从“轻量化骨架”到“功能中枢”：铝合金重塑人形机器人核心材料版图

选择合适的材料对于人形机器人设计至关重要，因为它决定了机器人执行功能的效率。关键考虑因素包括：

• 轻量级设计：增强机动性并降低能耗。

• 高强度：承受机械应力并保持结构完整性。

• 精密兼容性：满足无缝功能的严格公差。

铝合金的综合性能使其成为人形机器人金属材料的首选。其密度仅为钢的1/3，却能通过合金配比和工艺优化实现与部分钢材相当的强度。例如，7系航空铝（7075-T6）的比强度（强度/密度比）可达200 MPa/(g/cm³)，优于多数工程塑料，且在散热性、电磁屏蔽性方面表现优异。

在加工方面，人形机器人的复杂部件（例如关节、马达和框架）需要精密制造。铝的可加工性使其成为以下应用的理想选择：

• 压铸：能够生产具有严格公差和一致质量的复杂形状。

• 数控加工：达到微米级精度，对于运动部件的平稳功能至关重要。

这些工艺使制造商能够生产出符合严格设计和操作要求的机器人组件，确保卓越的性能。

在特斯拉Optimus-Gen2的迭代中，其四肢骨架采用铝镁合金减重15%，同时通过拓扑优化设计保持结构刚性；波士顿动力的Atlas机器人则使用高强度铝材打造膝关节传动部件，以应对高频率跳跃带来的冲击。

此外，优必选Walker X的散热系统采用压铸铝壳体，利用铝的高导热系数（约200 W/m·K）实现高效热管理；宇树Unitree Robotics G1 人形机器人采用 23 至 43 个铝基关节电机，不仅增强运动控制，支持复杂的、类似人类的动作，同时提高了机器人的耐用性、承受重复性机械应力，同时保持优异的性能。

当前，铝在人形机器人领域的技术迭代持续加速，产业链各环节涌现出多项突破性进展：

1. 高强度铝合金材料的性能跃升

立中集团（300428）继2024年9月发布抗拉强度450MPa的铝硅合金后，其研发的机器人专用7xxx系铝合金于2025年1月通过航天级认证。该材料通过微合金化技术将屈服强度提升至580MPa，同时保持5%的延伸率，成功应用于傅利叶智能的仿生膝关节模组，较传统钛合金方案减重32%。

明泰铝业（601677）开发的全铝立柱本体材料，采用喷射沉积成形工艺，将散热器铝材的导热系数提升至240W/(m·K)，已批量供应宇树科技H1人形机器人的驱动系统。

2. 一体化压铸技术的工业级突破

文灿股份（603348）在重庆基地投产的全球首条9800T两板式超级压铸产线，将人形机器人骨架制造周期从72小时压缩至18小时。其研发的仿生脊柱骨架组件通过拓扑优化设计，使焊接点减少72%，结构强度达到800MPa级，且良率稳定在95%以上。该技术已获得北美客户订单，墨西哥工厂正在建设中。

广东鸿图（002101）则开发出薄壁压铸铝外壳，壁厚仅1.2mm却实现30kN的抗冲击性能，应用于优必选Walker X的胸腔防护结构。

3. 精密加工与功能复合化创新

南山铝业（600219）联合上海交通大学轻合金国家工程中心，于2025年2月发布纳米强化铝基复合材料。该材料通过碳化硅纳米颗粒弥散强化，将热膨胀系数降至8×10⁻⁶/℃，成功解决伺服电机散热不均导致的精度漂移问题，已导入特斯拉Optimus Gen3供应链。

银邦股份（300337）研发的铝-石墨烯复合电磁屏蔽层，在10GHz频段屏蔽效能达70dB，厚度仅0.25mm，应用于波士顿动力Atlas的头部传感器阵列。

4. 再生铝技术的低碳突破

中国铝业（601600）新建的电子级再生铝纯化生产线，可将废铝中的铜、铁杂质含量控制在5ppm以下，生产的再生铝材碳足迹较原生铝降低78%。该技术已通过欧盟《关键原材料法案》认证，且Q2已开始向智元机器人供应LCA（全生命周期）达标铝材。

5. 跨领域技术融合应用

在航天级场景拓展中，北京钢铁侠科技开发的仿生蜂窝铝结构通过哈工大验证，使双足机器人躯干减重30%的同时，抗弯刚度提升40%。该结构采用7075-T6航空铝，通过仿生学设计实现12GPa·m³/kg的比刚度，计划用于2025年Q4发射的太空站维护机器人。

这些技术突破正推动铝材在人形机器人中的单机用量从2024年的20kg/台提升至2025年的28kg/台，高端铝材溢价率也由15%攀升至35%。

随着工信部《人形机器人产业创新发展指导意见》的落地，铝材在轻量化、功能集成领域的创新将持续加速。2024年7月，工信部发布《人形机器人产业创新发展指导意见》，明确提出“突破轻量化材料及精密制造工艺”的目标，并将铝合金精密成型技术列入重点攻关清单。

地方层面，上海市于2024年11月设立20亿元专项基金，支持人形机器人核心材料（含高性能铝材）的研发及产业化。

学术领域，哈尔滨工业大学与中铝研究院联合开发的“仿生蜂窝铝结构”于2025年1月通过验证，该结构可使机器人躯干减重30%的同时提升抗弯刚度40%，相关成果已进入专利产业化阶段。

根据公开数据显示，2024年全球人形机器人用铝量约为1.2万吨，市场规模达18亿元。假设单台人形机器人铝材用量为20-25kg（占整机重量30%-40%），按2030年全球500万台出货量估算，铝材需求将攀升至10万-12.5万吨，对应市场规模约150亿-180亿元，年复合增长率达45%。

当人形机器人以每年超60%的速度迭代时，铝凭借其成熟的产业链和持续优化的性能，正从传统制造业跨入高附加值赛道。据头豹研究院预测，2025-2028年，中国机器人用铝市场将占全球份额的40%-50%，本土企业在精密成型、表面处理等环节的技术突破将成为关键胜负手。

整理自：新浪财经、日出金属新闻

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10	AI 芯片与机器人“大脑”供应商在产业链中的角色
11	电机驱动器与控制模块的供应链整合
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16	IMU+视觉融合传感器模块供应链优化
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