泉源：中金点睛
人形机械人轻量化时势所趋。。。。。。以特斯拉和波士顿动力为代表， ，，，越来越多的人形机械人厂商在产品迭代时加码轻量化。。。。。。轻量化能够为机械人带来诸多利益：提升续航能力、降低运动惯性、优化性能体现、提升清静性等。。。。。。与汽车轻量化类似， ，，，机械人轻量化主要分质料优化、结构优化、工艺优化三类。。。。。。质料优化主要包括铝合金、镁合金、PEEK质料的应用， ，，，而结构优化及工艺优化主要着重于结构的设计及加工工艺的优化。。。。。。
? 质料优化：镁铝合金、PEEK质料各有所长。。。。。。1）铝合金：性能、加工难度、本钱综合性能优异， ，，，已在汽车领域成熟应用， ，，，我们以为未来有望在人形机械人外壳、结构件、高性能伺服驱动系统等部位获得应用。。。。。。2）镁合金：性能、散热性、减震性体现较为突出， ，，，但此前价钱波动大、加工难限制推广。。。。。。我们以为， ，，，陪同镁供应大幅改善、镁合金压铸工艺走向成熟， ，，，镁合金有望在机械人骨架、外壳、枢纽、散热减震件等部位应用。。。。。。3）PEEK：质量轻、比强度大、耐磨等优势突出， ，，，已在汽车、航空、电子、工业、医疗等行业普遍应用， ，，，我们以为未来有望在机械人枢纽齿轮轴、骨架、护套外壳件等部位获得应用。。。。。。
? 结构优化与工艺优化是增补思绪， ，，，关注MIM新偏向。。。。。。1）结构优化：结构优化是低本钱实现轻量化的优选， ，，，分尺寸优化/形状优化/拓扑优化三类。。。。。。我们以为， ，，，拓扑优化可以兼顾轻量化与性能优化， ，，，以波士顿动力为代表的企业已经最先实践， ，，，未来有望在人形机械人领域获得普遍应用。。。。。。2）工艺优化：①MIM金属注射成型：尤其适用于高效大批量生产细密小型零件， ，，，Figure已实验接纳；；；；；；②3D打印具备轻量化、定制化优势， ，，，Figure、波士顿动力等已经最先应用在现实生产中。。。。。。
危害
要害手艺生长缺乏预期。。。。。。商业化希望缺乏预期。。。。。。头部厂探讨产进度缺乏预期。。。。。。工业链降本缺乏预期危害。。。。。。海内工业链手艺升级速率缺乏预期。。。。。。
机械人轻量化时势所趋
特斯拉、波士顿动力龙头领衔， ，，，轻量化为人形机械人迭代的必经之路。。。。。。以特斯拉为例， ，，，2023年12月宣布了Optimus Gen2， ，，，较GEN1的一大亮点即是重量减轻10kg至63kg；；；；；；2024年11月宣布了Optimus新一代灵巧手接抛球演示， ，，，特斯拉工程师强调后续事情重点之一即是实现前臂减重。。。。。。再以波士顿动力为例， ，，，Atlas在拓扑优化、一体化设计、3D打印等手艺资助下， ，，，实现较前一代产品减重60%的轻量化效果， ，，，液压版本Atlas高约1.5米、重量仅80公斤。。。。。。
图表：特斯拉OptimusGen2重量减轻10kg
资料泉源：TeslaAIDay， ，，，中金公司研究部
图表：Atlas腿部结构细节
资料泉源：波士顿动力， ，，，静液压， ，，，中金公司研究部
人形机械人轻量化具有诸多优势：
? 提升续航能力：人形机械人可携带的电量有限， ，，，在电池的能量密度、手艺水平暂时无法实现快速迭代确当下， ，，，使用轻量化质料有用减重能够提升其续航能力， ，，，阻止频仍充电带来的使用未便；；；；；；在一些远程协助、长时间巡逻等使命场景中， ，，，续航能力直接影响可用性。。。。。。
? 降低运动惯性：相较于工业机械人， ，，，人形机械人手部、腿部等部位自由度显着提升， ，，，对无邪性的要求更高。。。。。�；；；；；；等俗陨碇亓可辖岬贾略硕咝源�， ，，，不但会降低部件的使用寿命， ，，，还会影响行动的效率和精准度。。。。。。
? 优化性能体现：轻量化的结构能够尽可能地为其他部件设计提供自重余量， ，，，好比可以预留更多空间给种种传感器、执行器等要害组件， ，，，便于后续功效的拓展与升级， ，，，整体提升人形机械人的性能体现。。。。。。
? 提高清静性：轻量化的人形机械人在爆发碰撞时， ，，，对人体的危险更小， ，，，有利于包管人身清静， ，，，同时对地面的压力更小， ，，，有利于�；；；；；；さ孛�， ，，，阻止对情形造成破损。。。。。。
与汽车轻量化类似， ，，，人形机械人的轻量化方法主要包括：（1）质料优化；；；；；；（2）结构优化；；；；；；（3）工艺优化。。。。。。
质料优化：镁铝合金、PEEK质料各有所长
人形机械人各部位质料选择多元， ，，，轻量化、高强度和高精度是主要目的。。。。。。援引化工组《人形机械人可能带来哪些新质料时机》， ，，，人形机械人质料选用多元：PEEK、碳纤维复合质料、镁铝合金等轻量化质料在骨骼框架和机械臂中普遍应用， ，，，能够显著减轻机械人自重并提升运动性能；；；；；；钕铁硼磁材、40Cr合金钢和GCr15轴承钢等高强度质料则用于执行器和枢纽部位， ，，，确保高精度和高负载能力；；；；；；不锈钢和高分子纤维用于灵巧手的腱绳传动系统， ，，，提供高柔性和细腻操作能力；；；；；；ABS工程塑料和聚碳酸酯（PC）则用于外壳和护板， ，，，兼具耐攻击性和雅观性。。。。。。这些高性能质料的综合应用， ，，，使人形机械人在运动效率、能耗体现和清静性方面实现了显著提升， ，，，为未来在机械人的普遍应用涤讪了基础。。。。。。
图表：人形机械人各部位质料应用
资料泉源：《“十四五”机械人工业生长妄想》工信部、发改委等15部分， ，，，高工机械人， ，，，中商工业研究院， ，，，工控论坛， ，，，功效质料科技立异效劳平台， ，，，中金公司研究部
图表：人形机械人主要质料性能参数比照
资料泉源：《车用碳纤维复合质料性能及成型工艺》（张婧等， ，，，2016）， ，，，《一连碳纤维增强聚醚醚酮复合质料的制备及性能研究》（刘川， ，，，2021）， ，，，中金公司研究部
镁合金：镁铝平价带来推广机缘
镁合金在轻量化、散热性方面具备优势。。。。。。在金属中， ，，，镁合金具备多重优势：1）密度小， ，，，镁合金的密度仅为1.74g/cm?， ，，，是铝的2/3、钢的1/4， ，，，轻量化性能好；；；；；；2）比强度、比刚度高， ，，，镁合金的比强度显着高于铝合金和钢， ，，，比刚度与铝合金和钢相当， ，，，远高于工程塑料， ，，，为一样平常塑料的10倍；；；；；；3）减振性：在相同载荷下， ，，，减振性是铝的100倍、钛合金的300～500倍；；；；；；4)散热性：一样平常金属的热传导性是塑料的数百倍， ，，，镁合金是常用合金中较高者；；；；；；5）电磁屏障性好， ，，，在3C产品中更为要害。。。。。。
但此前铝镁价差过高、化学性子生动等限制推广。。。。。。1）化学性子生动， ，，，在空气中易氧化、易燃易爆， ，，，在熔炼、压铸、后处置惩罚等环节需严酷的清静防护步伐；；；；；；2）耐侵蚀性差， ，，，镁的标准电极电位较低， ，，，并且外貌形成的氧化膜是不致密的， ，，，因此常需举行外貌氧化处置惩罚和涂漆�；；；；；；�；；；；；；3）热裂倾向比铝合金大， ，，，在熔化、浇注及压铸型温控制等方面都比铝合金压铸重大；；；；；；4）此前镁价恒久比铝价高、价钱波动大， ，，，导致经济效益一样平常。。。。。。
从上游看， ，，，宝武镁业扩产发动镁价迎平价时代， ，，，镁铝价钱比已跌破1。。。。。。2023年以来宝武镁业大幅度扩产， ，，，将产能从10万吨原镁+20万吨镁合金提升至50万吨原镁+50万吨镁合金的产能规模。。。。。。供应侧宽松发动镁合金价钱快速下行， ，，，2024年3月以来镁价一连低于铝价并一连下跌， ，，，阻止2025年7月30日， ，，，镁铝价比下探至0.83。。。。。。我们以为， ，，，铝镁价比下探发动镁合金铸件较铝合金铸件的性价比一连上升， ，，，镁合金有望在各个领域加速渗透。。。。。。
图表：宝武镁业扩展项目
资料泉源：公司通告， ，，，中金公司研究部
图表：镁铝合金价钱走势转变
资料泉源：iFind， ，，，中金公司研究部
从中游看， ，，，镁合金压铸成为主流， ，，，手艺难度较高。。。。。。与铝合金适合冲压、铸造和CNC一体加工等变形加工工艺差别， ，，，镁合金具备优异的铸造性能， ，，，从2001年起压铸便成为镁合金最主流的加工方法， ，，，目今铸造镁合金占整个镁合金产品用量约70%。。。。。。但由于镁质料具有软、易氧化、易燃易爆等特征， ，，，因此在压铸生产历程中更需要包管清静性， ，，，对生产程序、职员专业水平、装备质量等都有更高要求， ，，，手艺难度大、手艺成熟度较低、良品率低， ，，，对新进入者而言， ，，，在清静生产、压铸工艺设计上需要破费较多时间与资金本钱， ，，，龙头公司具备先发优势。。。。。。
图表：2023年镁合金销量结构（按深加工方法）
资料泉源：观研天下， ，，，中金公司研究部
图表：行业主要公司镁合金压铸产品
资料泉源：公司通告， ，，，中金公司研究部
从下游看， ，，，汽车、3C是镁合金最主要的应用场景。。。。。。凭证贝哲斯咨询数据， ，，，2023年全球镁合金市场规模抵达278亿人民币， ，，，预计到2028年有望增添至309亿美元（凭证人民币兑美元=7.5换算）。。。。。。详细分下游来看， ，，，压铸镁合金主要用于交通运输、电子产品、航空航天和生物医药等， ，，，其中汽车领域是最主要的应用偏向， ，，，占比抵达了70%， ，，，其次为3C领域， ，，，占比为20%。。。。。。
? 汽车工业：镁合金质料依附其密度低、吸振性好、尺寸稳固性高、热导率高和耐磨性好等优势应用于汽车内部结构、底盘、动力总成等部位， ，，，包括偏向盘/座椅骨架、转向/气囊/仪表盘支架等、泵壳/盖类、车门内框/车盖等， ，，，现在可用零件超100种。。。。。。凭证宝武镁业通告， ，，，北美市场镁合金单车平均用量15公斤， ，，，海内镁合金单车平均用量3-5公斤， ，，，未来随着镁合金在汽车结构件上应用越发普遍， ，，，海内汽车单车用镁量有显著的提升空间。。。。。。
$$
韩国主播色ভ色情狂的治疗3;名单$$$$? 3C：得益于轻量化、
日本色情产业高清刚性高、减震性好、无磁、散热、可接纳、触感好等优点， ，，，目今镁合金已经普遍应用于条记本电脑结构件、手机中板等， ，，，陪同3C产品朝着轻、薄、短、小偏向生长， ，，，我们以为未来镁合金应用有望一连增添， ，，，仍有较好的生长预期。。。。。。
图表：2023年镁合金下游漫衍
资料泉源：华经工业研究院， ，，，中金公司研究部
优异的轻量化、减震性契合人形机械人需求， ，，，我们看好镁合金在机械人领域的应用潜力。。。。。。人形机械人领域镁合金的应用仍处于初期阶段， ，，，应用占较量低， ，，，但得益于镁合金轻量化、高散热、强减震性能、电磁屏障性能等特色， ，，，已经有人形机械人厂商起劲探索镁合金制品在机械人躯干结构、枢纽传动部件、机械臂、外壳等环节的应用。。。。。。
图表：镁合金在人形机械人领域的详细应用
资料泉源：北京工业大学质料科学与工程学院， ，，，《机械人轻量化质料应用的研究希望》（于成涛等， ，，，2019）， ，，，长江有色金属网， ，，，中金公司研究部
我们试图定量测算机械人带来的市场增量：假定未来单小我私家形机械人上结构件单机价值量抵达6000元， ，，，乐观/中性/气馁情形下其中有80%/50%/20%为镁合金制品， ，，，则当人形机械人出货量100万台时， ，，，机械人用镁合金件市场空间划分为48/30/12亿元。。。。。。
图表：人形机械人镁合金市场规模的情景假设剖析
资料泉源：贝哲斯咨询， ，，，中金公司研究部
以塑代钢：PEEK质料性能优势突出
PEEK属于特种工程塑料的一种。。。。。。特种工程塑料是20世纪60年月后期生长起来的一类高分子新质料。。。。。。从1960年聚酰亚胺的最初问世到1978年PEEK问世的近20年间， ，，，西欧各至公司先后投入了大宗人力、财力对特种工程塑料举行研发， ，，，虽然论文揭晓的品种不下几十个， ，，，但最终真正有应用价值并实现工业化的缺乏10个。。。。。。这些特种工程塑料在性能、商业价值上都处于工程塑料的顶端。。。。。。而PEEK得益于自身性能优势是公认的全球性能最好的热塑性子料之一。。。。。。
图表：PEEK分子结构
资料泉源：高分子网， ，，，中金公司研究部
图表：常用通俗塑料、工程塑料及特种工程塑料
资料泉源：中研股份招股书， ，，，中金公司研究部
PEEK（聚醚醚酮）属于特种工程塑料， ，，，具备质量轻、比强度大、耐化学性等优点。。。。。。PEEK质料是在主链结构中含有一个酮键和两个醚键的重复单位所组成的高聚物， ，，，属于半结晶的特种工程塑料的一种。。。。。。
? 相较于金属质料， ，，，PEEK优势体现在：1）质量轻、比强度大， ，，，在知足强度要求的同时， ，，，大幅减轻质料自重；；；；；；2）绝缘性、耐化学性方面均优于通俗金属。。。。。。PEEK作为一种高分子新质料， ，，，其主要用于替换金属质料， ，，，在“以塑代钢”、“轻量化”的大配景下， ，，，PEEK以其优异的性能在中高端领域逐步替换金属质料的使用。。。。。。
? 比照主要工程塑料、特种工程塑料， ，，，PEEK质料性能周全， ，，，在刚性方面优于绝大大都特种工程塑料的同时， ，，，也兼具韧性， ，，，展现了周全的机械性能， ，，，且在耐热、耐磨、耐侵蚀等方面均体现优异。。。。。。别的， ，，，PEEK还具有易于注塑成型、挤出成型和切削加工等优异的加工特征。。。。。。
图表：PEEK与主要工程塑料、特种工程塑料性能比照情形
注：PTFE聚四氟乙烯、PI聚酰亚胺、PPS聚苯硫醚、PPSU聚亚苯基砜、POM聚甲醛、PA66聚酰胺66
资料泉源：中研股份招股书， ，，，中金公司研究部
PEEK质料也保存缺乏之处， ，，，需要在质料选择和应用设计时加以思量。。。。。。1）本钱高。。。。。。凭证中研股份招股书， ，，，2022年PEEK的海内市场价钱约为33.70万元/吨， ，，，划分约为PTFE、PSU、PPS价钱的7.2、3.7、7.8倍。。。。。。2）外貌能较低， ，，，导致影响与其他质料的粘接性和涂装性。。。。。。3）PEEK的熔点高达343度， ，，，加工难度较高。。。。。。4）PEEK可能在紫外线下降解， ，，，可能受到卤素和钠的侵蚀， ，，，线性热膨胀系数较大导致在温度转变时尺寸稳固性较差， ，，，不亲水， ，，，限制了在部分场景的应用。。。。。。
图表：PEEK缺乏之处
资料泉源：上氟新材， ，，，中国3D打印网， ，，，塑胶行业视野， ，，，中金公司研究部
PEEK属于合成树脂制造行业， ，，，上下游工业链长。。。。。。上游是化学质料和化学纤维制造行业， ，，，原质料主要包括氣酮（DFBP）、对苯二酚、二苯砜、碳酸钠等， ，，，通过聚合反应合成PEEK粉料；；；；；；中游环节是通过对PEEK举行改性和调解产出纤维质料， ，，，并通过挤出、注塑等工艺加工为制品， ，，，使其适用于差别领域， ，，，知足种种情形和场景的需求；；；；；；下游应用于交通运输、航空航天、电子信息、能源及工业、医疗康健等行业。。。。。。
图表：PEEK工业链示意图
资料泉源：中研股份招股说明书， ，，，中金公司研究部
从上游看， ，，，氟酮是焦点环节， ，，，海内供应商主导全球市场。。。。。。氟酮是PEEK聚合反应的焦点质料， ，，，其纯度、品质将直接影响PEEK的产品质量。。。。。。凭证中研股份招股说明书， ，，，每生产1吨PEEK需消耗0.7-0.8吨氟酮单体， ，，，氟酮整体占PEEK粗粉本钱在50%左右， ，，，是本钱占比最高的原质料之一；；；；；；且海内PEEK需求占氟酮总市场比例超90%。。。。。。而从名堂来看， ，，，全球氟酮产能集中在中国， ，，，除威格斯有部分自有产能外， ，，，主要供应商是海内的营口兴福、新瀚新材、中氟欣材， ，，，市场名堂相对集中。。。。。。
图表：PEEK上游主要原质料及名堂概况
资料泉源：华经工业研究院， ，，，中金公司研究部
图表：氟酮全球主要供应商
资料泉源：中商工业研究院， ，，，中金公司研究部
从中游看， ，，，PEEK质料壁垒高， ，，，尤其是聚合环节。。。。。。自20世纪70年月末英国帝国化学工业（ICI）首次开发出PEEK粉料以来， ，，，行业内逐步形完婚核取代和亲电取代两种PEEK合成加工蹊径， ，，，前者反应易控、PEEK粉末纯度高可是本钱高昂、工艺重大， ，，，后者条件宽松、质料易得可是PEEK纯度低、情形不友好， ，，，因此行业以前者蹊径为主。。。。。。整体而言PEEK质料加工壁垒高企， ，，，其中又以聚合反应的难度最大：
图表：PEEK合成工艺示意图
资料泉源：曼塔瑞咨询， ，，，中金公司研究部
? 工艺重大性：在细腻化工领域， ，，，反应加工历程涉及大宗参数优化和合成工艺的know-how， ，，，需要恒久积累。。。。。。关于PEEK而言， ，，，生产历程主要有聚合、提纯、干燥、加工等， ，，，其中聚合反应环节控制质料在长时间高温下不爆发太过的降解和交联， ，，，是工艺的焦点难点；；；；；；制品的一致性也是另一难点。。。。。。再进一步地， ，，，PEEK粉料自己黏度高、加工温度高， ，，，导致其加工CF/PEEK和复合改性时难度较大。。。。。。
? 资金投入大， ，，，产能建设及验证周期久：PEEK大规模工业化生产需要长周期、大宗资金的投入， ，，，用于探索掌握PEEK从实验室合成到最终工业化的全流程生产能力。。。。。。研滥觞， ，，，国际厂商敌手艺、配方、装备等申请知识产权�；；；；；；�， ，，，厂家需要自主研发并一连迭代。。。。。。生产端， ，，，据中研股份招股书， ，，，其从年产100吨提升至550吨一共历时约7年。。。。。。销售端， ，，，PEEK 终端产品的验证周期通常需耗时4至7年， ，，，新增产能难以在短期内完成下游客户的验证并实现有用供应。。。。。。
全球名堂一超多强， ，，，国产替换渐成趋势。。。。。。凭证中研股份24年年报， ，，，目今全球PEEK生产厂商泛起“一超多强”的竞争名堂。。。。。。英国威格斯是全球最大的PEEK生产商， ，，，产能抵达7,150吨/年， ，，，约占全球总产能的60%。。。。。。比利时索尔维现有PEEK产能2,500吨/年， ，，，其生产基田主要集中在印度， ，，，产品主要出口欧洲和日本。。。。。。德国赢创是仅次于英国威格斯和比利时索尔维的第三大PEEK生产商， ，，，其PEEK产能已抵达1,800吨/年， ，，，现在产品主要出口欧洲。。。。。。由于较高的手艺壁垒， ，，，我国恒久以来真正掌握PEEK高性能聚合物大规模工业稳产手艺的企业较少， ，，，海内主要产能集中在山东君昊、盘锦伟英兴、中研股份、沃特股份、南京聚隆、金发科技、吉大特塑等企业。。。。。。其中中研股份是继英国威格斯、比利时索尔维和德国赢创之后全球第4家PEEK年产能抵达千吨级的企业。。。。。。
图表：2024年全球主要企业PEEK产能情形
资料泉源：华经工业研究院， ，，，中金公司研究部
海内厂商扩产+让利发动PEEK价钱下降， ，，，有望发动PEEK质料加速推广。。。。。。凭证中国化信咨询披露的信息， ，，，国际市场标准级PEEK售价一样平常为80-100万元/吨， ，，，价钱较贵， ，，，缘故原由系：1）要害原质料价钱高。。。。。。氟酮在PEEK树脂中的本钱占比可达50%， ，，，此前氟酮应用领域主要为PEEK质料， ，，，且供应集中在中国， ，，，外洋产能有限。。。。。。2）行业供应有限， ，，，龙头企业议价权强。。。。。。行业龙头英国威格斯公司接纳高毛利定价战略， ，，，通过高价填补前期开发本钱， ，，，这种定价模式对整个市场爆发了树模效应， ，，，恒久以来PEEK价钱均较为高昂。。。。。。而凭证中国化信咨询披露的信息， ，，，海内企业主要依托海内质料、人力和装备一连提高产能， ，，，逐步取得了本钱优势， ，，，国产PEEK平均售价在50万元/吨以内， ，，，我们预计未来仍有进一步下行空间。。。。。。
图表：PEEK原质料拆分及海内外价钱
资料泉源：中研股份招股书、Chem&色情狂的治疗g>日本色情产业高清889;国主播色情名单icalBook， ，，，中金公司研究部
图表：中研股份与威格斯PEEK产品单价比照
资料泉源：中研股份招股书， ，，，中金公司研究部
图表：中研股份与威格斯PEEK产品毛利率比照
资料泉源：中研股份招股书， ，，，中金公司研究部
从下游来看， ，，，PEEK质料已在汽车、航空、电子、工业、医疗等诸多行业普遍应用。。。。。。陪同PEEK质料的性能和质量一直提高、本钱一连下降， ，，，PEEK市场一连扩容， ，，，2020-2024年全球市场规模由30亿元增添至61亿元， ，，，中国市场规模由10亿元增添至19亿元。。。。。。分市场来看， ，，，电子电气、汽车、航天是前三大应用领域， ，，，占到全球&中国市场的近七成。。。。。。
图表：2024年全球PEEK行业下游消耗结构
资料泉源：华经工业研究院， ，，，中金公司研究部
图表：全球PEEK质料市场规模
资料泉源：观研天下， ，，，中金公司研究部
图表：PEEK应用领域及性能特点
资料泉源：中研股份招股书， ，，，中金公司研究部
比强度大、轻质、耐磨等优点契合人形机械人需求， ，，，有望翻开新空间。。。。。。PEEK质料以其卓越的强度、耐化学性、耐磨性、自润滑性、轻质和生物相容性， ，，，在人形机械人的设计和制造中施展着要害作用。。。。。。例如， ，，，可以应用于枢纽和四肢的齿轮与轴承， ，，，提供稳固传动和支持的同时镌汰摩擦磨损， ，，，延伸使用寿命；；；；；；应用在躯体和四肢骨架中， ，，，相比金属能减轻40%的重量， ，，，同时坚持须要的强度和刚性， ，，，知足负载和无邪性需求；；；；；；应用于制造电缆护套、密封件和电子装备外壳， ，，，确保在卑劣情形下的可靠性。。。。。。在医疗领域， ，，，PEEK的生物相容性使其适用于与人直接接触的部件。。。。。。
图表：PEEK在人形机械人各部位的应用
资料泉源：人形机械人同盟， ，，，中金公司研究部
结构优化与工艺优化：轻量化的增补思绪
结构优化：拓扑优化一连举行
结构优化是机械人低本钱实现轻量化的好要领。。。。。�；；；；；；等饲崃炕氖迪致肪吨�， ，，，质料优化的要领， ，，，需接纳新型质料， ，，，其本钱高且加工难度大；；；；；；基于结构优化的要领只需改变结构形状， ，，，其本钱低且容易实现， ，，，因而基于结构的轻量化就成了机械人轻量化设计的主要要领。。。。。。结构优化法已经在众多领域中获得了富厚且乐成的试验和应用， ，，，包括汽车轴承、RV减速器、丝杠以及工业机械人等。。。。。。
图表：汽车K57G0后传动轴几何模子图
资料泉源：《重载汽车传动轴的拓扑优化与轻量化设计》（魏春梅等， ，，，2016）， ，，，中金公司研究部
图表：汽车K57G0后传动轴拓扑优化前后的质量情形
资料泉源：《重载汽车传动轴的拓扑优化与轻量化设计》（魏春梅等， ，，，2016）， ，，，中金公司研究部
拓扑优化法在机械人领域同样有主要意义。。。。。。如Bai Yunfei等人在机械人SR-165上， ，，，先对机械人上臂举行了单独受力剖析， ，，，然后在对上臂施加等效约束载荷后用SIMP法举行了上臂拓扑优化， ，，，优化后的上臂比原始结构各项性能均有所提高， ，，，且质量轻55.6％；；；；；；Dongsen Ye接纳有限元剖析的要领找出每个部件质料最大应力远小于许用应力的位置， ，，，再对其自力施加等效约束载荷， ，，，接纳结构进化拓扑的要领对其举行结构轻量化优化， ，，，优化后的结构刚度和振动特征与之前相比均有所提高， ，，，质量却大大减小。。。。。。
图表：经拓扑优化等要领后， ，，，机械人SR-165的上臂质量减轻55.6%
资料泉源：《Structural Topology Optimization for a Robot Upper Arm Based on SIMP Method》（Bai Yunfei等， ，，，2015）， ，，，中金公司研究部
图表：经拓扑优化等要领后， ，，，机械人IPR-1减重50.15%
资料泉源：《The Lightweight Design of the Humanoid Robot Frameworks Based on Evolutionary Structural Optimization》（Dongsen Ye等， ，，，2015）， ，，，中金公司研究部
工艺优化：MIM、3D打印大有可为
MIM金属注射成型：适用于高效加工重大零部件
金属注射成形（metal injection molding, MIM）是一种新型粉末冶金成形手艺， ，，，将金属粉末与粘结剂混淆来举行注射成型。。。。。。MIM手艺的工艺流程是先将金属粉末与粘结剂混淆制备成粒状喂料， ，，，再用注塑机将喂料注射成形为特定形状的生坯， ，，，最后将生坯举行脱脂、烧结， ，，，获得性能优异的重大金属构件；；；；；；或再经事后续的整形、外貌处置惩罚、热处置惩罚、机加工等方法使产品越发完善。。。。。。
图表：金属粉末注射成型工艺流程
资料泉源：《铝合金金属粉末注射成形手艺研究希望》（邹恒等， ，，，2025）， ，，，中金公司研究部
MIM连系了注塑成形和粉末冶金的手艺优点， ，，，适用于高效、低成外地生产中小型的重大制品。。。。。。MIM综合了粉末冶金和塑料注塑成型两大手艺的优点， ，，，既突破了古板金属粉末压制成形在产品形状上的限制， ，，，又继续了塑料注塑成形手艺能大批量、高效率成形重大零件的特点， ，，，相关于其他成型工艺优势显著。。。。。。凭证头豹研究院， ，，，MIM工艺具备如下特征：1）MIM质料使用率和加工1kg零件能耗划分为98%和29MJ， ，，，质料使用率较高且能耗较低；；；；；；2）MIM烧结件的外貌粗糙度约在0.3-2.4μm区间规模， ，，，外貌粗糙度较低， ，，，尺寸精度较高；；；；；；3）MIM可成型重漂后较高的零件， ，，，且由于模具成型的生产效率较高， ，，，MIM适合大批量规�；；；；；；�；；；；；；4）MIM成型的理论密度约98%， ，，，致密性较高， ，，，且设计无邪性优于其他工艺。。。。。。
图表：金属粉末注射成型工艺特征
资料泉源：头豹研究院， ，，，中金公司研究部
从中游看， ，，，行业名堂相对疏散。。。。。。现在， ，，，我国MIM手艺具有批量化水平高、效率高、一致性好等特点， ，，，已靠近国际先进水平， ，，，尤其在自动化及生产工艺等方面与国际先进水平无异， ，，，部别离艺领域甚至已经抵达全球领先水平。。。。。。中国MIM行业凭证营业规模巨细可划分为三大竞争梯队， ，，，其中处于第一梯队的精研科技和富驰高科占有了25-35%的市场份额， ，，，第二梯队的海昌新材等已经具备一定的规�；；；；；；芰�， ，，，行业集中度相对较低， ，，，整体竞争名堂较疏散， ，，，
图表：2015-2024年中国金属粉末注射成型产品销量
资料泉源：头豹研究院， ，，，中金公司研究部
从下游看， ，，，MIM工艺已经成熟应用于3C电子、汽车、医疗等多个领域。。。。。。凭证中国钢协粉末冶金分会注射成形专业委员会， ，，，近年来我国金属粉末注射成型制品销量一直坚持较快速率增添。。。。。。2024年受下游智能手机等需求苏醒， ，，，行业销量同比增添13.7%；；；；；；头豹研究院展望， ，，，2025-2030年汽车轻量化、医疗以及航天领域需求或将驱动中国MIM的市场规模将从124.32亿元增添至220.84亿元， ，，，年均复合增添率达12.18%。。。。。。从下游应用来看， ，，，我国金属注射成形主要应用于消耗电子领域， ，，，手机、智能衣着、电脑总占比达76.3%， ，，，划分占比56.3%、11.7%、8.3%。。。。。。除此之外， ，，，海内五金（包括机械）、医疗、汽车等领域对金属注射成形需求量较大， ，，，划分占比6.9%、4.5%、3.5%。。。。。。
图表：2015-2024年中国金属粉末注射成型产品销量
资料泉源：中国钢协粉末冶金分会注射成形专业委员会， ，，，中金公司研究部
图表：2024年中国金属注射成形市场结构
资料泉源：观研天下， ，，，中金公司研究部
MIM工艺具备大批量、高效率、细密成型的优势， ，，，顺应机械人批量量产需求。。。。。。凭证Figure AI官网透露， ，，，其新款机械人 Figure 03 专为高量产设计， ，，，在BotQ工厂安排了包括MIM、注塑、压铸、冲压等多种高效制造工艺， ，，，相比古板CNC工艺节约数千小时， ，，，部件制造时间缩短至 20 秒以内。。。。。。我们以为， ，，，思量MIM更适用于结构重大的小型细密零件生产， ，，，未来有望在齿轮、连杆、毗连件等零部件上逐步拓展使用。。。。。。
3D打�。。。。。。呵崃炕⒍ㄖ苹沟阌攀�
3D打印手艺是工艺优化的焦点， ，，，具备轻量化、定制化、经济性等诸多优势。。。。。。人形机械人轻量化的工艺优化要领是指接纳先进的制造工艺， ，，，如3D打印、激光焊接、一体化压铸等， ，，，从而实现提高质料使用率、减轻重量的目的。。。。。。3D打印作为增材制造， ，，，其手艺在人形机械人轻量化减重中饰演着越来越主要的角色， ，，，优势在于：1）可以实现重大结构的一体化制造， ，，，镌汰零件数目和毗连件， ，，，从而降低整体重量；；；；；；2）支持定制化设计、同时缩短研发周期；；；；；；3）可以凭证设计要求准确控制质料漫衍， ，，，实现质料的最优使用， ，，，并在一定水平上降低了生产本钱。。。。。。
3D打印手艺在人形机械人领域已有应用。。。。。。2024年推出的新款Figure02的一个主要且新颖的设计在于， ，，，Figure02使用了3D打印出来的新型复合质料。。。。。。其膝盖或手臂肘枢纽周围新增蜂窝状可压缩组织， ，，，这种软阻止装置主要是为了提供运动缓冲， ，，，同时实现轻量化和强化散热性能， ，，，这给了人形机械人更高的无邪度、大幅延伸其使用寿命。。。。。。通过3D打印手艺制造的蜂窝状结构在坚持强度和刚度的同时， ，，，大幅减轻了机械人的重量， ，，，这关于提高机械人的能效比和运动性能至关主要。。。。。。3D打印手艺可以实现结构一体化和蜂窝状结构， ，，，利便在径向上和在轴向上改变蜂窝结构的纹理和孔隙率， ，，，实现轻量化设计。。。。。。别的， ，，，波士顿动力也早已在其Atlas上应用3D打印手艺制造要害零部件；；；；；；一迈3D打印连系PEEK质料打印研发机械人部件。。。。。。
图表：2024天下机械人大会展示3D打印灵巧手
资料泉源：3D打印手艺参考， ，，，中金公司研究部
图表：一迈3D打印PEEK质料机械人部件
资料泉源：3D打印手艺参考， ，，，中金公司研究部
危害提醒
要害手艺生长缺乏预期。。。。。。人形机械人软件、硬件相关要害手艺尚在研发当中， ，，，需要实现手艺突破才华使机械人性能、本钱知足需求。。。。。。若是软硬件手艺希望不如预期， ，，，可能导致机械人性能不佳、功效受限或清静问题， ，，，进而影响工业化历程。。。。。。
商业化希望缺乏预期。。。。。。人形机械人的推广受到手艺、用户接受度、场景需求等多方面的影响， ，，，商业化进度具有不确定性， ，，，可能对工业链爆发倒运影响。。。。。。
头部厂探讨产进度缺乏预期。。。。。。行业目今由供应端驱动， ，，，特斯拉等头部厂商人形机械人的量产希望关于行业具有引领作用， ，，，若其量产时间点继续推后， ，，，关于上游供应商将爆发倒运影响。。。。。。
工业链降本缺乏预期危害。。。。。。现在人形机械人计划本钱较高， ，，，各焦点零部件均有较大降本空间， ，，，降本进度缺乏预期将影响下游大规模应用。。。。。。
海内工业链手艺升级速率缺乏预期。。。。。。我国的高端传感器市场以入口品牌为主， ，，，若海内厂商不可较快地手艺前进， ，，，则零部件市场仍将被外资品牌占有， ，，，使得海内厂商的国产替换进度缓慢， ，，，生长动能缺乏
本文摘自：2025年8月4日已经宣布的《特斯拉人形机械人追踪：轻量化， ，，，下一个主要偏向》
邓学 剖析员 SAC 执证编号：S0080521010008 SFC CE Ref：BJV008
任丹霖 剖析员 SAC 执证编号：S0080518060001 SFC CE Ref：BNF068
厍静兰 剖析员 SAC 执证编号：S0080522080010
崔力丹 联系人 SAC 执证编号：S0080123070118
荆州市都会治理执法委员会
