Humanoidni roboti so se iz laboratorijev preselili v komercialno množično proizvodnjo, ravnovesje med lahko težo in strukturno trdnostjo pa je postalo ključni izziv.

 
Kot kovinski material, ki združuje lahkotnost, visoko trdnost in odpornost proti koroziji, aluminij dosega obsežno penetracijo v ključne dele, kot so sklepi, okostja, prenosni sistemi in lupine humanoidnih robotov.

 
Konec leta 2024 je svetovno povpraševanje poaluminijeve zlitineIndustrija humanoidnih robotov se je v primerjavi z lanskim letom povečala za 62 % in postala še eno eksplozivno področje za uporabo aluminija po vozilih z novo energijo.

 
Zaradi celovite zmogljivosti je aluminijeva zlitina prednostni kovinski material za humanoidne robote. Njena gostota je le tretjina gostote jekla, vendar lahko s pomočjo razmerja med zlitinami in optimizacije procesa doseže trdnost, primerljivo z nekaterimi vrstami jekla. Na primer, specifična trdnost (razmerje med trdnostjo in gostoto) letalskega aluminija serije 7 (7075-T6) lahko doseže 200 MPa/(g/cm³), kar je boljše od večine inženirskih plastik, poleg tega pa se dobro obnese pri odvajanju toplote in elektromagnetnem ščitenju.

 
V različici Tesla Optimus-Gen2 je okostje okončin zmanjšano za 15 % z uporabo aluminijeve magnezijeve zlitine, hkrati pa je ohranjena strukturna togost z optimizacijo topologije; robot Atlas podjetja Boston Dynamics uporablja visokotrdni aluminij za izdelavo komponent prenosa kolenskih sklepov, ki se spopadajo z vplivi visokofrekvenčnih skokov. Poleg tega hladilni sistem robota Ubiquitous Walker X uporablja ohišje iz tlačno litega aluminija, ki izkorišča visoko toplotno prevodnost aluminija (približno 200 W/m · K) za doseganje učinkovitega toplotnega upravljanja.
Trenutno se tehnološka iteracija aluminija na področju humanoidnih robotov še naprej pospešuje, v različnih členih industrijske verige pa so se pojavili številni preboji:

1. Skok v zmogljivosti visoke trdnostialuminijeva zlitinamateriali
Po izdaji aluminijeve silicijeve zlitine z natezno trdnostjo 450 MPa septembra 2024 je skupina Lizhong (300428) januarja 2025 pridobila certifikat za letalsko industrijo za svojo aluminijevo zlitino serije 7xxx, posebej zasnovano za robote. Ta material je s tehnologijo mikrolegiranja povečal svojo mejo tečenja na 580 MPa, hkrati pa ohranil 5-odstotno stopnjo raztezanja, in je bil uspešno uporabljen v biomimetičnem modulu kolenskega sklepa Fourierjeve inteligence, s čimer je zmanjšal težo za 32 % v primerjavi s tradicionalnimi rešitvami iz titanovih zlitin. Material za ohišje stebra iz aluminija, ki ga je razvilo podjetje Mingtai Aluminum Industry (601677), uporablja tehnologijo brizganja za povečanje toplotne prevodnosti aluminijastega materiala radiatorja na 240 W/(m · K) in je bil dobavljen v razsutem stanju kot pogonski sistem za humanoidnega robota H1 podjetja Yushu Technology.

 
2. Preboj na industrijski ravni v integrirani tehnologiji tlačnega litja
Prva proizvodna linija za tlačno litje 9800T na svetu, ki jo je v svoji bazi v Chongqingu zagnalo podjetje Wencan Corporation (603348), je skrajšala proizvodni cikel okostja humanoidnih robotov z 72 ur na 18 ur. Biomimetična komponenta hrbteničnega okostja, ki jo je razvilo podjetje, je bila optimizirana s topološko zasnovo, pri čemer so se varilne točke zmanjšale za 72 %, dosegla strukturna trdnost 800 MPa in ohranila stopnja tečenja nad 95 %. Ta tehnologija je prejela naročila severnoameriških strank, tovarna v Mehiki pa je trenutno v gradnji. Podjetje Guangdong Hongtu (002101) je razvilo tankostensko lupino iz tlačno litega aluminija z debelino stene le 1,2 mm, ki pa dosega udarno odpornost 30 kN, ki se uporablja za zaščito prsnega koša hojca Uber Walker X.

3. Inovacije v natančni obdelavi in ​​funkcionalni integraciji
Nanshan Aluminum Industry (600219) bo v sodelovanju z Nacionalnim inženirskim centrom za lahke zlitine na Univerzi Jiao Tong v Šanghaju februarja 2025 predstavil kompozitne materiale na osnovi aluminija, ojačane z nanodelci. Ta material je ojačan z disperzijo nanodelcev silicijevega karbida, kar zmanjša koeficient toplotnega raztezanja na 8 × 10⁻⁶/℃ in uspešno reši problem odstopanja natančnosti, ki ga povzroča neenakomerno odvajanje toplote servo motorjev. Vključen je bil v dobavno verigo Tesla Optimus Gen3. Elektromagnetna zaščitna plast iz aluminija in grafena, ki jo je razvilo podjetje Yinbang Co., Ltd. (300337), ima učinkovitost zaščite 70 dB v frekvenčnem pasu 10 GHz in debelino le 0,25 mm, nanesena pa je na matriko senzorjev glave Boston Dynamics Atlas.

 
4. Preboj tehnologije recikliranega aluminija z nizkimi emisijami ogljika
Novozgrajena proizvodna linija za čiščenje recikliranega aluminija elektronske kakovosti podjetja Aluminum Corporation of China (601600) lahko nadzoruje vsebnost nečistoč bakra in železa v odpadnem aluminiju pod 5 ppm ter zmanjša ogljični odtis proizvedenega recikliranega aluminija za 78 % v primerjavi s primarnim aluminijem. Ta tehnologija je bila certificirana v skladu z Zakonom EU o ključnih surovinah in naj bi robotom Zhiyuan dobavljala aluminijaste materiale, ki so skladni s celotnim življenjskim ciklom (LCA), od drugega četrtletja 2025 naprej.

5. Meddisciplinarna integracija in uporaba tehnologije
V scenarijih širitve na ravni vesoljske industrije je bil biomimetični satjasti aluminijasti sistem, ki ga je razvilo podjetje Beijing Iron Man Technology, preverjen na Tehnološkem inštitutu Harbin, s čimer je bila zmanjšana teža trupa dvonožnega robota za 30 % in povečana njegova upogibna togost za 40 %. Struktura je izdelana iz letalskega aluminija 7075-T6 in s pomočjo biomimetične zasnove dosega specifično togost 12 GPa · m³/kg. Načrtuje se, da se bo uporabljal za robota za vzdrževanje vesoljske postaje, ki bo izstreljen v četrtem četrtletju 2025.

 
Zaradi teh tehnoloških prebojev se je poraba aluminija v humanoidnih robotih v enem samem stroju povečala z 20 kg/enoto leta 2024 na 28 kg/enoto leta 2025, premijska stopnja vrhunskega aluminija pa se je prav tako povečala s 15 % na 35 %.

 
Z izvajanjem »Vodilnih mnenj o inovativnem razvoju industrije humanoidnih robotov« s strani Ministrstva za industrijo in informacijsko tehnologijo se bodo inovacije aluminijastih materialov na področju lahke in funkcionalne integracije še naprej pospeševale. Julija 2024 je Ministrstvo za industrijo in informacijsko tehnologijo izdalo »Vodilna mnenja o inovativnem razvoju industrije humanoidnih robotov«, v katerih je jasno navedlo cilj »preboja lahkih materialov in natančnih proizvodnih procesov« ter vključilo tehnologijo natančnega oblikovanja aluminijevih zlitin na seznam ključnih raziskav in razvoja.

 
Na lokalni ravni bo Šanghaj novembra 2024 ustanovil poseben sklad v višini 2 milijard juanov za podporo raziskavam in industrializaciji osnovnih materialov za humanoidne robote, vključno z visokozmogljivimi aluminijastimi materiali.

 
Na akademskem področju je bila januarja 2025 potrjena »biomimetična struktura satjastega aluminija«, ki sta jo skupaj razvila Tehnološki inštitut Harbin in Kitajski raziskovalni inštitut za aluminij. Ta struktura lahko zmanjša težo robotskega trupa za 30 %, hkrati pa izboljša upogibno togost za 40 %. S tem povezani dosežki so vstopili v fazo industrializacije patentov.

Po podatkih Inštituta za robotiko GGII bo svetovna poraba aluminija za humanoidne robote leta 2024 znašala približno 12.000 ton, velikost trga pa bo znašala 1,8 milijarde juanov. Ob predpostavki, da je poraba aluminija enega samega humanoidnega robota 20–25 kg (kar predstavlja 30–40 % celotne teže stroja), se bo na podlagi ocenjene svetovne pošiljke 5 milijonov enot do leta 2030 povpraševanje po aluminiju povečalo na 100.000–125.000 ton, kar ustreza velikosti trga približno 15–18 milijard juanov, s povprečno letno stopnjo rasti 45 %.

 
Kar zadeva ceno, se je od druge polovice leta 2024 premijska stopnja za visokokakovostne aluminijaste materiale za robote (kot so letalske aluminijaste plošče in visoko toplotno prevodni tlačno liti aluminij) povečala s 15 % na 30 %. Cena na enoto nekaterih izdelkov po meri presega 80.000 juanov/tono, kar je bistveno več od povprečne cene industrijskih aluminijastih materialov (22.000 juanov/tono).

 
Ker humanoidni roboti ponavljajo več kot 60 % na leto, aluminij s svojo zrelo industrijsko verigo in nenehno optimizirano zmogljivostjo prehaja iz tradicionalne proizvodnje v proizvodnjo z visoko dodano vrednostjo. Po podatkih raziskovalnega inštituta Toubao bo kitajski trg aluminija za robote od leta 2025 do 2028 predstavljal 40–50 % svetovnega tržnega deleža, tehnološki preboji lokalnih podjetij na področju natančnega brizganja, površinske obdelave in drugih vidikov pa bodo ključni zmagovalci in poraženci.