人形机器人如何重塑钢铁需求？
2025-3-5 10:14:18 点击：
人形机器人火了！从蛇年春晚的扭秧歌表演，到最近深圳开始的执勤机器人巡逻，近年来，人形机器人技术的突破与商业化进程的加速，正在对全球工业材料需求产生深远影响。我们观察到，这一新兴产业的崛起不仅带来了对传统钢材需求的结构性调整，还催生了特种钢与轻量化材料的增量市场。本文从需求总量、需求结构、技术驱动和政策环境等多维度展开分析，结合行业数据与案例，探讨其对钢铁行业的潜在影响。
人形机器人产业爆发：
对需求的拉动体现为“结构性机会”，而非“规模扩张”
人形机器人的核心构造包含骨架、关节、驱动系统等部件，其材料需求具有明显的分层特征。据民生证券报告，人形机器人单机用钢量为50千克~100千克，若以特斯拉人形机器人Optimus2030年100万台产量（中性预期下）计算，仅特斯拉一家企业即可拉动5万吨~10万吨钢材需求。然而，这一增量需置于全球粗钢年产量（2024年约为18.826亿吨）的宏观背景下考量，其直接影响相对有限，预计仅占全球钢铁需求的0.02‰~0.06‰。
但值得注意的是，人形机器人对钢材需求的拉动更体现为“结构性机会”，而非“规模扩张”。例如，谐波减速器加工所需的精密切割丝需求预计在2030年新增3.5万吨。这类特种钢材对精度、耐磨性的要求远超普通建筑用钢，附加值显著提升。此外，伺服电机外壳、传动轴等关键部件需采用高强度合金钢，其单价可达普通钢材的2倍~3倍。因此，尽管总量占比不高，但高附加值钢材的细分市场将成为钢铁企业的重要增长点。
需求结构分化：
轻量化与高强度的博弈
人形机器人对材料性能的极端要求，正在重塑钢铁需求的结构特征。
一方面，轻量化趋势挤压传统钢材应用空间。
人形机器人对运动灵活性的需求催生了轻量化材料的广泛应用。镁合金密度（1.74克/立方厘米）仅为钢材的22%，且具备更优的减震性能，成为机器人骨架的首选材料之一。据测算，2030年人形机器人轻量化材料需求将达到12.5万吨，其中镁的需求弹性高达12.5%，远超铝的0.2%。这一趋势可能挤压传统钢材在结构件中的份额，例如优必选Walker S机器人已采用镁合金框架替代部分钢构件，单机减重达30%。
另一方面，高强度特种钢需求逆势增长。
在关节、齿轮等承受高载荷的部件中，特种钢仍不可替代。例如，谐波减速器的柔轮需使用抗疲劳强度超过1200兆帕的渗碳钢，而RV减速器的摆线轮则依赖高精度轴承钢（如GCr15）。根据相关研究，抗冲击执行器的硬件需求将推动行星滚柱丝杠用钢量增长，在其抗冲击性能排序中，行星滚柱丝杠（以钢材为主）优于谐波减速器（以铝材为主），这一技术路径的普及可能带动特种钢需求提升。
此外，可发挥复合材料的协同效应。
碳纤维增强钢基复合材料等新型材料的研发，为钢材在轻量化与强度之间找到平衡点。例如，特斯拉人形机器人Optimus Gen 2的腿部关节采用碳纤维包裹钢芯结构，既满足轻量化需求，又可保持关节抗扭刚度。此类创新或将开辟钢材应用的新场景。
产业链传导：
从零部件到工艺革新
人形机器人的材料需求变革，正通过产业链向上游传导，倒逼钢铁企业进行技术升级。
首先，精密加工钢材需求激增。
谐波减速器的慢走丝加工工艺依赖直径0.03毫米~0.1毫米的极细切割丝，对钢材的均匀性、表面光洁度要求严苛。博威合金的贝肯霍夫品牌已占据该领域全球40%市场份额，其产品毛利率显著高于普通线材。这提示钢铁企业需向高精度、小批量定制化生产转型。
其次，表面处理技术成为竞争焦点。
机器人关节的耐磨性与寿命直接依赖表面处理工艺。例如，氮化处理可提升齿轮钢表面硬度，而激光熔覆技术可在钢基体上形成耐磨合金层。日本大同特殊钢的DSG系列齿轮钢即通过渗碳+低温离子渗硫工艺，将疲劳寿命延长3倍，成为人形机器人供应链的标杆产品。
最后，短流程炼钢的适应性挑战。
人形机器人零部件多采用小尺寸、异形截面设计，对连铸坯的纯净度与均匀性要求更高。传统长流程炼钢的脱氧夹杂控制难度较大，而电炉短流程工艺在成分微调上更具优势。例如，纽柯钢铁的CSP（薄板坯连铸连轧）产线已实现0.8毫米极薄带钢的稳定生产，可用于冲压机器人精密外壳。
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