新能源汽车轻量化可显著提升续航:根据星源卓镁招股说明书,车重对新能源车续航影响较大, 相同带电量情况下,汽车减重10%能够提升7%的续航能力。 人形机器人实现轻量化的意义: 1)续航:与新能源车通过减重提升续航相同,机器人减重同样可以提升续航能力。“首届机器人半 程马拉松挑战赛”中天工Ultra采用碳纤维材料进行减重,显著提升了续航能力,并在比赛中夺冠。 2)响应速度:通过轻量化设计,机器人各个关节以及躯干实现减重,可以降低人形机器人各个关节 在运行时的转动惯量。转动惯量越低,人形机器人电机实现加速与减速所需扭矩更低,在运动中就表 现为更高的动态响应速度。
随着人形机器人向通用人工智能平台和真实环境应用不断推进,整机的结构重量成为制约运动性 能、能效比、续航时长和场景适应性的关键因素。当前主流厂商普遍将“轻量化”作为迭代核心 之一,通过自研高扭矩密度电机、拓扑优化结构、一体化伺服模组、碳纤维及复合材料等手段持 续降低整机质量。
主流技术路线:目前机器人轻量化主要采用铝合金、镁合金(或铝镁合金)、碳纤维和高性能工 程塑料PEEK等材料。铝合金因其性价比高广泛应用于结构件;镁合金更轻且具备良好阻尼性能 ,适合承载部位减重;碳纤维强度高、刚性好,常用于四肢和外壳等对重量敏感的部位;PEEK 则以其高强度和耐磨性在关节、绝缘和复杂结构件中发挥优势。 趋势判断:多材料协同。单一材料难以兼顾强度、刚性、成本与加工工艺。未来趋势是镁合金、 碳纤维、PEEK等多材料协同应用,按功能分区优化设计。
镁合金作为轻量化材料具备显著性能优势:镁合金密度仅为铝合金的2/3,却在比强度、减震性、 电磁屏蔽性和加工性能等方面展现出综合优势。尤其适用于对轻量化、吸能性和成型效率要求较 高的结构件。 近年来,随着新能源汽车与机器人等终端对减重与结构集成需求的提升,镁合金作为铝的理想替 代正受到广泛关注。
镁合金应用的三大历史瓶颈:尽管镁合金具备突出的性能优势,但过去镁合金高成本、成型工艺 复杂性与耐蚀性三大问题制约其工业化落地。 价格与工艺的同步改善助推镁合金渗透率提高。价格方面:2021年前镁铝价格比长期高于1.5,镁 材渗透动力不足;近年来伴随镁材价格走弱,镁铝比降至接近1.0,价格压力逐步缓解。工艺方面 :半固态镁合金压铸工艺提高镁合金加工工艺安全性,复合涂层工艺提高镁合金抗腐蚀与抗氧化 能力,镁合金使用性能不断提高。
半固态注射成型(Thixomolding)是一种先进的镁合金加工方法,将金属颗粒加热剪切至半固 态状态后注射入模具成型。相较传统高压压铸,具备更高安全性与成型稳定性。 流程步骤简述: 1)进料:镁合金颗粒(Mg chips)从料斗进入螺杆机筒。 2)加热剪切:螺杆旋转配合多段加热(580–630℃)形成含球状固相的半固态浆料。 3)储料压实:浆料在机筒前段压实,提高密度和流动性。 4)注射成型:浆料经喷嘴高速注入模具,在闭模状态下快速冷却凝固,获得致密精密零件。 工艺亮点:安全、质量稳定、适用广泛。
应用量效齐升,行业加速渗透 。汽车领域占镁合金消费市场70%份额,覆盖10大系统、100+零部件;中国单车用量从2022年 6kg提升至2024年12kg,北美为18kg;按照《节能与新能源汽车技术路线kg,CAGR达到17.9%。
技术+场景双突破,带动结构件放量。 1)上汽/宝武/星源卓镁等头部企业在电驱壳体、电池包、副车架等结构件实现突破:上汽集团 第二代镁合金电驱动壳体采用半固态铸造工艺,力学性能提升20%,合格率从78%提升至95% ,成本下降18%;宝武镁业建成全球首个6000T镁合金压铸单元岛,实现一体化车身结构件整 体成型,较传统钢铝结构减重30%。 2)eVTOL飞行器主承力结构(减重40%)新兴领域加速渗透,亿航智能无人机采用镁合金框 架后有效载荷提升15%。
营收小幅回落,利润略有承压。2020–2024年公司营收从16.28亿元增长至44.09亿元,期间CAGR=28%;归母净 利润由3.33亿元增长至4.16亿元,期间CAGR=6%。2020-2024年公司毛利率从32.86%下降至20.28%,归母净利率 从20.45%下降至9.44%,盈利下滑主要系生产成本提升等因素。 推进镁合金轻量化应用,拓展机器人市场。 公司已将智能化镁结构件列为重点方向,积极布局人形机器人业务, 已投入关节壳体、躯干结构等关键部件研发,斩获多家海内外客户项目定点。
发展历史悠久,现正处于垄断瓦解、多强并起阶段。PEEK材料学名聚醚醚酮,属于特种工程塑料 的一种,历经近50年发展。早期由英国帝国化学工业公司(ICI)首先研发,并应用于军工领域, 产能仅400吨/年。1993年ICI被英国威格斯收购,PEEK在被后者垄断下逐步扩展至民用高科技领域 ,产能迅速提升,2003年达2800吨/年。2005年德国赢创与吉林大学设立合资公司,历经5年研发 后成功生产商业化PEEK,自此开启多强并起时代。
产业化品种稀少,兼具最高性能及商业价值。根据中研股份招股说明书,当前,论文发表的PEEK 品种虽有几十个,但实现商业化的尚不足十个。极高的技术壁垒也赋予了PEEK材料在工程塑料中 最高的性能及商业价值。
PEEK具备多种优异的物理及加工特性。根据中研股份招股说明书,物理特性方面,PEEK具有机 械特性好、阻燃性好、耐磨、耐腐蚀、耐水解性、耐热、耐剥离以及生物相容等一系列特点。在 此之外,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性。
PEEK以塑代钢,成为轻量化解决方案。根据中研股份招股说明书,PEEK 性能全面优于普通金属 。PEEK比强度大,在满足强度要求的前提下,可以大幅度减小材料本身的自重,成为实现“轻量 化”的解决方案。此外 PEEK 在绝缘性、耐化学性方面均优于普通金属。同时,PEEK特性相对于 锆、钛合金,更适合作为医用植入式材料,其密度、弹性均非常接近人体骨骼水平,且不易导热 ,增加了植入后的舒适性,并且 PEEK 作为非金属材料,可被 X 射线穿透和实现 CT 扫描,方便 患者进行医疗检查。
氟酮为PEEK最核心原材料,成本占比约为50%。根据中研股份招股说明书,每生产1吨PEEK需 要消耗约0.7-0.8吨氟酮单体,氟酮原料成本约占PEEK成本的50%,为最核心原料。 氟酮产能主要集中在中国,目前行业玩家较少竞争格局集中。全球氟酮产能集中在中国,海外生 产商主要有英国威格斯、比利时索尔维、德国赢创(海外产能主要以威格斯为主导),中国生产 商主要有新瀚新材、中欣氟材、营口兴福。氟酮行业市场较小,参与者较少,市场格局较为集中 ,目前中国氟酮生产商产能在全球市场中占据主导地位。 中国氟酮消费量稳步增长。2019-2023年,中国氟酮消费量从479吨增长至2550吨,稳步增长。价 格方面,氟酮单千克价格约为350元。
当前供给端呈现一超多强的局面,整体由海外公司把控。根据中研股份年报和我们草根调研,英 国威格斯占据绝对优势,本土产能达7150吨,约占全球60%,同时其在盘锦和辽宁兴福设立的合 资公司亦有800吨产能。在其之后,是比利时索尔维和德国赢创,分别有2500和1800吨产能。国内 方面,中研股份、鹏孚隆均有1000吨产能,吉林聚科和山东君昊分别有800和300吨产能。
国产替代已有成效,PEEK价格显著下降。根据我们草根调研,当前国产替代已显著推动PEEK价 格下行,2017年以来,威格斯、中研股份和索尔维工业PEEK价格分别由1000、500和650元/公斤 下降至600、300和400元/公斤。预计未来随国内厂商产能释放,PEEK价格仍有进一步下行空间。
随机器人销量增加,预计2035年机器人用PEEK材料市场规模达350亿元。根据我们预测,2025- 2035年人形机器人新增需求或从2.5万台增长至1165万台,同时随PEEK厂商产能释放,PEEK材料 价格或从340元/kg下降至200元/kg,进一步带动PEEK渗透率提高,每台用量或从2kg逐步提升至 15kg。综合上述影响,我们判断到2035年,机器人用PEEK材料市场规模或达350亿元。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
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