę, która wykorzystuje wysoką przewodność cieplną aluminium (około 200 W/m · K) w celu osiągnięcia wydajnego zarządzania temperaturą.
Obecnie rozwój technologiczny aluminium w dziedzinie robotów humanoidalnych nadal przyspiesza, a w różnych ogniwach łańcucha przemysłowego pojawiło się wiele przełomowych rozwiązań:

1. Skok wydajnościowy o dużej wytrzymałościstop aluminiumprzybory
Po wprowadzeniu na rynek stopu aluminium krzemowego o wytrzymałości na rozciąganie 450 MPa we wrześniu 2024 r. Lizhong Group (300428) uzyskała certyfikat klasy lotniczej dla swojego stopu aluminium serii 7xxx specjalnie zaprojektowanego dla robotów w styczniu 2025 r. Materiał ten zwiększył swoją granicę plastyczności do 580 MPa dzięki technologii mikrostopów przy jednoczesnym zachowaniu 5% współczynnika wydłużenia i został pomyślnie zastosowany w biomimetycznym module stawu kolanowego Fourier Intelligence, zmniejszając wagę o 32% w porównaniu z tradycyjnymi rozwiązaniami ze stopu tytanu. Całkowicie aluminiowy materiał korpusu kolumny opracowany przez Mingtai Aluminum Industry (601677) przyjmuje technologię formowania natryskowego w celu zwiększenia przewodności cieplnej aluminiowego materiału chłodnicy do 240 W/(m · K) i został dostarczony luzem jako układ napędowy humanoidalnego robota H1 firmy Yushu Technology.

 
2. Przełom na poziomie przemysłowym w zintegrowanej technologii odlewania ciśnieniowego
Pierwsza na świecie linia produkcyjna superodlewania ciśnieniowego 9800T z dwiema płytami, uruchomiona przez Wencan Corporation (603348) w jej siedzibie w Chongqing, skróciła cykl produkcyjny szkieletów robotów humanoidalnych z 72 do 18 godzin. Opracowany przez nią biomimetyczny komponent szkieletu kręgosłupa został zoptymalizowany poprzez projekt topologii, redukując punkty spawania o 72%, osiągając wytrzymałość strukturalną 800 MPa i utrzymując współczynnik wydajności ponad 95%. Ta technologia otrzymała zamówienia od klientów z Ameryki Północnej, a fabryka w Meksyku jest obecnie w budowie. Guangdong Hongtu (002101) opracował cienkościenną odlewaną ciśnieniowo aluminiową powłokę o grubości ścianki zaledwie 1,2 mm, ale osiągającą odporność na uderzenia 30 kN, która jest stosowana w konstrukcji ochrony klatki piersiowej Uber Walker X.

3. Innowacja w precyzyjnej obróbce i integracji funkcjonalnej
Nanshan Aluminum Industry (600219), we współpracy z National Engineering Center for Light Alloys na Uniwersytecie Jiao Tong w Szanghaju, wypuści na rynek materiały kompozytowe na bazie aluminium wzmocnione nano w lutym 2025 r. Materiał ten jest wzmacniany przez rozproszenie nanocząstek węglika krzemu, co zmniejsza współczynnik rozszerzalności cieplnej do 8 × 10 ⁻⁶/℃, skutecznie rozwiązując problem dryfu dokładności spowodowany nierównomiernym rozpraszaniem ciepła przez silniki serwo. Został on wprowadzony do łańcucha dostaw Tesla Optimus Gen3. Kompozytowa warstwa ekranująca elektromagnetycznie z aluminium i grafenu opracowana przez Yinbang Co., Ltd. (300337) ma wydajność ekranowania 70 dB w paśmie częstotliwości 10 GHz i grubość zaledwie 0,25 mm, która jest stosowana w matrycy czujników głowicy Boston Dynamics Atlas.

 
4. Przełom w technologii recyklingu aluminium i niskiej emisji dwutlenku węgla
Nowo wybudowana linia produkcyjna do oczyszczania aluminium z recyklingu klasy elektronicznej firmy Aluminum Corporation of China (601600) może kontrolować zawartość miedzi i żelaza w odpadach aluminiowych poniżej 5 ppm i zmniejszyć ślad węglowy wyprodukowanego aluminium z recyklingu o 78% w porównaniu z aluminium pierwotnym. Technologia ta została certyfikowana przez ustawę UE o kluczowych surowcach i oczekuje się, że będzie dostarczać materiały aluminiowe zgodne z LCA (pełny cykl życia) do robotów Zhiyuan od drugiego kwartału 2025 r.

5. Integracja i zastosowanie technologii interdyscyplinarnych
W ramach rozszerzenia scenariuszy na poziomie lotniczym, biomimetyczna struktura plastra miodu z aluminium opracowana przez Beijing Iron Man Technology została zweryfikowana przez Harbin Institute of Technology, zmniejszając wagę tułowia dwunożnego robota o 30% i zwiększając jego sztywność zginania o 40%. Struktura przyjmuje aluminium lotnicze 7075-T6 i osiąga sztywność właściwą 12 GPa · m ³/kg dzięki biomimetycznej konstrukcji. Planuje się jej użycie w robocie konserwacyjnym stacji kosmicznej, który zostanie uruchomiony w czwartym kwartale 2025 r.

 
Te przełomy technologiczne powodują, że zużycie aluminium w pojedynczych robotach humanoidalnych wzrasta z 20 kg/sztukę w 2024 r. do 28 kg/sztukę w 2025 r., a stawka za wysokiej jakości aluminium wzrosła z 15% do 35%.

 
Dzięki wdrożeniu „Opinii przewodnich w sprawie innowacyjnego rozwoju przemysłu robotów humanoidalnych” przez Ministerstwo Przemysłu i Technologii Informacyjnych, innowacyjność materiałów aluminiowych w dziedzinie lekkiej i funkcjonalnej integracji będzie nadal przyspieszać. W lipcu 2024 r. Ministerstwo Przemysłu i Technologii Informacyjnych wydało „Opinie przewodnie w sprawie innowacyjnego rozwoju przemysłu robotów humanoidalnych”, w których jasno określono cel „przełomu w zakresie lekkich materiałów i precyzyjnych procesów produkcyjnych” oraz uwzględniono technologię precyzyjnego formowania stopów aluminium na liście kluczowych badań i rozwoju.

 
Na szczeblu lokalnym w listopadzie 2024 r. Szanghaj utworzy specjalny fundusz w wysokości 2 miliardów juanów w celu wsparcia badań i industrializacji materiałów rdzeniowych dla robotów humanoidalnych, w tym wysokowydajnych materiałów aluminiowych.

 
W środowisku akademickim „biomimetyczna struktura plastra miodu aluminiowego” opracowana wspólnie przez Harbin Institute of Technology i China Aluminum Research Institute została zatwierdzona w styczniu 2025 r. Ta struktura może zmniejszyć wagę tułowia robota o 30%, jednocześnie poprawiając sztywność zginania o 40%. Powiązane osiągnięcia weszły w fazę industrializacji patentowej.

Według Instytutu Robotyki GGII, globalne zużycie aluminium na roboty humanoidalne wyniesie około 12 000 ton w 2024 r., przy wielkości rynku 1,8 miliarda juanów. Zakładając, że zużycie aluminium przez pojedynczego robota humanoidalnego wynosi 20-25 kg (co stanowi 30% -40% całkowitej masy maszyny), w oparciu o szacowaną globalną dostawę 5 milionów sztuk do 2030 r., popyt na aluminium wzrośnie do 100 000-125 000 ton, co odpowiada wielkości rynku około 15-18 miliardów juanów, przy skumulowanej rocznej stopie wzrostu wynoszącej 45%.

 
Jeśli chodzi o cenę, od drugiej połowy 2024 r. stawka premii za wysokiej jakości materiały aluminiowe dla robotów (takie jak płyty aluminiowe klasy lotniczej i odlewane aluminium o wysokiej przewodności cieplnej) wzrosła z 15% do 30%. Cena jednostkowa niektórych produktów niestandardowych przekracza 80 000 juanów/tonę, co jest znacznie więcej niż średnia cena przemysłowych materiałów aluminiowych (22 000 juanów/tonę).

 
Ponieważ roboty humanoidalne iterują w tempie ponad 60% rocznie, aluminium, ze swoim dojrzałym łańcuchem przemysłowym i stale optymalizowaną wydajnością, przechodzi z tradycyjnej produkcji na ścieżkę o wysokiej wartości dodanej. Według Toubao Research Institute, od 2025 do 2028 r. chiński rynek aluminium dla robotów będzie stanowił 40%–50% globalnego udziału w rynku, a przełomy technologiczne lokalnych przedsiębiorstw w zakresie precyzyjnego formowania, obróbki powierzchni i innych aspektów staną się kluczowymi zwycięzcami i przegranymi.