PEEK碳纤维复合材料在人形机器人的应用.docx

PEEK碳纤维复合材料在人形机器人的应用一、CF/PEEK复合有望在机器人机身重要关节率先渗透通过PEEK与碳纤维复合，“以塑代钢”应用于机器人领域，可起到轻量化、耐磨自润滑、刚性/柔性兼具等优点，有望在机身重要关节、轴承等领域率先渗透：(1)六维力传感器：当机器人处于高速作业环境时，多维力传感器处于多维加速度场中，传感器弹性体惯性质量附加的惯性力矩会形成测量误差。因此，轻量化、灵敏度更高、满足其它力学性能的材料更适用于制作传感器弹性体，PEEK材料契合以上特点，因此可被选为替代铝合金制作六维力传感器的弹性体。(2)谐波减速器：相较金属基，采用CF/PEEK制备的谐波减速器具备变形应力程度低，阻尼特性好、能有效降低发生共振的可能性,柔轮与刚轮齿的接触齿数以及啮合面积增加，提升谐波减速器的承载和抗冲击能力，疲劳寿命更优等特点。二、CF/PEEK复合可解决塑料脆性问题的同时实现轻量化市场普遍关心PEEK材料较脆，单价偏贵等问题，我们认为：(1)CF/PEEK复合可解决塑料脆性问题。塑料材质本身偏催、在外力冲击下易开裂，PEEK拉伸强度、拉伸模量优于其他特种工程塑料/工程塑料，但低于传统金属，而机器人使用场景显然对强度、模量有要求。为解决PEEK低温脆性问题，当前常用做法为PEEK与碳纤维复合，碳纤维高强高模特性，赋予复合材料更高强度、模量以及抗变形特性。(2)参考PEEK在汽车领域应用，新能源汽车行业对价格敏感度非常高，PEEK在单价偏高的情况下，仍然在部分高端领域(如主动力轴承、80OV高压快充漆包线)因性能优势率先实现替代。2022年PEEK在国内汽车市场空间约526.87吨，占下游需求比重达22%o弹性测算：每10万台采用复合材料设计的机器人拉动PEEK增量约195吨2025年1月马斯克表示，如果一切顺利、2027年特斯拉有望生产50万台机器人。同时，机器人主机厂商不断横向扩散，国内多家巨头下场。我们测算，每10万台采用复合材料设计的机器人，需要195吨PEEK材料。考虑到人形机器人的需求前景非常可观，PEEK材料应用空间可期，人形机器人有望成为PEEK又一增长极。考虑到目前常用于制造连续CF/PEEK预浸料的技术国内可能仍处于实验室阶段，同时复合工艺较为复杂，我们简单假设复合成本是PEEK+碳纤维采购成本的1-2倍，测算当前价格下单个人形机器人CF/PEEK复合材料成本约2645-3967元，占机器人成本的1.48-2.21%o碳纤维体积含量70%的CF/PEEK织物拉伸强度、拉伸模量与铝合金、钛合金基本相当，而密度仅为铝合金的58%、钛合金的36%,价格约为钛产品的2倍。三、受益行业及标的梳理受益行业及标的方面(1)PEEK：全球PEEK呈现“一超多强”的供给格局，2016年起国内企业打破国外公司在部分高端应用领域垄断，性价比较国外公司凸显。(2)氟酮：每生产1吨PEEK需消耗O.7-0.8吨氟酮单体，我们预计2027年全球人形机器人行业拉动氟酮增量约为1463吨。