2025年机器人轻量化行业深度报告：机器人轻量化大势所趋，镁合金与PEEK材料加速应用

1.人形机器人为何需要实现轻量化？

轻量化：机器人领域的降本增效密码

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。

机器人轻量化已是大势所趋

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。

2.镁合金：成本下探&压铸工艺渐近成熟，镁合金 渗透率有望逐步提升

镁合金 vs 铝合金 —— 镁合金性价比更优

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。

高成本与工艺难题曾制约镁合金发展

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。

半固态压铸技术解决镁合金加工难点

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。

应用端：镁合金汽车应用仍处初期，放量空间广阔

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图2.0》，2025/2030年 目标分别为25kg和45kg，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%。

旭升集团：已与多家人形机器人客户建立合作

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。

3.PEEK材料：综合性能优异，有望应用于核心关 节零部件

特种工程塑料的明珠，兼具最高性能及商业价值

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。

性能端：物理及加工特性优异

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。

性能端：以塑代钢，成为轻量化解决方案

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。

产业链：核心原料氟酮产能集中在中国，格局集中

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。

供给端：一超多强，国产替代推动PEEK价格下降

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。

应用端：预计2035年机器人用PEEK材料规模达350亿元

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。

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编辑：火腿肠