Humanoida robotar har gått från laboratorietillverkning till kommersiell massproduktion, och att balansera lättvikt och strukturell styrka har blivit en central utmaning.

 
Som ett metallmaterial som kombinerar lättvikt, hög hållfasthet och korrosionsbeständighet uppnår aluminium storskalig penetration i viktiga delar som leder, skelett, transmissionssystem och skal hos humanoida robotar.

 
I slutet av 2024 var den globala efterfrågan påaluminiumlegeringarInom humanoidrobotindustrin har den ökat med 62 % jämfört med föregående år och blivit ytterligare ett explosivt område för aluminiumapplikationer efter nya energifordon.

 
Aluminiumlegeringens omfattande prestanda gör den till det föredragna metallmaterialet för humanoida robotar. Dess densitet är bara en tredjedel av stål, men den kan uppnå en hållfasthet jämförbar med vissa stål genom legeringsförhållande och processoptimering. Till exempel kan den specifika hållfastheten (hållfasthets-/densitetsförhållandet) hos 7-seriens flygaluminium (7075-T6) nå 200 MPa/(g/cm³), vilket är överlägset de flesta tekniska plaster och har goda egenskaper inom värmeavledning och elektromagnetisk avskärmning.

 
I den nya versionen av Tesla Optimus-Gen2 har dess benstomme reducerats med 15 % med hjälp av aluminium-magnesiumlegering, samtidigt som den strukturella styvheten bibehålls genom topologioptimerad design. Boston Dynamics Atlas-robot använder höghållfast aluminium för att skapa knäledstransmissionskomponenter som klarar av högfrekventa hopp. Dessutom använder kylsystemet i Ubiquitous Walker X ett hölje av pressgjuten aluminium, som utnyttjar aluminiumets höga värmeledningsförmåga (cirka 200 W/m²K) för att uppnå effektiv värmehantering.
För närvarande fortsätter den tekniska iterationen av aluminium inom humanoida robotar att accelerera, och flera genombrott har uppstått i olika delar av industrikedjan:

1. Prestandasprång med hög hållfasthetaluminiumlegeringmaterial
Efter lanseringen av aluminium-kisellegering med en draghållfasthet på 450 MPa i september 2024, erhöll Lizhong Group (300428) certifiering för flyg- och rymdteknik för sin 7xxx-serie aluminiumlegering, specifikt utformad för robotar, i januari 2025. Detta material har ökat sin sträckgräns till 580 MPa genom mikrolegeringsteknik samtidigt som en töjningshastighet på 5 % bibehålls, och har framgångsrikt applicerats på Fourier Intelligences biomimetiska knäledsmodul, vilket minskar vikten med 32 % jämfört med traditionella titanlegeringslösningar. Helaluminiumkolumnmaterialet som utvecklats av Mingtai Aluminum Industry (601677) använder spraydeponeringsformningsteknik för att öka värmeledningsförmågan hos radiatorns aluminiummaterial till 240 W/(m·K), och har levererats i bulk som drivsystem för Yushu Technologys humanoida robot H1.

 
2. Genombrott på industriell nivå inom integrerad pressgjutningsteknik
Världens första 9800T-produktionslinje för supergjuten tvåplåtskonstruktion, som tagits i drift av Wencan Corporation (603348) vid sin bas i Chongqing, har komprimerat tillverkningscykeln för humanoida robotskelett från 72 timmar till 18 timmar. Den biomimetiska ryggradskomponenten som utvecklats av dem har optimerats genom topologisk design, vilket minskar svetspunkterna med 72 %, uppnår en strukturell hållfasthet på 800 MPa och bibehåller en avkastningsgrad på över 95 %. Denna teknik har fått beställningar från nordamerikanska kunder och en fabrik i Mexiko är för närvarande under uppbyggnad. Guangdong Hongtu (002101) har utvecklat ett tunnväggigt pressgjutet aluminiumskal med en väggtjocklek på endast 1,2 mm men som uppnår 30 kN slagtålighet, vilket appliceras på bröstskyddsstrukturen på Uber Walker X.

3. Innovation inom precisionsbearbetning och funktionell integration
Nanshan Aluminum Industry (600219), i samarbete med National Engineering Center for Light Alloys vid Shanghai Jiao Tong University, kommer att släppa nanoförstärkta aluminiumbaserade kompositmaterial i februari 2025. Detta material förstärks genom att dispergera kiselkarbid-nanopartiklar, vilket minskar värmeutvidgningskoefficienten till 8 × 10⁻⁶/℃, vilket framgångsrikt löser problemet med noggrannhetsdrift som orsakas av ojämn värmeavledning hos servomotorer. Det har introducerats i Tesla Optimus Gen3-leveranskedjan. Det elektromagnetiska skärmningsskiktet av aluminiumgrafenkomposit, utvecklat av Yinbang Co., Ltd. (300337), har en skärmningseffektivitet på 70 dB i 10 GHz-frekvensbandet och en tjocklek på endast 0,25 mm, vilket appliceras på huvudsensoruppsättningen hos Boston Dynamics Atlas.

 
4. Genombrott med låga koldioxidutsläpp inom återvunnen aluminiumteknik
Den nybyggda produktionslinjen för rening av återvunnet aluminium av elektronisk kvalitet från Aluminum Corporation of China (601600) kan kontrollera innehållet av koppar- och järnföroreningar i aluminiumavfall till under 5 ppm och minska koldioxidavtrycket för det producerade återvunna aluminiumet med 78 % jämfört med primäraluminium. Denna teknik har certifierats enligt EU:s Key Raw Materials Act och förväntas leverera LCA-kompatibla aluminiummaterial (full lifecycle) till Zhiyuan-robotar med början under andra kvartalet 2025.

5. Tvärvetenskaplig teknikintegration och tillämpning
I utvidgningsscenarier för flyg- och rymdteknik har den biomimetiska bikakeformade aluminiumstrukturen, utvecklad av Beijing Iron Man Technology, verifierats av Harbin Institute of Technology, vilket minskar vikten på den tvåbenta robotens överkropp med 30 % och ökar dess böjstyvhet med 40 %. Strukturen använder 7075-T6 flygaluminium och uppnår en specifik styvhet på 12 GPa · m³/kg genom biomimetisk design. Den planeras att användas för rymdstationsunderhållsroboten som skjuts upp under fjärde kvartalet 2025.

 
Dessa tekniska genombrott driver upp användningen av aluminium i humanoida robotar från 20 kg/enhet år 2024 till 28 kg/enhet år 2025, och premiumpriset för högklassigt aluminium har också ökat från 15 % till 35 %.

 
Med implementeringen av "Vägledande yttranden om innovativ utveckling av humanoidrobotindustrin" av ministeriet för industri och informationsteknik kommer innovationen av aluminiummaterial inom områdena lättvikt och funktionell integration att fortsätta att accelerera. I juli 2024 utfärdade ministeriet för industri och informationsteknik "Vägledande yttranden om innovativ utveckling av humanoidrobotindustrin", som tydligt angav målet att "bryta igenom lättviktsmaterial och precisionstillverkningsprocesser", och inkluderade precisionsformningsteknik för aluminiumlegeringar i den viktigaste forsknings- och utvecklingslistan.

 
På lokal nivå kommer Shanghai att inrätta en särskild fond på 2 miljarder yuan i november 2024 för att stödja forskning och industrialisering av kärnmaterial för humanoida robotar, inklusive högpresterande aluminiummaterial.

 
Inom det akademiska området validerades den "biomimetiska bikakeformade aluminiumstrukturen" som utvecklats gemensamt av Harbin Institute of Technology och China Aluminum Research Institute i januari 2025. Denna struktur kan minska vikten på robotens torso med 30 % samtidigt som den förbättrar böjstyvheten med 40 %. De relaterade framstegen har nått stadiet av patentindustrialisering.

Enligt GGII Institute of Robotics kommer den globala aluminiumförbrukningen för humanoida robotar att vara cirka 12 000 ton år 2024, med en marknadsstorlek på 1,8 miljarder yuan. Om man antar att aluminiumförbrukningen för en enda humanoid robot är 20–25 kg (vilket motsvarar 30–40 % av maskinens totala vikt), baserat på den uppskattade globala leveransen på 5 miljoner enheter år 2030, kommer efterfrågan på aluminium att stiga till 100 000–125 000 ton, vilket motsvarar en marknadsstorlek på cirka 15–18 miljarder yuan, med en genomsnittlig årlig tillväxttakt på 45 %.

 
Prismässigt har premiumpriset för avancerade aluminiummaterial för robotar (såsom aluminiumplattor av flygkvalitet och pressgjuten aluminium med hög värmeledningsförmåga) ökat från 15 % till 30 % sedan andra halvan av 2024. Styckpriset för vissa kundanpassade produkter överstiger 80 000 yuan/ton, vilket är betydligt högre än genomsnittspriset för industriella aluminiummaterial (22 000 yuan/ton).

 
I takt med att humanoida robotar itererar med en hastighet på över 60 % per år, övergår aluminium, med sin mogna industrikedja och kontinuerligt optimerade prestanda, från traditionell tillverkning till spåret med högt förädlingsvärde. Enligt Toubao Research Institute kommer Kinas aluminiummarknad för robotar från 2025 till 2028 att stå för 40–50 % av den globala marknadsandelen, och lokala företags tekniska genombrott inom precisionsgjutning, ytbehandling och andra aspekter kommer att bli viktiga vinnare och förlorare.