人形机器人轻量化大势所趋。以特斯拉和波士顿动力为代表，越来越多的人形机器人厂商在产品迭代时加码轻量化。轻量化能够为机器人带来诸多好处：提升续航能力、降低运动惯性、优化性能表现、提升安全性等。与汽车轻量化类似，机器人轻量化主要分材料优化、结构优化、工艺优化三类。材料优化主要包括铝合金、镁合金、PEEK材料的应用，而结构优化及工艺优化主要侧重于结构的设计及加工工艺的优化。
► 材料优化：镁铝合金、PEEK材料各有所长。1）铝合金：性能、加工难度、成本综合性能优秀，已在汽车领域成熟应用，我们认为未来有望在人形机器人外壳、结构件、高性能伺服驱动系统等部位得到应用。2）镁合金：性能、散热性、减震性表现较为突出，但此前价格波动大、加工难限制推广。我们认为，伴随镁供给大幅改善、镁合金压铸工艺走向成熟，镁合金有望在机器人骨架、外壳、关节、散热减震件等部位应用。3）PEEK：质量轻、比强度大、耐磨等优势突出，已在汽车、航空、电子、工业、医疗等行业广泛应用，我们认为未来有望在机器人关节齿轮轴、骨架、护套外壳件等部位得到应用。
► 结构优化与工艺优化是补充思路，关注MIM新方向。1）结构优化：结构优化是低成本实现轻量化的优选，分尺寸优化/形状优化/拓扑优化三类。我们认为，拓扑优化可以兼顾轻量化与性能优化，以波士顿动力为代表的企业已经开始实践，未来有望在人形机器人领域得到广泛应用。2）工艺优化：①MIM金属注射成型：尤其适用于高效大批量生产精密小型零件，Figure已尝试采用；②3D打印具备轻量化、定制化优势，Figure、波士顿动力等已经开始应用在实际生产中。
风险
关键技术发展不及预期。商业化进展不及预期。头部厂商量产进度不及预期。产业链降本不及预期风险。国内产业链技术升级速度不及预期。
机器人轻量化大势所趋
特斯拉、波士顿动力龙头领衔，轻量化为人形机器人迭代的必经之路。以特斯拉为例，2023年12月发布了Optimus Gen2，较GEN1的一大亮点便是重量减轻10kg至63kg；2024年11月发布了Optimus新一代灵巧手接抛球演示，特斯拉工程师强调后续工作重点之一便是实现前臂减重。再以波士顿动力为例，Atlas在拓扑优化、一体化设计、3D打印等技术帮助下，实现较前一代产品减重60%的轻量化效果，液压版本Atlas高约1.5米、重量仅80公斤。
图表：特斯拉OptimusGen2重量减轻10kg
资料来源：TeslaAIDay，中金公司研究部
图表：Atlas腿部结构细节
资料来源：波士顿动力，静液压，中金公司研究部
人形机器人轻量化具有诸多优势：
► 提升续航能力：人形机器人可携带的电量有限，在电池的能量密度、技术水平暂时无法实现快速迭代的当下，使用轻量化材料有效减重能够提升其续航能力，避免频繁充电带来的使用不便；在一些远程协助、长时间巡逻等任务场景中，续航能力直接影响可用性。
► 降低运动惯性：相较于工业机器人，人形机器人手部、腿部等部位自由度明显提升，对灵活性的要求更高。机器人自身重量大将会导致运动惯性大，不仅会降低部件的使用寿命，还会影响动作的效率和精准度。
► 优化性能表现：轻量化的结构能够尽可能地为其他部件设计提供自重余量，比如可以预留更多空间给各类传感器、执行器等关键组件，便于后续功能的拓展与升级，整体提升人形机器人的性能表现。
► 提高安全性：轻量化的人形机器人在发生碰撞时，对人体的伤害更小，有利于保障人身安全，同时对地面的压力更小，有利于保护地面，避免对环境造成破坏。
与汽车轻量化类似，人形机器人的轻量化方式主要包括：（1）材料优化；（2）结构优化；（3）工艺优化。
材料优化：镁铝合金、PEEK材料各有所长
人形机器人各部位材料选择多元，轻量化、高强度和高精度是主要目标。援引化工组《人形机器人可能带来哪些新材料机会》，人形机器人材料选用多元：PEEK、碳纤维复合材料、镁铝合金等轻量化材料在骨骼框架和机械臂中广泛应用，能够显著减轻机器人自重并提升运动性能；钕铁硼磁材、40Cr合金钢和GCr15轴承钢等高强度材料则用于执行器和关节部位，确保高精度和高负载能力；不锈钢和高分子纤维用于灵巧手的腱绳传动系统，提供高柔性和精细操作能力；ABS工程塑料和聚碳酸酯（PC）则用于外壳和护板，兼具耐冲击性和美观性。这些高性能材料的综合应用，使人形机器人在运动效率、能耗表现和安全性方面实现了显著提升，为未来在机器人的广泛应用奠定了基础。
图表：人形机器人各部位材料应用
资料来源：《“十四五”机器人产业发展规划》工信部、发改委等15部门，高工机器人，中商产业研究院，工控论坛，功能材料科技创新服务平台，中金公司研究部
图表：人形机器人主要材料性能参数对比
资料来源：《车用碳纤维复合材料性能及成型工艺》（张婧等，2016），《连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备及性能研究》（刘川，2021），中金公司研究部
镁合金：镁铝平价带来推广机遇
镁合金在轻量化、散热性方面具备优势。在金属中，镁合金具备多重优势：1）密度小，镁合金的密度仅为1.74g/cm³，是铝的2/3、钢的1/4，轻量化性能好；2）比强度、比刚度高，镁合金的比强度明显高于铝合金和钢，比刚度与铝合金和钢相当，远高于工程塑料，为一般塑料的10倍；3）减振性：在相同载荷下，减振性是铝的100倍、钛合金的300～500倍；4)散热性：一般金属的热传导性是塑料的数百倍，镁合金是常用合金中较高者；5）电磁屏蔽性好，在3C产品中更为关键。
但此前铝镁价差过高、化学性质活泼等限制推广。1）化学性质活泼，在空气中易氧化、易燃易爆，在熔炼、压铸、后处理等环节需严格的安全防护措施；2）耐腐蚀性差，镁的标准电极电位较低，并且表面形成的氧化膜是不致密的，因此常需进行表面氧化处理和涂漆保护；3）热裂倾向比铝合金大，在熔化、浇注及压铸型温控制等方面都比铝合金压铸复杂；4）此前镁价长期比铝价高、价格波动大，导致经济效益一般。
从上游看，宝武镁业扩产带动镁价迎平价时代，镁铝价格比已跌破1。2023年以来宝武镁业大幅度扩产，将产能从10万吨原镁+20万吨镁合金提升至50万吨原镁+50万吨镁合金的产能规模。供给侧宽松带动镁合金价格快速下行，2024年3月以来镁价持续低于铝价并持续下跌，截至2025年7月30日，镁铝价比下探至0.83。我们认为，铝镁价比下探带动镁合金铸件较铝合金铸件的性价比持续上升，镁合金有望在各个领域加速渗透。
图表：宝武镁业扩展项目
资料来源：公司公告，中金公司研究部
图表：镁铝合金价格走势变化
资料来源：iFind，中金公司研究部
从中游看，镁合金压铸成为主流，技术难度较高。与铝合金适合冲压、锻造和CNC一体加工等变形加工工艺不同，镁合金具备良好的铸造性能，从2001年起压铸便成为镁合金最主流的加工方式，当前铸造镁合金占整个镁合金产品用量约70%。但由于镁材料具有软、易氧化、易燃易爆等特征，因此在压铸生产过程中更需要保证安全性，对生产程序、人员专业程度、设备质量等都有更高要求，技术难度大、技术成熟度较低、良品率低，对新进入者而言，在安全生产、压铸工艺设计上需要花费较多时间与资金成本，龙头公司具备先发优势。
图表：2023年镁合金销量结构（按深加工方式）
资料来源：观研天下，中金公司研究部
图表：行业主要公司镁合金压铸产品
资料来源：公司公告，中金公司研究部
从下游看，汽车、3C是镁合金最主要的应用场景。根据贝哲斯咨询数据，2023年全球镁合金市场规模达到278亿人民币，预计到2028年有望增长至309亿美元（按照人民币兑美元=7.5换算）。具体分下游来看，压铸镁合金主要用于交通运输、电子产品、航空航天和生物医药等，其中汽车领域是最主要的应用方向，占比达到了70%，其次为3C领域，占比为20%。
► 汽车工业：镁合金材料凭借其密度低、吸振性好、尺寸稳定性高、热导率高和耐磨性好等优势应用于汽车内部构造、底盘、动力总成等部位，包括方向盘/座椅骨架、转向/气囊/仪表盘支架等、泵壳/盖类、车门内框/车盖等，目前可用零件超100种。根据宝武镁业公告，北美市场镁合金单车平均用量15公斤，国内镁合金单车平均用量3-5公斤，未来随着镁合金在汽车结构件上应用更加广泛，国内汽车单车用镁量有显著的提升空间。
► 3C：得益于轻量化、刚性高、减震性好、无磁、散热、可回收、触感好等优点，当前镁合金已经普遍应用于笔记本电脑结构件、手机中板等，伴随3C产品朝着轻、薄、短、小方向发展，我们认为未来镁合金应用有望持续增长，仍有较好的成长预期。
图表：2023年镁合金下游分布
资料来源：华经产业研究院，中金公司研究部
良好的轻量化、减震性契合人形机器人需求，我们看好镁合金在机器人领域的应用潜力。人形机器人领域镁合金的应用仍处于初期阶段，应用占比较低，但得益于镁合金轻量化、高散热、强减震性能、电磁屏蔽性能等特色，已经有人形机器人厂商积极探索镁合金制品在机器人躯干结构、关节传动部件、机械臂、外壳等环节的应用。
图表：镁合金在人形机器人领域的具体应用
资料来源：北京工业大学材料科学与工程学院，《机器人轻量化材料应用的研究进展》（于成涛等，2019），长江有色金属网，中金公司研究部
我们试图定量测算机器人带来的市场增量：假定未来单个人形机器人上结构件单机价值量达到6000元，乐观/中性/悲观情况下其中有80%/50%/20%为镁合金制品，则当人形机器人出货量100万台时，机器人用镁合金件市场空间分别为48/30/12亿元。
图表：人形机器人镁合金市场规模的情景假设分析
资料来源：贝哲斯咨询，中金公司研究部
以塑代钢：PEEK材料性能优势突出
PEEK属于特种工程塑料的一种。特种工程塑料是20世纪60年代后期发展起来的一类高分子新材料。从1960年聚酰亚胺的最初问世到1978年PEEK问世的近20年间，欧美各大公司先后投入了大量人力、财力对特种工程塑料进行研发，虽然论文发表的品种不下几十个，但最终真正有应用价值并实现产业化的不足10个。这些特种工程塑料在性能、商业价值上都处于工程塑料的顶端。而PEEK得益于自身性能优势是公认的全球性能最好的热塑性材料之一。
图表：PEEK分子结构
资料来源：高分子网，中金公司研究部
图表：常用普通塑料、工程塑料及特种工程塑料
资料来源：中研股份招股书，中金公司研究部
PEEK（聚醚醚酮）属于特种工程塑料，具备质量轻、比强度大、耐化学性等优点。PEEK材料是在主链结构中含有一个酮键和两个醚键的重复单元所构成的高聚物，属于半结晶的特种工程塑料的一种。
► 相较于金属材料，PEEK优势体现在：1）质量轻、比强度大，在满足强度要求的同时，大幅减轻材料自重；2）绝缘性、耐化学性方面均优于普通金属。PEEK作为一种高分子新材料，其主要用于替代金属材料，在“以塑代钢”、“轻量化”的大背景下，PEEK以其优异的性能在中高端领域逐步替换金属材料的使用。
► 对比主要工程塑料、特种工程塑料，PEEK材料性能全面，在刚性方面优于绝大多数特种工程塑料的同时，也兼具韧性，展现了全面的机械性能，且在耐热、耐磨、耐腐蚀等方面均表现优异。此外，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。
图表：PEEK与主要工程塑料、特种工程塑料性能对比情况
注：PTFE聚四氟乙烯、PI聚酰亚胺、PPS聚苯硫醚、PPSU聚亚苯基砜、POM聚甲醛、PA66聚酰胺66
资料来源：中研股份招股书，中金公司研究部
PEEK材料也存在不足之处，需要在材料选择和应用设计时加以考虑。1）成本高。根据中研股份招股书，2022年PEEK的国内市场价格约为33.70万元/吨，分别约为PTFE、PSU、PPS价格的7.2、3.7、7.8倍。2）表面能较低，导致影响与其他材料的粘接性和涂装性。3）PEEK的熔点高达343度，加工难度较高。4）PEEK可能在紫外线下降解，可能受到卤素和钠的侵蚀，线性热膨胀系数较大导致在温度变化时尺寸稳定性较差，不亲水，限制了在部分场景的应用。
图表：PEEK不足之处
资料来源：上氟新材，中国3D打印网，塑胶行业视野，中金公司研究部
PEEK属于合成树脂制造行业，上下游产业链长。上游是化学原料和化学纤维制造行业，原材料主要包括氣酮（DFBP）、对苯二酚、二苯砜、碳酸钠等，通过聚合反应合成PEEK粉料；中游环节是通过对PEEK进行改性和调整产出纤维材料，并通过挤出、注塑等工艺加工为成品，使其适用于不同领域，满足各种环境和场景的需求；下游应用于交通运输、航空航天、电子信息、能源及工业、医疗健康等行业。
图表：PEEK产业链示意图
资料来源：中研股份招股说明书，中金公司研究部
从上游看，氟酮是核心环节，国内供应商主导全球市场。氟酮是PEEK聚合反应的核心材料，其纯度、品质将直接影响PEEK的产品质量。根据中研股份招股说明书，每生产1吨PEEK需消耗0.7-0.8吨氟酮单体，氟酮整体占PEEK粗粉成本在50%左右，是成本占比最高的原材料之一；且国内PEEK需求占氟酮总市场比例超90%。而从格局来看，全球氟酮产能集中在中国，除威格斯有部分自有产能外，主要供应商是国内的营口兴福、新瀚新材、中氟欣材，市场格局相对集中。
图表：PEEK上游主要原材料及格局概况
资料来源：华经产业研究院，中金公司研究部
图表：氟酮全球主要供应商
资料来源：中商产业研究院，中金公司研究部
从中游看，PEEK材料壁垒高，尤其是聚合环节。自20世纪70年代末英国帝国化学工业（ICI）首次开发出PEEK粉料以来，行业内逐步形成亲核取代和亲电取代两种PEEK合成加工路线，前者反应易控、PEEK粉末纯度高但是成本高昂、工艺复杂，后者条件宽松、原料易得但是PEEK纯度低、环境不友好，因此行业以前者路线为主。整体而言PEEK材料加工壁垒高企，其中又以聚合反应的难度最大：
图表：PEEK合成工艺示意图
资料来源：曼塔瑞咨询，中金公司研究部
► 工艺复杂性：在精细化工领域，反应加工过程涉及大量参数优化和合成工艺的know-how，需要长期积累。对于PEEK而言，生产过程主要有聚合、提纯、干燥、加工等，其中聚合反应环节控制材料在长时间高温下不发生过度的降解和交联，是工艺的核心难点；成品的一致性也是另一难点。再进一步地，PEEK粉料本身黏度高、加工温度高，导致其加工CF/PEEK和复合改性时难度较大。
► 资金投入大，产能建设及验证周期久：PEEK大规模工业化生产需要长周期、大量资金的投入，用于探索掌握PEEK从实验室合成到最终产业化的全流程生产能力。研发端，国际厂商对技术、配方、设备等申请知识产权保护，厂家需要自主研发并持续迭代。生产端，据中研股份招股书，其从年产100吨提升至550吨一共历时约7年。销售端，PEEK 终端产品的验证周期通常需耗时4至7年，新增产能难以在短期内完成下游客户的验证并实现有效供给。
全球格局一超多强，国产替代渐成趋势。根据中研股份24年年报，当前全球PEEK生产厂商呈现“一超多强”的竞争格局。英国威格斯是全球最大的PEEK生产商，产能达到7,150吨/年，约占全球总产能的60%。比利时索尔维现有PEEK产能2,500吨/年，其生产基地主要集中在印度，产品主要出口欧洲和日本。德国赢创是仅次于英国威格斯和比利时索尔维的第三大PEEK生产商，其PEEK产能已达到1,800吨/年，目前产品主要出口欧洲。由于较高的技术壁垒，我国长期以来真正掌握PEEK高性能聚合物大规模工业稳产技术的企业较少，国内主要产能集中在山东君昊、盘锦伟英兴、中研股份、沃特股份、南京聚隆、金发科技、吉大特塑等企业。其中中研股份是继英国威格斯、比利时索尔维和德国赢创之后全球第4家PEEK年产能达到千吨级的企业。
图表：2024年全球主要企业PEEK产能情况
资料来源：华经产业研究院，中金公司研究部
国内厂商扩产+让利带动PEEK价格下降，有望带动PEEK材料加速推广。根据中国化信咨询披露的信息，国际市场标准级PEEK售价一般为80-100万元/吨，价格较贵，原因系：1）关键原材料价格高。氟酮在PEEK树脂中的成本占比可达50%，此前氟酮应用领域主要为PEEK材料，且供应集中在中国，海外产能有限。2）行业供给有限，龙头企业议价权强。行业龙头英国威格斯公司采取高毛利定价策略，通过高价弥补前期开发成本，这种定价模式对整个市场产生了示范效应，长期以来PEEK价格均较为高昂。而根据中国化信咨询披露的信息，国内企业主要依托国内原料、人力和设备持续提高产能，逐步取得了成本优势，国产PEEK平均售价在50万元/吨以内，我们预计未来仍有进一步下行空间。
图表：PEEK原材料拆分及国内外价格
资料来源：中研股份招股书、ChemicalBook，中金公司研究部
图表：中研股份与威格斯PEEK产品单价对比
资料来源：中研股份招股书，中金公司研究部
图表：中研股份与威格斯PEEK产品毛利率对比
资料来源：中研股份招股书，中金公司研究部
从下游来看，PEEK材料已在汽车、航空、电子、工业、医疗等诸多行业广泛应用。伴随PEEK材料的性能和质量不断提高、成本持续下降，PEEK市场持续扩容，2020-2024年全球市场规模由30亿元增长至61亿元，中国市场规模由10亿元增长至19亿元。分市场来看，电子电气、汽车、航天是前三大应用领域，占到全球&中国市场的近七成。
图表：2024年全球PEEK行业下游消费结构
资料来源：华经产业研究院，中金公司研究部
图表：全球PEEK材料市场规模
资料来源：观研天下，中金公司研究部
图表：PEEK应用领域及性能特点
资料来源：中研股份招股书，中金公司研究部
比强度大、轻质、耐磨等优点契合人形机器人需求，有望打开新空间。PEEK材料以其卓越的强度、耐化学性、耐磨性、自润滑性、轻质和生物相容性，在人形机器人的设计和制造中发挥着关键作用。例如，可以应用于关节和四肢的齿轮与轴承，提供稳定传动和支撑的同时减少摩擦磨损，延长使用寿命；应用在躯体和四肢骨架中，相比金属能减轻40%的重量，同时保持必要的强度和刚性，满足负载和灵活性需求；应用于制造电缆护套、密封件和电子设备外壳，确保在恶劣环境下的可靠性。在医疗领域，PEEK的生物相容性使其适用于与人直接接触的部件。
图表：PEEK在人形机器人各部位的应用
资料来源：人形机器人联盟，中金公司研究部
结构优化与工艺优化：轻量化的补充思路
结构优化：拓扑优化持续进行
结构优化是机器人低成本实现轻量化的好方法。机器人轻量化的实现路径中，材料优化的方法，需采用新型材料，其成本高且加工难度大；基于结构优化的方法只需改变结构形状，其成本低且容易实现，因而基于结构的轻量化就成了机器人轻量化设计的主要方法。结构优化法已经在众多领域中得到了丰富且成功的试验和应用，包括汽车轴承、RV减速器、丝杠以及工业机器人等。
图表：汽车K57G0后传动轴几何模型图
资料来源：《重载汽车传动轴的拓扑优化与轻量化设计》（魏春梅等，2016），中金公司研究部
图表：汽车K57G0后传动轴拓扑优化前后的质量情况
资料来源：《重载汽车传动轴的拓扑优化与轻量化设计》（魏春梅等，2016），中金公司研究部
拓扑优化法在机器人领域同样有重要意义。如Bai Yunfei等人在机器人SR-165上，先对机器人上臂进行了单独受力分析，然后在对上臂施加等效约束载荷后用SIMP法进行了上臂拓扑优化，优化后的上臂比原始结构各项性能均有所提高，且质量轻55.6％；Dongsen Ye采用有限元分析的方法找出每个部件材料最大应力远小于许用应力的位置，再对其独立施加等效约束载荷，采用结构进化拓扑的方法对其进行结构轻量化优化，优化后的结构刚度和振动特性与之前相比均有所提高，质量却大大减小。
图表：经拓扑优化等方法后，机器人SR-165的上臂质量减轻55.6%
资料来源：《Structural Topology Optimization for a Robot Upper Arm Based on SIMP Method》（Bai Yunfei等，2015），中金公司研究部
图表：经拓扑优化等方法后，机器人IPR-1减重50.15%
资料来源：《The Lightweight Design of the Humanoid Robot Frameworks Based on Evolutionary Structural Optimization》（Dongsen Ye等，2015），中金公司研究部
工艺优化：MIM、3D打印大有可为
MIM金属注射成型：适用于高效加工复杂零部件
金属注射成形（metal injection molding, MIM）是一种新型粉末冶金成形技术，将金属粉末与粘结剂混合来进行注射成型。MIM技术的工艺流程是先将金属粉末与粘结剂混合制备成粒状喂料，再用注塑机将喂料注射成形为特定形状的生坯，最后将生坯进行脱脂、烧结，得到性能优异的复杂金属构件；或再经过后续的整形、表面处理、热处理、机加工等方式使产品更加完美。
图表：金属粉末注射成型工艺流程
资料来源：《铝合金金属粉末注射成形技术研究进展》（邹恒等，2025），中金公司研究部
MIM结合了注塑成形和粉末冶金的技术优点，适用于高效、低成本地生产中小型的复杂制品。MIM综合了粉末冶金和塑料注塑成型两大技术的优点，既突破了传统金属粉末压制成形在产品形状上的限制，又继承了塑料注塑成形技术能大批量、高效率成形复杂零件的特点，相对于其他成型工艺优势显著。根据头豹研究院，MIM工艺具备如下特征：1）MIM材料利用率和加工1kg零件能耗分别为98%和29MJ，材料利用率较高且能耗较低；2）MIM烧结件的表面粗糙度约在0.3-2.4μm区间范围，表面粗糙度较低，尺寸精度较高；3）MIM可成型复杂度较高的零件，且由于模具成型的生产效率较高，MIM适合大批量规模化生产；4）MIM成型的理论密度约98%，致密性较高，且设计灵活性优于其他工艺。
图表：金属粉末注射成型工艺特征
资料来源：头豹研究院，中金公司研究部
从中游看，行业格局相对分散。目前，我国MIM技术具有批量化程度高、效率高、一致性好等特点，已接近国际先进水平，尤其在自动化及生产工艺等方面与国际先进水平无异，部分技术领域甚至已经达到全球领先水平。中国MIM行业按照业务规模大小可划分为三大竞争梯队，其中处于第一梯队的精研科技和富驰高科占据了25-35%的市场份额，第二梯队的海昌新材等已经具备一定的规模化生产能力，行业集中度相对较低，整体竞争格局较分散，
图表：2015-2024年中国金属粉末注射成型产品销量
资料来源：头豹研究院，中金公司研究部
从下游看，MIM工艺已经成熟应用于3C电子、汽车、医疗等多个领域。根据中国钢协粉末冶金分会注射成形专业委员会，近年来我国金属粉末注射成型制品销量一直保持较快速度增长。2024年受下游智能手机等需求复苏，行业销量同比增长13.7%；头豹研究院预测，2025-2030年汽车轻量化、医疗以及航天领域需求或将驱动中国MIM的市场规模将从124.32亿元增长至220.84亿元，年均复合增长率达12.18%。从下游应用来看，我国金属注射成形主要应用于消费电子领域，手机、智能穿戴、电脑总占比达76.3%，分别占比56.3%、11.7%、8.3%。除此之外，国内五金（包括机械）、医疗、汽车等领域对金属注射成形需求量较大，分别占比6.9%、4.5%、3.5%。
图表：2015-2024年中国金属粉末注射成型产品销量
资料来源：中国钢协粉末冶金分会注射成形专业委员会，中金公司研究部
图表：2024年中国金属注射成形市场结构
资料来源：观研天下，中金公司研究部
MIM工艺具备大批量、高效率、精密成型的优势，顺应机器人批量量产需求。根据Figure AI官网透露，其新款机器人 Figure 03 专为高量产设计，在BotQ工厂部署了包括MIM、注塑、压铸、冲压等多种高效制造工艺，相比传统CNC工艺节约数千小时，部件制造时间缩短至 20 秒以内。我们认为，考虑MIM更适用于结构复杂的小型精密零件生产，未来有望在齿轮、连杆、连接件等零部件上逐步拓展使用。
3D打印：轻量化、定制化为核心优势
3D打印技术是工艺优化的核心，具备轻量化、定制化、经济性等诸多优势。人形机器人轻量化的工艺优化方法是指采用先进的制造工艺，如3D打印、激光焊接、一体化压铸等，从而实现提高材料利用率、减轻重量的目的。3D打印作为增材制造，其技术在人形机器人轻量化减重中扮演着越来越重要的角色，优势在于：1）可以实现复杂结构的一体化制造，减少零件数量和连接件，从而降低整体重量；2）支持定制化设计、同时缩短研发周期；3）可以根据设计要求精确控制材料分布，实现材料的最优利用，并在一定程度上降低了生产成本。
3D打印技术在人形机器人领域已有应用。2024年推出的新款Figure02的一个重要且新颖的设计在于，Figure02使用了3D打印出来的新型复合材料。其膝盖或手臂肘关节附近新增蜂窝状可压缩组织，这种软停止装置主要是为了提供运动缓冲，同时实现轻量化和强化散热性能，这给了人形机器人更高的灵活度、大幅延长其使用寿命。通过3D打印技术制造的蜂窝状结构在保持强度和刚度的同时，大幅减轻了机器人的重量，这对于提高机器人的能效比和运动性能至关重要。3D打印技术可以实现结构一体化和蜂窝状结构，方便在径向上和在轴向上改变蜂窝结构的纹理和孔隙率，实现轻量化设计。此外，波士顿动力也早已在其Atlas上应用3D打印技术制造关键零部件；一迈3D打印结合PEEK材料打印研发机器人部件。
图表：2024世界机器人大会展示3D打印灵巧手
资料来源：3D打印技术参考，中金公司研究部
图表：一迈3D打印PEEK材料机器人部件
资料来源：3D打印技术参考，中金公司研究部
风险提示
关键技术发展不及预期。人形机器人软件、硬件相关关键技术尚在研发当中，需要实现技术突破才能使机器人性能、成本满足需求。如果软硬件技术进展不如预期，可能导致机器人性能不佳、功能受限或安全问题，进而影响产业化进程。
商业化进展不及预期。人形机器人的推广受到技术、用户接受度、场景需求等多方面的影响，商业化进度具有不确定性，可能对产业链产生不利影响。
头部厂商量产进度不及预期。行业当前由供给端驱动，特斯拉等头部厂商人形机器人的量产进展对于行业具有引领作用，若其量产时间点继续推后，对于上游供应商将产生不利影响。
产业链降本不及预期风险。目前人形机器人方案成本较高，各核心零部件均有较大降本空间，降本进度不及预期将影响下游大规模应用。
国内产业链技术升级速度不及预期。我国的高端传感器市场以进口品牌为主，若国内厂商不能较快地技术进步，则零部件市场仍将被外资品牌占据，使得国内厂商的国产替代进度缓慢，成长动能不足
本文摘自：2025年8月4日已经发布的《特斯拉人形机器人追踪：轻量化，下一个重要方向》
邓学 分析员 SAC 执证编号：S0080521010008 SFC CE Ref：BJV008
任丹霖 分析员 SAC 执证编号：S0080518060001 SFC CE Ref：BNF068
厍静兰 分析员 SAC 执证编号：S0080522080010
崔力丹 联系人 SAC 执证编号：S0080123070118
