Гуманоїдні роботи перейшли від лабораторій до комерційного масового виробництва, і баланс між легкою вагою та структурною міцністю став основною проблемою.

 
Як металевий матеріал, що поєднує в собі легкість, високу міцність та стійкість до корозії, алюміній досягає значного проникнення в ключові деталі, такі як з'єднання, скелети, системи трансмісії та оболонки людиноподібних роботів.

 
Станом на кінець 2024 року світовий попит наалюмінієві сплавиу галузі гуманоїдних роботів зросла на 62% у річному обчисленні, ставши ще однією вибухонебезпечною галуззю для застосування алюмінію після транспортних засобів на нових джерелах енергії.

 
Завдяки комплексним характеристикам алюмінієвий сплав є кращим металевим матеріалом для гуманоїдних роботів. Його щільність становить лише третину щільності сталі, але завдяки співвідношенню сплавів та оптимізації процесу він може досягти міцності, порівнянної з деякими сталями. Наприклад, питома міцність (співвідношення міцність/щільність) авіаційного алюмінію 7 серії (7075-T6) може досягати 200 МПа/(г/см³), що перевершує більшість інженерних пластмас, а також добре розсіює тепло та має електромагнітне екранування.

 
У версії Tesla Optimus-Gen2 скелет його кінцівок зменшено на 15% за допомогою алюмінієво-магнієвого сплаву, зберігаючи при цьому жорсткість конструкції завдяки оптимізації топології; робот Atlas від Boston Dynamics використовує високоміцний алюміній для створення компонентів передачі колінних суглобів, щоб справлятися з впливом високочастотних стрибків. Крім того, система охолодження Ubiquitous Walker X використовує литий алюмінієвий корпус, який використовує високу теплопровідність алюмінію (близько 200 Вт/м·K) для досягнення ефективного теплового управління.
Наразі технологічний розвиток алюмінію в галузі гуманоїдних роботів продовжує прискорюватися, і в різних ланках галузевого ланцюга з'явилося кілька проривів:

1. Стрибок продуктивності високоміцних матеріалівалюмінієвий сплавматеріали
Після випуску у вересні 2024 року алюмінієво-кремнієвого сплаву з міцністю на розтяг 450 МПа, у січні 2025 року компанія Lizhong Group (300428) отримала сертифікат аерокосмічного класу для свого алюмінієвого сплаву серії 7xxx, спеціально розробленого для роботів. Цей матеріал збільшив свою межу плинності до 580 МПа завдяки технології мікролегування, зберігаючи при цьому коефіцієнт подовження 5%, і був успішно застосований у біоміметичному модулі колінного шарніра Fourier Intelligence, зменшивши вагу на 32% порівняно з традиційними рішеннями з титанових сплавів. Повністю алюмінієвий корпус колони, розроблений Mingtai Aluminum Industry (601677), використовує технологію напилення для збільшення теплопровідності алюмінієвого радіаторного матеріалу до 240 Вт/(м·K) і постачається оптом як приводна система для гуманоїдного робота H1 від Yushu Technology.

 
2. Прорив промислового рівня в технології інтегрованого лиття під тиском
Перша у світі двопластинова виробнича лінія лиття під тиском потужністю 9800T, введена в експлуатацію компанією Wencan Corporation (603348) на базі в Чунціні, скоротила цикл виробництва скелетів гуманоїдних роботів з 72 годин до 18 годин. Розроблений нею біоміметичний компонент скелета хребта був оптимізований за допомогою топологічного проектування, що дозволило зменшити кількість точок зварювання на 72%, досягти структурної міцності 800 МПа та зберегти коефіцієнт текучості понад 95%. Ця технологія отримала замовлення від північноамериканських клієнтів, і зараз будується завод у Мексиці. Guangdong Hongtu (002101) розробила тонкостінну литий під тиском алюмінієвий корпус з товщиною стінки всього 1,2 мм, але з ударною стійкістю 30 кН, який застосовується до захисної конструкції грудної клітки Uber Walker X.

3. Інновації в прецизійній обробці та функціональній інтеграції
Компанія Nanshan Aluminum Industry (600219) у співпраці з Національним інженерним центром легких сплавів Шанхайського університету Цзяотун випустить композитні матеріали на основі наноармованого алюмінію у лютому 2025 року. Цей матеріал зміцнюється шляхом диспергування наночастинок карбіду кремнію, що зменшує коефіцієнт теплового розширення до 8 × 10⁻⁶/℃, успішно вирішуючи проблему дрейфу точності, спричинену нерівномірним розсіюванням тепла серводвигунів. Він був впроваджений у ланцюг поставок Tesla Optimus Gen3. Електромагнітний екрануючий шар з алюмінієво-графенового композиту, розроблений Yinbang Co., Ltd. (300337), має ефективність екранування 70 дБ у діапазоні частот 10 ГГц та товщину лише 0,25 мм і наноситься на матрицю головних датчиків Boston Dynamics Atlas.

 
4. Прорив у низьковуглецевому виробництві технології переробленого алюмінію
Нещодавно побудована виробнича лінія з очищення переробленого алюмінію електронного класу компанії Aluminum Corporation of China (601600) може контролювати вміст домішок міді та заліза у відходах алюмінію нижче 5 ppm та зменшувати вуглецевий слід виробленого переробленого алюмінію на 78% порівняно з первинним алюмінієм. Ця технологія сертифікована Законом ЄС про ключові сировинні матеріали та, як очікується, постачатиме алюмінієві матеріали, що відповідають вимогам LCA (повного життєвого циклу), роботів Zhiyuan, починаючи з другого кварталу 2025 року.

5. Інтеграція та застосування міждисциплінарних технологій
У сценаріях розширення аерокосмічного рівня біоміметична стільникова алюмінієва структура, розроблена Beijing Iron Man Technology, була перевірена Харбінським технологічним інститутом, що зменшило вагу тулуба двоногого робота на 30% та збільшило його жорсткість на вигин на 40%. Конструкція виготовлена ​​з авіаційного алюмінію 7075-T6 та досягла питомої жорсткості 12 ГПа · м³/кг завдяки біоміметичній конструкції. Її планують використовувати для робота для обслуговування космічної станції, запущеного в четвертому кварталі 2025 року.

 
Ці технологічні прориви призвели до збільшення використання алюмінію в гуманоїдних роботах на одну машину з 20 кг/одиницю у 2024 році до 28 кг/одиницю у 2025 році, а преміальна ставка на високоякісний алюміній також зросла з 15% до 35%.

 
З впровадженням Міністерством промисловості та інформаційних технологій «Керівних висновків щодо інноваційного розвитку галузі гуманоїдних роботів», інновації алюмінієвих матеріалів у сферах легкої конструкції та функціональної інтеграції продовжуватимуть прискорюватися. У липні 2024 року Міністерство промисловості та інформаційних технологій опублікувало «Керівні висновки щодо інноваційного розвитку галузі гуманоїдних роботів», в яких чітко зазначено мету «прориву в легкі матеріали та прецизійні виробничі процеси», а також включено технологію прецизійного формування алюмінієвих сплавів до переліку ключових досліджень та розробок.

 
На місцевому рівні Шанхай у листопаді 2024 року створить спеціальний фонд у розмірі 2 мільярдів юанів для підтримки досліджень та індустріалізації основних матеріалів для людиноподібних роботів, включаючи високопродуктивні алюмінієві матеріали.

 
В академічній сфері у січні 2025 року було підтверджено «біоміметичну алюмінієву стільникову структуру», спільно розроблену Харбінським технологічним інститутом та Китайським науково-дослідним інститутом алюмінію. Ця структура може зменшити вагу тулуба робота на 30%, одночасно покращуючи жорсткість на вигин на 40%. Відповідні досягнення вступили в стадію патентної індустріалізації.

За даними Інституту робототехніки GGII, світове споживання алюмінію для гуманоїдних роботів становитиме приблизно 12 000 тонн у 2024 році, а обсяг ринку – 1,8 мільярда юанів. Якщо припустити, що споживання алюмінію одним гуманоїдним роботом становить 20-25 кг (що становить 30%-40% від загальної ваги машини), то, виходячи з очікуваного обсягу світових поставок у 5 мільйонів одиниць до 2030 року, попит на алюміній зросте до 100 000-125 000 тонн, що відповідає обсягу ринку приблизно 15-18 мільярдів юанів, зі сукупним річним темпом зростання 45%.

 
Що стосується ціни, то з другої половини 2024 року преміальна ставка на високоякісні алюмінієві матеріали для роботів (такі як авіаційні алюмінієві пластини та литий під тиском алюміній з високою теплопровідністю) зросла з 15% до 30%. Ціна за одиницю деяких індивідуальних виробів перевищує 80 000 юанів/тонна, що значно вище за середню ціну на промислові алюмінієві матеріали (22 000 юанів/тонна).

 
Оскільки людиноподібні роботи змінюють свою продуктивність зі швидкістю понад 60% на рік, алюміній, з його зрілим промисловим ланцюгом та постійно оптимізованою продуктивністю, переходить від традиційного виробництва до виробництва з високою доданою вартістю. За даними Дослідницького інституту Тоубао, з 2025 по 2028 рік китайський ринок алюмінію для роботів становитиме 40-50% світового ринку, а технологічні прориви місцевих підприємств у прецизійному лиття, обробці поверхонь та інших аспектах стануть ключовими переможцями та невдахами.