Roboții umanoizi au trecut de la producția de laborator la producția comercială de masă, iar echilibrarea greutății ușoare și a rezistenței structurale a devenit o provocare majoră.

 
Fiind un material metalic care combină greutatea redusă, rezistența ridicată și rezistența la coroziune, aluminiul atinge o penetrare pe scară largă în componente cheie, cum ar fi articulațiile, scheletele, sistemele de transmisie și carcasele roboților umanoizi.

 
La sfârșitul anului 2024, cererea globală pentrualiaje de aluminiuÎn industria roboților umanoizi, piața a crescut cu 62% față de anul precedent, devenind un alt domeniu exploziv pentru aplicațiile din aluminiu după vehiculele cu energie nouă.

 
Performanța complexă a aliajului de aluminiu îl face materialul metalic preferat pentru roboții umanoizi. Densitatea sa este doar o treime din cea a oțelului, dar poate atinge o rezistență comparabilă cu unele tipuri de oțel prin raportul de aliaj și optimizarea procesului. De exemplu, rezistența specifică (raportul rezistență/densitate) a aluminiului aeronautic din seria 7 (7075-T6) poate ajunge la 200 MPa/(g/cm³), ceea ce este superior majorității materialelor plastice inginerești și are performanțe bune în disiparea căldurii și ecranarea electromagnetică.

 
În iterația Tesla Optimus-Gen2, scheletul membrelor sale este redus cu 15% folosind un aliaj de aluminiu și magneziu, menținând în același timp rigiditatea structurală prin designul de optimizare a topologiei; robotul Atlas de la Boston Dynamics folosește aluminiu de înaltă rezistență pentru a crea componente de transmisie a articulației genunchiului pentru a face față impactului salturilor de înaltă frecvență. În plus, sistemul de răcire al Ubiquitous Walker X adoptă o carcasă din aluminiu turnat sub presiune, care utilizează conductivitatea termică ridicată a aluminiului (aproximativ 200 W/m·K) pentru a obține o gestionare termică eficientă.
În prezent, iterația tehnologică a aluminiului în domeniul roboților umanoizi continuă să se accelereze, iar multiple descoperiri au apărut în diverse verigi ale lanțului industrial:

1. Salt de performanță de înaltă rezistențăaliaj de aluminiumateriale
În urma lansării aliajului de aluminiu-silicon cu o rezistență la tracțiune de 450 MPa în septembrie 2024, Lizhong Group (300428) a obținut certificarea de calitate aerospațială pentru aliajul său de aluminiu din seria 7xxx, conceput special pentru roboți, în ianuarie 2025. Acest material și-a crescut rezistența la curgere la 580 MPa prin tehnologia de microaliere, menținând în același timp o rată de alungire de 5% și a fost aplicat cu succes la modulul biomimetic al articulației de genunchi al Fourier Intelligence, reducând greutatea cu 32% în comparație cu soluțiile tradiționale din aliaj de titan. Materialul corpului coloanei, complet din aluminiu, dezvoltat de Mingtai Aluminum Industry (601677), adoptă tehnologia de formare prin depunere prin pulverizare pentru a crește conductivitatea termică a materialului din aluminiu al radiatorului la 240 W/(m · K) și a fost furnizat în vrac ca sistem de acționare pentru robotul umanoid H1 de la Yushu Technology.

 
2. Descoperire la nivel industrial în tehnologia integrată de turnare sub presiune
Prima linie de producție de superturnare sub presiune cu două plăci 9800T din lume, pusă în funcțiune de Wencan Corporation (603348) la baza sa din Chongqing, a comprimat ciclul de fabricație al scheletelor de roboți umanoizi de la 72 de ore la 18 ore. Componenta biomimetică a scheletului coloanei vertebrale dezvoltată de aceasta a fost optimizată prin proiectarea topologiei, reducând punctele de sudură cu 72%, atingând o rezistență structurală de 800 MPa și menținând o rată de randament de peste 95%. Această tehnologie a primit comenzi de la clienți nord-americani, iar o fabrică din Mexic este în prezent în construcție. Guangdong Hongtu (002101) a dezvoltat o carcasă din aluminiu turnat sub presiune cu pereți subțiri, cu o grosime a peretelui de doar 1,2 mm, dar care atinge o rezistență la impact de 30 kN, care este aplicată structurii de protecție a pieptului Uber Walker X.

3. Inovație în prelucrarea de precizie și integrarea funcțională
Nanshan Aluminum Industry (600219), în colaborare cu Centrul Național de Inginerie pentru Aliaje Ușoare de la Universitatea Jiao Tong din Shanghai, va lansa materiale compozite pe bază de aluminiu nano-ranforsat în februarie 2025. Acest material este întărit prin dispersarea nanoparticulelor de carbură de siliciu, reducând coeficientul de dilatare termică la 8 × 10⁻⁶/℃, rezolvând cu succes problema deviației de precizie cauzată de disiparea inegală a căldurii de către servomotoarele. Acesta a fost introdus în lanțul de aprovizionare Tesla Optimus Gen3. Stratul de ecranare electromagnetică compozit de aluminiu-grafen, dezvoltat de Yinbang Co., Ltd. (300337), are o eficiență de ecranare de 70dB în banda de frecvență de 10GHz și o grosime de numai 0,25 mm, fiind aplicat pe matricea de senzori ai capului Boston Dynamics Atlas.

 
4. Descoperire avansată a tehnologiei aluminiului reciclat cu emisii reduse de carbon
Noua linie de producție pentru purificarea aluminiului reciclat de calitate electronică, construită de Aluminum Corporation of China (601600), poate controla conținutul de impurități de cupru și fier din aluminiul uzat sub 5 ppm și poate reduce amprenta de carbon a aluminiului reciclat produs cu 78% în comparație cu aluminiul primar. Această tehnologie a fost certificată de Legea UE privind materiile prime cheie și se așteaptă să furnizeze materiale din aluminiu conforme cu LCA (ciclul de viață complet) roboților Zhiyuan începând cu trimestrul 2 al anului 2025.

5. Integrarea și aplicarea tehnologiei interdisciplinare
În extinderea scenariilor la nivel aerospațial, structura biomimetică din aluminiu tip fagure de miere, dezvoltată de Beijing Iron Man Technology, a fost verificată de Institutul de Tehnologie Harbin, reducând greutatea trunchiului robotului biped cu 30% și crescând rigiditatea la încovoiere cu 40%. Structura adoptă aluminiu aeronautic 7075-T6 și atingând o rigiditate specifică de 12GPa · m³/kg prin design biomimetic. Se preconizează că va fi utilizată pentru robotul de întreținere a stației spațiale, lansat în trimestrul 4 al anului 2025.

 
Aceste descoperiri tehnologice duc la creșterea utilizării aluminiului la roboții umanoizi de către o singură mașină de la 20 kg/unitate în 2024 la 28 kg/unitate în 2025, iar prețul premium al aluminiului de înaltă calitate a crescut, de asemenea, de la 15% la 35%.

 
Odată cu implementarea „Opiniilor directoare privind dezvoltarea inovatoare a industriei roboților umanoizi” de către Ministerul Industriei și Tehnologiei Informației, inovarea materialelor din aluminiu în domeniile integrării ușoare și funcționale va continua să se accelereze. În iulie 2024, Ministerul Industriei și Tehnologiei Informației a emis „Opiniile directoare privind dezvoltarea inovatoare a industriei roboților umanoizi”, care au afirmat clar obiectivul de „a reuși să explodeze materialele ușoare și procesele de fabricație de precizie” și au inclus tehnologia de formare de precizie a aliajelor de aluminiu în lista cheie de cercetare și dezvoltare.

 
La nivel local, Shanghai va înființa un fond special de 2 miliarde de yuani în noiembrie 2024 pentru a sprijini cercetarea și industrializarea materialelor de bază pentru roboții umanoizi, inclusiv materiale din aluminiu de înaltă performanță.

 
În domeniul academic, „structura biomimetică de aluminiu în formă de fagure de miere”, dezvoltată în comun de Institutul de Tehnologie Harbin și Institutul de Cercetare a Aluminiului din China, a fost validată în ianuarie 2025. Această structură poate reduce greutatea trunchiului robotului cu 30%, îmbunătățind în același timp rigiditatea la încovoiere cu 40%. Realizările aferente au intrat în etapa de industrializare a brevetelor.

Conform Institutului de Robotică GGII, consumul global de aluminiu pentru roboții umanoizi va fi de aproximativ 12.000 de tone în 2024, cu o dimensiune a pieței de 1,8 miliarde de yuani. Presupunând că un singur robot umanoid consumă 20-25 kg (reprezentând 30%-40% din greutatea totală a mașinii), pe baza unei livrări globale estimate de 5 milioane de unități până în 2030, cererea de aluminiu va crește la 100.000-125.000 de tone, ceea ce corespunde unei dimensiuni a pieței de aproximativ 15-18 miliarde de yuani, cu o rată anuală compusă de creștere de 45%.

 
În ceea ce privește prețul, începând cu a doua jumătate a anului 2024, prima de preț pentru materialele din aluminiu de înaltă calitate pentru roboți (cum ar fi plăcile de aluminiu de calitate aeronautică și aluminiul turnat sub presiune cu conductivitate termică ridicată) a crescut de la 15% la 30%. Prețul unitar al unor produse personalizate depășește 80.000 de yuani/tonă, semnificativ mai mare decât prețul mediu al materialelor industriale din aluminiu (22.000 de yuani/tonă).

 
Pe măsură ce roboții umanoizi se dezvoltă cu o rată de peste 60% pe an, aluminiul, cu lanțul său industrial matur și performanțe optimizate continuu, trece de la producția tradițională la producția cu valoare adăugată ridicată. Potrivit Institutului de Cercetare Toubao, între 2025 și 2028, piața chineză de aluminiu pentru roboți va reprezenta 40%-50% din cota de piață globală, iar descoperirile tehnologice ale întreprinderilor locale în turnarea de precizie, tratarea suprafețelor și alte aspecte vor deveni câștigători și perdanți cheie.