人形機(jī)器人已從實驗室走向商業(yè)化量產(chǎn)，輕量化與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的平衡成為核心挑戰(zhàn)。

作為兼具輕質(zhì)、高強(qiáng)度和耐腐蝕特性的金屬材料，鋁正在人形機(jī)器人的關(guān)節(jié)、骨架、傳動系統(tǒng)及外殼等關(guān)鍵部位實現(xiàn)規(guī)?；瘽B透。

截至2024年底，全球人形機(jī)器人行業(yè)對鋁合金的需求量同比激增62%，成為繼新能源汽車后的又一鋁材應(yīng)用爆發(fā)領(lǐng)域。

鋁合金的綜合性能使其成為人形機(jī)器人金屬材料的首選。其密度僅為鋼的1/3，卻能通過合金配比和工藝優(yōu)化實現(xiàn)與部分鋼材相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。例如，7系航空鋁（7075-T6）的比強(qiáng)度（強(qiáng)度/密度比）可達(dá)200 MPa/(g/cm³)，優(yōu)于多數(shù)工程塑料，且在散熱性、電磁屏蔽性方面表現(xiàn)優(yōu)異。

在特斯拉Optimus-Gen2的迭代中，其四肢骨架采用鋁鎂合金減重15%，同時通過拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計保持結(jié)構(gòu)剛性；波士頓動力的Atlas機(jī)器人則使用高強(qiáng)度鋁材打造膝關(guān)節(jié)傳動部件，以應(yīng)對高頻率跳躍帶來的沖擊。此外，優(yōu)必選Walker X的散熱系統(tǒng)采用壓鑄鋁殼體，利用鋁的高導(dǎo)熱系數(shù)（約200 W/m·K）實現(xiàn)高效熱管理。

當(dāng)前，鋁在人形機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)迭代持續(xù)加速，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)涌現(xiàn)出多項突破性進(jìn)展：

1. ?高強(qiáng)度鋁合金材料的性能躍升

立中集團(tuán)（300428）繼2024年9月發(fā)布抗拉強(qiáng)度450MPa的鋁硅合金后，其研發(fā)的機(jī)器人專用7xxx系鋁合金于2025年1月通過航天級認(rèn)證。該材料通過微合金化技術(shù)將屈服強(qiáng)度提升至580MPa，同時保持5%的延伸率，成功應(yīng)用于傅利葉智能的仿生膝關(guān)節(jié)模組，較傳統(tǒng)鈦合金方案減重32%。而明泰鋁業(yè)（601677）開發(fā)的全鋁立柱本體材料，采用噴射沉積成形工藝，將散熱器鋁材的導(dǎo)熱系數(shù)提升至240W/(m·K)，已批量供應(yīng)宇樹科技H1人形機(jī)器人的驅(qū)動系統(tǒng)。

2. ?一體化壓鑄技術(shù)的工業(yè)級突破

文燦股份（603348）在重慶基地投產(chǎn)的全球首條9800T兩板式超級壓鑄產(chǎn)線，將人形機(jī)器人骨架制造周期從72小時壓縮至18小時。其研發(fā)的仿生脊柱骨架組件通過拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計，使焊接點減少72%，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到800MPa級，且良率穩(wěn)定在95%以上。該技術(shù)已獲得北美客戶訂單，墨西哥工廠正在建設(shè)中。廣東鴻圖（002101）則開發(fā)出薄壁壓鑄鋁外殼，壁厚僅1.2mm卻實現(xiàn)30kN的抗沖擊性能，應(yīng)用于優(yōu)必選Walker X的胸腔防護(hù)結(jié)構(gòu)。

3. ?精密加工與功能復(fù)合化創(chuàng)新

南山鋁業(yè)（600219）聯(lián)合上海交通大學(xué)輕合金國家工程中心，于2025年2月發(fā)布納米強(qiáng)化鋁基復(fù)合材料。該材料通過碳化硅納米顆粒彌散強(qiáng)化，將熱膨脹系數(shù)降至8×10??/℃，成功解決伺服電機(jī)散熱不均導(dǎo)致的精度漂移問題，已導(dǎo)入特斯拉Optimus Gen3供應(yīng)鏈。而銀邦股份（300337）研發(fā)的鋁-石墨烯復(fù)合電磁屏蔽層，在10GHz頻段屏蔽效能達(dá)70dB，厚度僅0.25mm，應(yīng)用于波士頓動力Atlas的頭部傳感器陣列。

4. ?再生鋁技術(shù)的低碳突破

中國鋁業(yè)（601600）新建的電子級再生鋁純化生產(chǎn)線，可將廢鋁中的銅、鐵雜質(zhì)含量控制在5ppm以下，生產(chǎn)的再生鋁材碳足跡較原生鋁降低78%。該技術(shù)已通過歐盟《關(guān)鍵原材料法案》認(rèn)證，預(yù)計2025年Q2開始向智元機(jī)器人供應(yīng)LCA（全生命周期）達(dá)標(biāo)鋁材。

5. ?跨領(lǐng)域技術(shù)融合應(yīng)用

在航天級場景拓展中，北京鋼鐵俠科技開發(fā)的仿生蜂窩鋁結(jié)構(gòu)通過哈工大驗證，使雙足機(jī)器人軀干減重30%的同時，抗彎剛度提升40%。該結(jié)構(gòu)采用7075-T6航空鋁，通過仿生學(xué)設(shè)計實現(xiàn)12GPa·m³/kg的比剛度，計劃用于2025年Q4發(fā)射的太空站維護(hù)機(jī)器人。

這些技術(shù)突破正推動鋁材在人形機(jī)器人中的單機(jī)用量從2024年的20kg/臺提升至2025年的28kg/臺，高端鋁材溢價率也由15%攀升至35%。

隨著工信部《人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見》的落地，鋁材在輕量化、功能集成領(lǐng)域的創(chuàng)新將持續(xù)加速。2024年7月，工信部發(fā)布《人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見》，明確提出“突破輕量化材料及精密制造工藝”的目標(biāo)，并將鋁合金精密成型技術(shù)列入重點攻關(guān)清單。

地方層面，上海市于2024年11月設(shè)立20億元專項基金，支持人形機(jī)器人核心材料（含高性能鋁材）的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。

學(xué)術(shù)領(lǐng)域，哈爾濱工業(yè)大學(xué)與中鋁研究院聯(lián)合開發(fā)的“仿生蜂窩鋁結(jié)構(gòu)”于2025年1月通過驗證，該結(jié)構(gòu)可使機(jī)器人軀干減重30%的同時提升抗彎剛度40%，相關(guān)成果已進(jìn)入專利產(chǎn)業(yè)化階段。

根據(jù)高工機(jī)器人研究所（GGII）數(shù)據(jù)，2024年全球人形機(jī)器人用鋁量約為1.2萬噸，市場規(guī)模達(dá)18億元。假設(shè)單臺人形機(jī)器人鋁材用量為20-25kg（占整機(jī)重量30%-40%），按2030年全球500萬臺出貨量估算，鋁材需求將攀升至10萬-12.5萬噸，對應(yīng)市場規(guī)模約150億-180億元，年復(fù)合增長率達(dá)45%。

價格層面，2024年下半年以來，機(jī)器人用高端鋁材（如航空級鋁板、高導(dǎo)熱壓鑄鋁）的溢價率已從15%提升至30%，部分定制化產(chǎn)品單價超8萬元/噸，顯著高于工業(yè)鋁材均價（2.2萬元/噸）。

當(dāng)人形機(jī)器人以每年超60%的速度迭代時，鋁憑借其成熟的產(chǎn)業(yè)鏈和持續(xù)優(yōu)化的性能，正從傳統(tǒng)制造業(yè)跨入高附加值賽道。據(jù)頭豹研究院預(yù)測，2025-2028年，中國機(jī)器人用鋁市場將占全球份額的40%-50%，本土企業(yè)在精密成型、表面處理等環(huán)節(jié)的技術(shù)突破將成為關(guān)鍵勝負(fù)手。