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人形机器人轻量化
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人形机器人行业深度报告:人形轻量化大势所趋,镁合金、“以塑代钢”是核心
东吴证券· 2025-07-12 16:35
报告行业投资评级 未提及 报告的核心观点 - 人形机器人轻量化大势所趋,主要路径有结构优化、零部件性能提升、原材料替换,从特斯拉角度看原材料替换或为短期主流,主要将传统铝合金、不锈钢等替换为镁合金、高性能工程塑料等 [2] - 镁合金电磁屏蔽和散热效率更高,降本增效明显,其减重效果优于铝合金,半固态工艺解决耐腐蚀性问题,工业机器人已有应用,产品和工艺有可迁移性 [2] - 工程塑料密度极低,机械强度、韧性与稳定性优异,轻量化趋势下的塑料革命打开市场增量空间,重点关注PEEK/PPS/PPA的应用,人形机器人落地有望为工程塑料带来十亿量级市场空间 [2] - 投资建议关注镁合金压铸头部企业【宝武镁业】、【星源卓镁】,推荐人形机器人轻量化关节件企业【旭升集团】;关注工程塑料头部企业【肇民科技】、【沃特股份】、【中研股份】 [2] 根据相关目录分别进行总结 从下游整机看机器人轻量化趋势 - 人形机器人轻量化成为主要趋势,如优必选Walker C、天工Ultra、特斯拉Optimus等产品重量降低 [6] - 轻量化可解决人形机器人续航不足、灵活度低、散热差等问题,如卓益得人形机器人减重40%使续航提高至6小时 [13] - 人形机器人实现轻量化主要通过结构优化、零部件替换、原材料替换三个角度,原材料替换中镁合金及高性能工程塑料或为主流方案 [18][20] 成本下行&技术突破为镁合金输入新动力 - 过去牵制镁合金大规模应用的因素为工艺和经济性,当前镁合金原材料成本下行、供给充分,性价比更高,半固态成型技术是未来趋势 [22][27][32] - 工业机器人已有镁合金应用,人形机器人未来可期,国内头部压铸厂商纷纷布局镁合金半固态成型赛道 [49][53][48] - 宝武镁业拥有完整镁产业链,有望切入人形机器人轻量化结构件赛道;星源卓镁在半固态技术有工艺积累,产品有望应用于人形机器人领域;旭升集团拓展人形机器人赛道,半固态镁合金工艺迎来突破 [57][62][66] 高性能工程塑料掀起"以塑代钢"革命 - 工程塑料在塑料材料中具有差异化优势,特种工程塑料技术壁垒较高,企业布局集中度高,PPS以及PPA需求占比较大 [73] - PEEK性能可与合金媲美,但生产工艺复杂,全球PEEK生产厂商呈现"一超多强"格局,国内市场增速明显 [78][83][88] - PPS被誉为"塑料黄金",全球市场格局集中,国产化进程加速,新能源汽车与机器人产业轻量化趋势打开下游应用空间 [92][97][102] - PPA硬度大、强度高,国际巨头主导下呈现多元化竞争格局,产品同质化严重,汽车与电子领域需求深化推动市场稳健增长 [106][110][116] - 肇民科技PEEK产品切入机器人丝杠供应链,机器人业务商业化提速;沃特股份特种材料业务持续发力;中研股份是国内PEEK龙头,致力提升产品批次稳定性,推动下游应用 [122][127][133] 投资建议 - 关注镁合金压铸头部企业【宝武镁业】、【星源卓镁】,推荐人形机器人轻量化关节件企业【旭升集团】;关注工程塑料头部企业【肇民科技】、【沃特股份】、【中研股份】 [135]
人形机器人深度研究系列九:人形机器人轻量化:产业化前夕的进修课,应用为重
东吴证券· 2025-07-12 16:18
报告行业投资评级 未提及 报告的核心观点 - 轻量化是人形机器人商业化前夕的进修课,可解决续航、散热等痛点,主流主机厂正发力,当前主流路径是材料轻量化 [2][8][9] - 不同材料在人形机器人轻量化中有不同应用和特点,综合考虑市场空间、竞争格局、技术难度,PEEK>镁合金>尼龙 [2] - 推荐关注轻量化应用、PEEK、PA尼龙、镁合金等相关标的 [2] 根据相关目录分别进行总结 PART1 轻量化:人形机器人量产前夕的进修课 - 轻量化可解决人形机器人续航、散热等痛点,提高续航、降低零部件要求、提升灵活度、易于搬运,主流主机厂正发力,如特斯拉第二代人形机器人减重,部分赛事机器人进行轻量化设计 [8][9] - 轻量化路径分为结构轻量化和材料轻量化,结构轻量化通过参数等优化实现“0成本”轻量化,材料轻量化采用镁铝合金或“以塑代钢”降低密度,目前基于材料设计结构尚处早期 [13] PART2 结构轻量化:方案确定后的0成本优化 - 参数优化是最简单直接的轻量化方式,通过改变尺寸、布局、厚度等优化结构,还可针对关节定制化选型 [15] - 拓扑优化是对材料删减的细化,在工程机械等领域广泛应用,预计随产业进步,更多拓扑优化后的人形机器人零部件将出现 [22] - 集成化可参考新能源车,在关节模组和结构件领域进行设计,关节模组集成化可减少连接件、节省空间,但研发难度大;结构件集成化采用一体化压铸技术,可减重并提升强度 [24] - 结构轻量化受制于技术路径未收敛和企业跨界能力有限,当前整机及零部件方案多样,核心性能未达理想,且本体厂商多为初创企业,零部件厂商跨界设计能力不足 [27] PART3 材料轻量化 - 镁合金 - 镁合金是优质轻质合金,比强度高、延展性好等,已在汽车轻量化中成熟应用,如奥迪A8采用相关技术减轻车身重量 [33] - 镁合金抗腐蚀性低、易燃易爆,但有成熟解决方案,如表面钝化等处理抗腐蚀性,加入保护气体和采用半固态技术处理易燃易爆问题 [36] - 镁价处于低位,经济性凸显,截至5月镁铝价格比仅0.87,性价比显著,在工业和人形机器人中已有初步尝试,如埃斯顿镁合金工业机器人减重、降耗等 [37][40] PART4 材料轻量化 - PEEK - PEEK位于工程塑料金字塔顶端,性能优异,刚性、韧性、耐热、耐腐蚀等方面表现好,是“以塑代钢”的优选材料 [50] - PEEK核心原材料为DFBP,原材料成本占比高,氟酮约占PEEK粗粉成本的50%,氟酮原料易得,但工艺和产能壁垒高 [54][55] - PEEK生产壁垒高,需平衡熔指、黏度、结晶性等指标,还可通过改性优化性能,大容量反应釜有助于控制批次稳定性 [57][68][69] - PEEK新应用验证周期长,各厂商积极与下游联合研发加快应用拓展,预计2027年全球/中国市场规模将达85/28亿元,24 - 27年CAGR分别为11%/13% [74][77] - PEEK全球供给集中,海外三大巨头2021年市占率合计达86%,各厂家纷纷扩产,预计2027年国内实际产能达5400吨/年 [87][92] PART5 材料轻量化 - 尼龙 - PA6抗冲击性和柔韧性好,PA66耐热性、刚性和强度高,随着己二腈国产化,尼龙66价格下行,下游应用扩展 [103] - 我国尼龙6需求成熟稳定,2019 - 2023年CAGR达8.17%,主要应用于民用消费品;尼龙66 2018 - 2022年CAGR为1.77%,主要应用于工业制造 [108] - PA6供给稳定,2019 - 2023年CAGR达7.29%,格局分散;PA66产能快速扩张,2024年同比+39%,格局集中,2022年我国PA66 CR3达75% [113] - 尼龙在汽车领域已成熟应用,在机器人领域“以塑代钢”优势显著,未来可期,如在工业和协作机器人传动部件中有应用 [118] PART6 产业链标的梳理 - 科达利是全球结构件龙头,盈利能力稳定,2024年业绩良好,机器人业务卡位谐波减速器,发布PEEK材料谐波减速器,拓展关节总成,2030年弹性可观 [165] - 肇民科技是汽车精密注塑件领先企业,2024年营收和利润增长,进军机器人产业链,开发精密零部件新品 [170] - 恒勃股份专注车辆系统配套,2024年营收和利润增长,在轻量化领域布局汽车和摩托车进气系统等核心部件,推进国产替代 [176] - 旭升集团是压铸老兵,工艺全覆盖,2020 - 2024年营收增长,铝镁合金能力复用,拓展机器人市场 [181] - 宝武镁业是国内最大专业化镁合金生产商,2024年营收增长但利润受镁价影响下降,与埃斯顿合作,涉足工业机器人,未来将用于人形机器人 [187] - 中研股份集PEEK研发等为一体,24年业绩受多种因素影响下降,年产能达千吨级,规划二期产能扩张,在新能源汽车领域战略布局 [191] - 新瀚新材专注特种工程塑料原料,24年营收和利润下降,DFBP新产能稳定运行,供应能力和客户粘性增强 [196] - 中欣氟材专注高端含氟材料,2022 - 2024年营收和利润下降,完善产业链,拓展新兴领域,布局人形机器人产业链上游 [201] - 南山智尚是国内精纺呢绒龙头,24年营收微升、利润微降,25Q1营收和利润增加,成为国内领先的UHMWPE制造商,拓展机器人相关领域应用 [205] PART7 投资建议&风险提示 - 投资建议:轻量化应用推荐科达利,建议关注肇民科技、恒勃股份;PEEK建议关注中研股份、新瀚新材、中欣氟材;PA尼龙建议关注南山智尚;镁合金推荐旭升集团,建议关注宝武镁业 [209]