丝杠市场规模及增量空间在哪？

人形机器人催生新需求，外资品牌主导下国产替代加速。

1. 滚珠丝杠市场超百亿，机床和机器人是主要场景

数控机床、机器人和汽车是丝杠主要下游需求。丝杠上游主要包括丝杆、 螺母、滚珠等核心零部件供应，以及钢材为主的原材料。材料端看，丝 杠采用的钢材特性差异大，特种合金调质钢成为高端市场材料端的技术 壁垒。国内标准行星滚柱丝杠采用的是马氏体不锈钢，满足一般强度、 硬度和耐磨性等要求，但是高硬度和抗腐蚀较难满足，国外合金调制钢 为原材料，具备较好的疲劳极限和抗多次冲击能力。下游看，丝杠下游 应用场景广泛，目前数控机床、机器人和汽车为最主要应用场景，2021 年滚动功能部件在行业内应用分别占比 54.3%、49.7%、34.3%和 30.9%。

全球滚珠丝杠市场规模超百亿元，国内市场规模有望持续增长。据秦川 机床公告数据，2015 年全球滚珠丝杠市场规模为 12.23 亿美元，2021 年 增至 17.5 亿美元，CAGR 为 6.15%，预计 2022 年有望达到 18.59 亿美元。 中国是滚珠丝杠重要的消费市场之一，国内市场占全球总市场份额约 20% 左右。2015 年我国滚珠丝杆市场规模为 14.31 亿元，2021 年增至 25.55 亿元，CAGR 为 10.14%，增速明显高于全球市场增速，预计 2022 年国 内市场规模有望达到 27.7 亿元。

行星滚柱丝杠受限于制造工艺难度高，生产设备有限，市场需求有限， 其市场规模远低于滚珠丝杠，远期看，行星滚柱丝杠导入汽车和人形机 器人产业链，市场空间有望大幅提升。根据 Persistence Market Research 的统计数据，2022 年滚柱丝杠全球市场规模接近 2.85 亿美元，预计 2023 年增长至 3 亿美元。

2.机床+汽车需求潜力大，人形机器人带来广阔增量市场

我们对丝杠主要的下游细分市场：机床、汽车和机器人，进行市场空间 测算：

1）机床。国内机床市场空间超千亿，传动部件占机床原材料采购成本约 20%。据 中国机床工具工业协会数据，2022 年我国金属加工机床消费额为 1843.6 亿元（274.1 亿美元），其中金属切削机床消费额 1240.3 亿元，金属成形 机床消费额 603.3 亿元。丝杠导轨作为机床的核心传动部件，其重要性 不言而喻。一般而言，不同类型和用途的机床所需的丝杠数量不同，如 车床，一般配置 2 根丝杆，分别是主轴丝杆和伺服丝杆。铣削机床和加 工中心等，则需要使用 3-4 个丝杆，分别是主轴丝杆、伺服丝杆、进给 轴丝杆和进给速度丝杆，以实现更为复杂的加工操作。根据科德数控和 纽威数控的原材料采购占比数据，传动类材料占比基本在 20%左右。

机床用丝杠市场规模 2030 年有望达到 47 亿元。考虑到传动部件还包括 主轴、导轨、轴承和齿轮等其他零部件，且国内机床市场正处于国产替 代和更新替换周期的驱动下，我们做出如下假设：1）假设丝杠的价值 量占机床价值量 2%；2）以 2022 年国内机床消费额为基准，预计每年 的行业规模增速为 3%。根据我们测算，2022 年机床用丝杠市场规模达 到 37 亿元，2030 年市场规模有望达到 47 亿元。

2）汽车。新能源汽车是主要的丝杠应用领域，刹车+制动+转向是核心。在传统燃 油车中，丝杠通常被视为一个可选项，主要被高端的欧洲汽车品牌采用。 随着新能源汽车渗透率的不断提升，由于其车辆内部结构和特性的变化， 以及汽车向智能化、尤其是 L4 级别以上的自动驾驶方向发展，丝杠逐 步成为不可或缺的标准配置。目前，在新能源汽车中，丝杠可以被应用 于刹车系统、制动系统以及转向系统等关键部位：1）转向：当前以 EPS 为主流，其中 R-EPS 采用滚珠丝杠。电机越靠近转向器，助力传动效 率越高，因而电动助力转向系统中 C-EPS、DP-EPS 到 R-EPS 转向性 能依次提升。R-EPS 工作噪音小，助力响应速度快，可实现更大助力， 但价格较贵，适用车型为中大型、大型车；2）制动：滚珠丝杠应用于 线控制动、EMB。传统液压机械制动以及电子液压制动，制动时其液压 管路油压上升与下降都会存在迟滞现象，导致制动延缓、事故率高，并 且复杂的液压管路也增加布置 ABS、ESP 等控制装置的难度。EMB 具 有结构简单、体积小、响应速度快、控制精度高、节能环保等优点，更 容易进行集成，简化结构、节省空间。3）驻车：EPB 用滚珠丝杠副用 于中高档汽车电子驻车系统。目前市场 EPB 制动钳主要采用两种传动方 式，一种是螺纹传动，另一种是滚珠丝杆转动，与传统螺纹传动相比， 使用滚珠丝杠的 EPB 具备效率高、寿命长、运动平稳等优势。EPB 用滚珠丝杠副是电子驻车系统中的核心传动部件，质量关乎整套电子驻车系 统的性能。

车用丝杠市场空间有望超过 50 亿元，制动和转向系统是主要需求。根 据新能源汽车所用丝杠需求，我们对车用丝杠市场进行测算，并做出如 下假设：1）2023 年根据乘联会数据，乘用车全年销量 2170 万台，新能 源车销量 774 万台，乘用车按照每年 1%增长速度计算，新能源渗透率 到 2025 年提升到 48%；2）仅考虑新能源汽车使用丝杠，且制动系统和 转向系统使用滚珠丝杠和行星滚柱丝杠两种，驻车系统使用滚珠丝杆； 3）假设行星滚柱丝杠单价 1500 元，滚珠丝杠单价 400 元，并逐年降低。 整体看，制动系统用丝杠市场规模最大，2025 年有望达到 55 亿元，车 用丝杠合计市场规模 2025 年有望超 70 亿元。

3）人形机器人。人形机器人产业化进程加速，行星滚柱丝杠是核心零部件。随着特斯拉 发布人形机器人 Optimus 以来，国内外产业资本加速拓展人形机器人领 域布局。国外方面，三星于 2023 年年初向本土机器人厂商 Rainbow Robotics 投资 590 亿韩元（约 3.19 亿人民币）；OpenAI 领投挪威机器人 公司 1X Technologies；谷歌也推出了具备自我改进与提升功能的机器人 AI 智能体 RoboCat。国内方面，小米、傅里叶、宇树、智元、开普勒等 厂商相继推出其人形机器人产品。从零部件角度看，作为人形机器人的 核心零部件之一，丝杠主要用于直线关节部位，将电机的旋转运动转换 为直线运动，而行星滚柱丝杠具有高承载、小体积、快响应、低噪音、 高精度等优点，非常适合在人形机器人中使用。特斯拉人形机器人中， 其线性执行器中就使用了反向式行星滚柱丝杠。

人形机器人放量有望为丝杠市场带来百亿增量空间。根据特斯拉 Optimus 的参数，1 台人形机器人拥有 14 个线性执行器，我们做出如下 假设：1）预计一台人形机器人其需要用到 4 个梯形丝杠和 10 个行星滚 柱丝杠；2）预计人形机器人远期销量能达到 100 万台；3）假设行星滚 珠丝杠单价远期随着国产化进程提速，价格降至 1000 元。整体看，人 形机器人放量将为丝杠市场带来百亿增量。