Humanoide roboter har gått fra laboratoriet til kommersiell masseproduksjon, og det å balansere lettvekt og strukturell styrke har blitt en kjerneutfordring.

 
Som et metallmateriale som kombinerer lettvekt, høy styrke og korrosjonsbestandighet, oppnår aluminium storskala penetrasjon i viktige deler som ledd, skjeletter, transmisjonssystemer og skall av humanoide roboter.

 
Ved utgangen av 2024 var den globale etterspørselen etteraluminiumslegeringeri humanoide robotindustrien har økt med 62 % fra år til år, og blitt et annet eksplosivt felt for aluminiumsapplikasjoner etter nye energikjøretøyer.

 
Den omfattende ytelsen til aluminiumslegering gjør det til det foretrukne metallmaterialet for humanoide roboter. Tettheten er bare en tredjedel av stål, men den kan oppnå en styrke som er sammenlignbar med noe stål gjennom legeringsforhold og prosessoptimalisering. For eksempel kan den spesifikke styrken (styrke/tetthetsforholdet) til 7-serie flyaluminium (7075-T6) nå 200 MPa/(g/cm³), som er bedre enn de fleste tekniske plasttyper, og yter godt innen varmespredning og elektromagnetisk skjerming.

 
I iterasjonen av Tesla Optimus-Gen2 er lemskjelettet redusert med 15 % ved bruk av aluminium-magnesiumlegering, samtidig som den strukturelle stivheten opprettholdes gjennom topologioptimaliseringsdesign. Boston Dynamics' Atlas-robot bruker høyfast aluminium for å lage kneleddsoverføringskomponenter for å takle effekten av høyfrekvente hopp. I tillegg bruker kjølesystemet til Ubiquitous Walker X et støpt aluminiumsskall, som utnytter den høye varmeledningsevnen til aluminium (omtrent 200 W/m·K) for å oppnå effektiv varmestyring.
For tiden fortsetter den teknologiske iterasjonen av aluminium innen humanoide roboter å akselerere, og flere gjennombrudd har dukket opp i ulike ledd i industrikjeden:

1. Ytelsessprang med høy styrkealuminiumslegeringmaterialer
Etter lanseringen av aluminium-silisiumlegering med en strekkfasthet på 450 MPa i september 2024, oppnådde Lizhong Group (300428) sertifisering for luftfartskvalitet for sin 7xxx-serie aluminiumlegering spesielt utviklet for roboter i januar 2025. Dette materialet har økt flytegrensen til 580 MPa gjennom mikrolegeringsteknologi samtidig som det opprettholder en forlengelsesrate på 5 %, og har blitt brukt med hell på den biomimetiske kneleddmodulen til Fourier Intelligence, noe som reduserer vekten med 32 % sammenlignet med tradisjonelle titanlegeringsløsninger. Helaluminiums kolonnematerialet utviklet av Mingtai Aluminum Industry (601677) bruker sprøyteavsetningsformingsteknologi for å øke varmeledningsevnen til radiatoraluminiummaterialet til 240 W/(m·K), og har blitt levert i bulk som drivsystem for Yushu Technologys H1 humanoide robot.

 
2. Gjennombrudd på industrielt nivå innen integrert støpeteknologi
Verdens første 9800T superstøpte produksjonslinje med to plater, som ble satt i drift av Wencan Corporation (603348) ved Chongqing-basen, har komprimert produksjonssyklusen for humanoide robotskjeletter fra 72 timer til 18 timer. Den biomimetiske ryggradsskjelettkomponenten som er utviklet av dem, er optimalisert gjennom topologidesign, noe som reduserer sveisepunkter med 72 %, oppnår en strukturell styrke på 800 MPa og opprettholder en utbyttegrad på over 95 %. Denne teknologien har mottatt bestillinger fra nordamerikanske kunder, og en fabrikk i Mexico er for tiden under bygging. Guangdong Hongtu (002101) har utviklet et tynnvegget støpt aluminiumsskall med en veggtykkelse på bare 1,2 mm, men som oppnår en slagfasthet på 30 kN, som brukes på brystbeskyttelsesstrukturen til Uber Walker X.

3. Innovasjon innen presisjonsmaskinering og funksjonell integrasjon
Nanshan Aluminum Industry (600219), i samarbeid med National Engineering Center for Light Alloys ved Shanghai Jiao Tong University, vil lansere nanoforsterkede aluminiumbaserte komposittmaterialer i februar 2025. Dette materialet er forsterket ved å dispergere silisiumkarbid-nanopartikler, noe som reduserer den termiske utvidelseskoeffisienten til 8 × 10⁻⁶/℃, og løser dermed problemet med nøyaktighetsdrift forårsaket av ujevn varmespredning i servomotorer. Det har blitt introdusert i Tesla Optimus Gen3-forsyningskjeden. Det elektromagnetiske skjermingslaget av aluminiumgrafenkompositt utviklet av Yinbang Co., Ltd. (300337) har en skjermingseffektivitet på 70 dB i 10 GHz-frekvensbåndet og en tykkelse på bare 0,25 mm, som er påført hodesensormatrisen til Boston Dynamics Atlas.

 
4. Lavkarbongjennombrudd med teknologi for resirkulert aluminium
Den nybygde produksjonslinjen for rensing av elektronisk resirkulert aluminium fra Aluminum Corporation of China (601600) kan kontrollere innholdet av kobber- og jernforurensninger i avfallsaluminium til under 5 ppm, og redusere karbonavtrykket til produsert resirkulert aluminium med 78 % sammenlignet med primæraluminium. Denne teknologien er sertifisert av EUs Key Raw Materials Act og forventes å levere LCA-kompatible aluminiummaterialer (full lifecycle) til Zhiyuan-roboter fra og med andre kvartal 2025.

5. Tverrfaglig teknologiintegrasjon og -anvendelse
I utvidede scenarier for luftfartsnivå har den biomimetiske bikakeformede aluminiumsstrukturen utviklet av Beijing Iron Man Technology blitt verifisert av Harbin Institute of Technology, noe som reduserer vekten på den tobeinte robotens torso med 30 % og øker bøyestyrken med 40 %. Strukturen bruker 7075-T6 luftfartsaluminium og oppnår en spesifikk stivhet på 12 GPa · m³/kg gjennom biomimetisk design. Den er planlagt brukt til vedlikeholdsroboten for romstasjoner som lanseres i fjerde kvartal 2025.

 
Disse teknologiske gjennombruddene driver bruken av aluminium i enkeltmaskiner i humanoide roboter fra 20 kg/enhet i 2024 til 28 kg/enhet i 2025, og premiumprisen for high-end aluminium har også steget fra 15 % til 35 %.

 
Med implementeringen av «Veiledende meninger om innovativ utvikling av humanoidrobotindustrien» fra Industri- og informasjonsdepartementet, vil innovasjonen av aluminiumsmaterialer innen lettvekts- og funksjonsintegrasjon fortsette å akselerere. I juli 2024 utstedte Industri- og informasjonsdepartementet «Veiledende meninger om innovativ utvikling av humanoidrobotindustrien», som tydelig anga målet om å «bryte gjennom lette materialer og presisjonsproduksjonsprosesser», og inkluderte presisjonsformingsteknologi for aluminiumslegering på listen over viktige forsknings- og utviklingsprosjekter.

 
På lokalt nivå vil Shanghai opprette et spesialfond på 2 milliarder yuan i november 2024 for å støtte forskning og industrialisering av kjernematerialer for humanoide roboter, inkludert høypresterende aluminiummaterialer.

 
Innen akademia ble den «biomimetiske bikakeformede aluminiumsstrukturen», utviklet i fellesskap av Harbin Institute of Technology og China Aluminum Research Institute, validert i januar 2025. Denne strukturen kan redusere vekten på robotens torso med 30 % samtidig som den forbedrer bøyestivheten med 40 %. De relaterte prestasjonene har nådd stadiet for patentindustrialisering.

Ifølge GGII Institute of Robotics vil det globale aluminiumsforbruket for humanoide roboter være omtrent 12 000 tonn i 2024, med en markedsstørrelse på 1,8 milliarder yuan. Forutsatt at aluminiumsforbruket til en enkelt humanoid robot er 20–25 kg (som utgjør 30–40 % av maskinens totalvekt), basert på en estimert global forsendelse på 5 millioner enheter innen 2030, vil etterspørselen etter aluminium stige til 100 000–125 000 tonn, tilsvarende en markedsstørrelse på omtrent 15–18 milliarder yuan, med en sammensatt årlig vekstrate på 45 %.

 
Når det gjelder pris, har premiumprisen på avanserte aluminiumsmaterialer for roboter (som aluminiumsplater av luftfartskvalitet og støpt aluminium med høy varmeledningsevne) økt fra 15 % til 30 %. Enhetsprisen for noen tilpassede produkter overstiger 80 000 yuan/tonn, betydelig høyere enn gjennomsnittsprisen for industrielle aluminiumsmaterialer (22 000 yuan/tonn).

 
Ettersom humanoide roboter itererer med en hastighet på over 60 % per år, går aluminium, med sin modne industrikjede og kontinuerlig optimaliserte ytelse, over fra tradisjonell produksjon til sporet med høy verdiøkning. Ifølge Toubao Research Institute vil Kinas aluminiummarked for roboter utgjøre 40–50 % av den globale markedsandelen fra 2025 til 2028, og lokale bedrifters teknologiske gjennombrudd innen presisjonsstøping, overflatebehandling og andre aspekter vil bli viktige vinnere og tapere.