鎂合金或成機器人“王牌材料”？

近日，小鵬汽車CEO何小鵬確認，人形機器人IRON將于2026年底實現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)，2025年三季度已開始技術(shù)集成測試，明年將率先在門店和園區(qū)開展導(dǎo)覽、導(dǎo)購等場景測試，目標2030年銷量突破100萬臺?。

有機構(gòu)認為，從小鵬展示骨骼的機械結(jié)構(gòu)來看，這背后得益于其采用了更輕更強的新型材料。而在眾多輕量化選項中，鎂合金憑借“密度僅為鋁的2/3、比強度超鋁合金12%”的硬核實力，有望從汽車、航空航天領(lǐng)域強勢切入機器人賽道，成為人形機器人量產(chǎn)落地的“核心密碼”。

▍人形機器人“減肥”迫在眉睫

人形機器人要從實驗室走進工廠、家庭，首先要解決“體重超標”的痛點。當前主流人形機器人續(xù)航普遍僅2～4小時，體重多在40～70kg之間，運動失衡、散熱難題頻發(fā)。

輕量化，正是破解這些困境的核心鑰匙。

研究認為，人形機器人重量每降低10%，能耗可減少5.5%，續(xù)航隨之提升5.5%。通過減輕自身質(zhì)量，能大幅減少運動中克服重力的能量消耗，同等電池容量下工作時間顯著延長。

目前，機器人輕量化有兩條路徑，分別是結(jié)構(gòu)優(yōu)化和材料替代。

但目前行業(yè)處于技術(shù)快速迭代期，整機方案尚未定型，結(jié)構(gòu)優(yōu)化需要長期深耕，且對企業(yè)研發(fā)資源要求極高。因此，直接采用低密度先進材料，成為現(xiàn)階段最可行的選擇。

在主流輕量化材料中，碳纖維性能頂尖但成本高達鎂合金的5倍以上，難以大規(guī)模應(yīng)用；工程塑料（如PEEK）耐溫性不足，無法適配電機等高溫部件；鋁合金雖成熟，但減重效果遠不及鎂合金。

數(shù)據(jù)顯示，相同體積下，鎂合金比鋁合金輕33%，比鋼材輕75%，且減震性能、散熱效率均優(yōu)于鋁合金，完美匹配人形機器人的嚴苛需求。

▍頭部廠商集體發(fā)力，輕量化已成行業(yè)共識

特斯拉、優(yōu)必選、宇樹科技等人形機器人頭部企業(yè)，早已將輕量化作為產(chǎn)品迭代的核心方向，埃斯頓等機器人企業(yè)在部分產(chǎn)品上也應(yīng)用了這類新材料技術(shù)。這些案例充分證明，輕量化是人形機器人提升性能、實現(xiàn)商業(yè)化的必經(jīng)之路，而鎂合金正是這條路上的“最優(yōu)解”。

鎂合金能在眾多材料中脫穎而出，絕非僅憑“輕”這一個優(yōu)點。其綜合性能與機器人的需求高度契合，形成了難以替代的競爭壁壘。

部分結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)商已經(jīng)證明，因為鎂合金密度僅1.78g/cm3，是目前工程應(yīng)用中密度最低的金屬結(jié)構(gòu)材料之一，用鎂合金制造機器人殼體、骨架，可在保證強度的前提下，實現(xiàn)最大化減重。

此外，鎂合金的阻尼性能是鋁合金的5倍，能有效吸收機器人運動中的震動，保護內(nèi)部精密元件，同時提升操作穩(wěn)定性，這對于搬運液體、精密零件的機器人至關(guān)重要，也是目前部分工業(yè)機器人企業(yè)嘗試該類新材料的原因。

鎂合金還具備高效散熱的特點，因為導(dǎo)熱系數(shù)達54W/mK，雖低于部分鋁合金，但散熱效率更優(yōu)，其散熱片根部與頂部溫差更大，能加速空氣對流，快速散出電機運行產(chǎn)生的熱量。

鎂合金還具備優(yōu)異電磁屏蔽能力，因為電磁屏蔽效能比鋁合金高30%，可有效保護機器人內(nèi)部電路免受干擾，尤其適合工業(yè)場景中的復(fù)雜電磁環(huán)境。

這些技術(shù)優(yōu)勢使鎂合金當下非常適合機器人本體的整機開發(fā)。

▍性價比凸顯，量產(chǎn)成本優(yōu)勢顯著

過去制約鎂合金應(yīng)用的核心問題是成本，但如今這一痛點已徹底緩解。

有機構(gòu)研究報告顯示，2024年9月以來，鎂錠價格持續(xù)低于鋁價，截至2025年1月，鎂鋁比僅為0.877，遠低于1.2-1.3的合理性價比區(qū)間。

從實際應(yīng)用成本來看，雖然鎂合金加工費略高于鋁合金，但由于密度僅為鋁的2/3，生產(chǎn)相同體積的零件，鎂合金原材料消耗更少。測算顯示，同一壓鑄產(chǎn)品，鎂合金加工后成本比鋁合金低31%左右，具備大規(guī)模量產(chǎn)的經(jīng)濟基礎(chǔ)。

不僅如此，國家對鎂合金產(chǎn)業(yè)的支持由來已久，“十四五”期間，多項重點研發(fā)計劃聚焦鎂合金技術(shù)突破，包括“新型結(jié)構(gòu)功能一體化鎂合金變形加工材制造”“高性能鎂合金大型鑄/鍛成形”等攻關(guān)項目。

2024年《關(guān)于加快應(yīng)急機器人發(fā)展的指導(dǎo)意見》明確提出，要推動機器人輕量化、小型化；2025年《政府工作報告》首次將“具身智能”“智能機器人”納入發(fā)展重點。政策紅利持續(xù)釋放，其實已經(jīng)為鎂合金在機器人領(lǐng)域的應(yīng)用鋪平了道路。

尤其當下正值“十五五”關(guān)鍵政策的制定期，重視新型材料無疑有望成為新一階段的發(fā)展目標。

▍從資源到應(yīng)用，龍頭企業(yè)已布局完成

鎂合金產(chǎn)業(yè)鏈條清晰，上游為原鎂及鎂礦石資源，中游是鎂合金加工及成型工藝，下游則覆蓋機器人、汽車、3C、航空航天等多個領(lǐng)域。其中，機器人作為新興增長極，正成為產(chǎn)業(yè)鏈增長的核心驅(qū)動力。

在上游，中國是全球鎂資源第一大國，2024年鎂錠產(chǎn)量占全球95%，白云石儲量超200億噸，為鎂合金產(chǎn)業(yè)提供了堅實的資源基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)原鎂產(chǎn)能主要集中在山西、安徽、陜西等地，頭部企業(yè)通過整合礦山資源，已經(jīng)構(gòu)建了“采礦－冶煉－加工”的一體化布局。

在中游，鎂合金加工工藝主要分為壓鑄、半固態(tài)成型、塑性成型三類。其中，半固態(tài)成型技術(shù)是推動鎂合金大規(guī)模應(yīng)用于機器人的核心突破，它解決了傳統(tǒng)壓鑄產(chǎn)品氣孔多、耐腐蝕性差的問題，生產(chǎn)出的零件致密度更高、力學(xué)性能更優(yōu)，且能耗比傳統(tǒng)壓鑄低50%。

國內(nèi)頭部設(shè)備廠商已實現(xiàn)技術(shù)突破，例如伊之密推出的400T～10000T全系列半固態(tài)鎂合金注射成型機，星源卓鎂、博奧鎂鋁等企業(yè)已批量采用；海天金屬、力勁集團的半固態(tài)壓鑄設(shè)備也已廣泛應(yīng)用于汽車、機器人零部件生產(chǎn)。

在下游，工業(yè)機器人已率先應(yīng)用鎂合金，例如寶武鎂業(yè)與埃斯頓合作推出的“ER4-550-MI”工業(yè)機器人，采用鎂合金后減重11%，節(jié)拍速度提升5%，能耗降低10%。

人形機器人方面，AZ91D牌號鎂合金已用于部分領(lǐng)先企業(yè)的機器人殼體、骨架，單臺人形機器人鎂合金用量約14kg，隨著量產(chǎn)推進，需求將爆發(fā)式增長。

當然，目前汽車領(lǐng)域也正在嘗試這類新材料，作為鎂合金最大應(yīng)用場景，2024年新能源汽車單車用鎂量已經(jīng)達10kg，傳統(tǒng)汽車達5kg，2025年單車鎂合金用量有望達25kg，2030年達30kg，汽車領(lǐng)域需求將持續(xù)支撐行業(yè)增長。

不僅如此，鎂合金還是eVTOL的核心材料，國內(nèi)頭部企業(yè)已啟動無人機鎂合金部件生產(chǎn)；鎂基儲氫材料儲氫密度達7.6%，遠超國際標準，未來氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展將帶來新增量。

▍結(jié)語與未來

機構(gòu)預(yù)測，在多重利好疊加下，鎂合金市場需求將迎來爆發(fā)式增長，其中機器人領(lǐng)域增速最為迅猛，而人形機器人有望成最大增量。機構(gòu)預(yù)計傳統(tǒng)工業(yè)機器人2024-2027年鎂合金需求量從0.31萬噸增長至0.67萬噸，CAGR達28%。全球人形機器人鎂合金需求量將從2024年的0.02萬噸增長至2030年的0.85萬噸，期間CAGR高達93%。

在這一市場需求下，未來，鎂合金在機器人領(lǐng)域的應(yīng)用有望逐步從殼體、底座向核心部件延伸。例如關(guān)節(jié)模組采用鎂合金可減重30%，提升轉(zhuǎn)矩密度，類似無錫意優(yōu)已推出鎂合金諧波關(guān)節(jié)模組。在骨架結(jié)構(gòu)上，本田ASIMO機器人采用鎂合金骨架后減重30%，機動性大幅提升。此外，鎂合金的高效散熱特性使其有望廣泛應(yīng)用于機器人電機外殼、散熱模塊，保障高強度作業(yè)穩(wěn)定性。

從汽車輕量化到人形機器人量產(chǎn)，從低空經(jīng)濟到氫能儲輸，鎂合金憑借其“輕、強、韌、廉”的綜合優(yōu)勢，正成為新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的核心材料。未來十年，隨著技術(shù)持續(xù)迭代、成本不斷降低，鎂合金有望滲透到更多高端制造領(lǐng)域，書寫輕量化革命的新篇章。