机器人概念大爆,灵巧手腱绳材料UHMWPE打开市场
随着人形机器人商业化进程加速,灵巧手作为其核心执行部件,正推动上游材料与技术的革新。其中,腱绳传动系统因具备轻量化、灵活布局等特性,成为高自由度灵巧手的主流方案,而材料性能直接决定了传动效率与可靠性。超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)凭借强度达钢材15倍、低密度及耐磨损等特性,成为腱绳材料的理想选择,相关产业链正迎来需求扩张。
人形机器人“爆火”得益于政策利好、科技发展、市场需求和资本助推。根据中国人形机器人产业大会披露的信息,2024年中国人形机器人市场规模约27.6亿元,预计2029年达到750亿元。人形机器人市场需求广泛,涵盖工业、服务业、医疗、特种任务和科研等领域。随着相关技术的发展与成熟,人形机器人开始进入商业化落地的初级阶段。
腱绳传动是人形机器人灵巧手的主流传动方式,特斯拉Opimus灵巧手创新性采用“行星齿轮箱+丝杠+腱绳”结构,奠定腱绳材料在灵巧手系统中的核心地位。
腱绳传动对于空间狭小、传动精密的灵巧手空间设计较为友好,适用于高自由度灵巧手,是人形机器人灵巧手的主流传动方式。
早期使用的腱绳材料有特氟龙、芳纶纤维、涤纶等,目前,超高分子量聚乙烯纤维是主流的腱绳材料。海外灵巧手公司采用的腱绳材料以Dyneema和Spectra两种纤维为主流,分别为帝斯曼和霍尼韦尔生产的UHMWPE纤维材料,断裂强度可达到43cN/dtex。
超高分子量聚乙烯纤维,简称UHMWPE纤维,别名又叫做高强高模聚乙烯纤维,是分子量150万以上的无支链的线性聚乙烯。与碳纤维、芳纶合称为“世界三大高科技纤维”。具有超高强度、超高模量、低密度、耐磨损、耐低温、耐紫外线、抗屏蔽、柔韧性好、冲击能量吸收高及耐强酸、强碱、化学腐蚀等众多的优异性能。
中国工信部于2019年11月发布的《重点新材料首批次应用示范指导目录(2019年版)》指出符合相关性能要求的超高分子量聚乙烯纤维为高性能纤维及复合材料,属于关键战略材料。具体性能要求如下:
①符合超高强型:断裂强度≥36cN/dtex,初始模量1,300-1,800cN/dtex,断裂伸长率2-3%;
②耐热型:瞬间耐热温度≥180°C,强度≥30cN/dtex,初始模量≥1,100cN/dtex,断裂伸长率≤3%,CV值≤3%;
③抗蠕变型:在70°C、300MPa应力条件下蠕变断裂时间≥900小时,蠕变伸长率≤8%,强度≥30cN/dtex,初始模量≥1,100 cN/dtex,断裂伸长率≤3%,CV 值≤3%。
九州星际:公司是从事超高分子量聚乙烯纤维研发、生产和销售的专业生产企业,截止2024年,公司超高分子量聚乙烯纤维产能达3万吨/年,位居全球和中国第一。超高分子量聚乙烯纤维产品涵盖中强、中高强、高强、超高强等多个系列。
千禧龙纤:公司现有8,000吨超高分子量聚乙烯纤维产能,已成为中国超高分子量聚乙烯纤维行业中常规细丝生产规模有色丝品类、产品一致性等方面具有较强竞争力的企业之一,产品远销北美、欧洲、东南亚等众多国际市场。
同益中:中国首批掌握全套超高分子量聚乙烯纤维生产技术和较早实现超高分子量聚乙烯纤维产业化的龙头企业,拥有超高分子量聚乙烯纤维全产业链布局,已对接一些机器人腱绳需求,相关研发和送样工作正在积极推进。
南山智尚:公司现有3,600吨超高分子量聚乙烯纤维产能,产品强度覆盖26cN/dtex-42cN/dtex等全品类产品。其UHMWPE纤维凭借高强度、耐磨损特性能够满足机器人传动系统要求,目前正积极开拓机器人相关应用领域。
恒辉安防:公司主要产品为功能性安全防护手套及超高分子量聚乙烯纤维及其复合纤维。现有3,000吨超高分子量聚乙烯纤维产能,其高强高模型超高分子量聚乙烯纤维断裂强度>35cn/dtex,初始模量>1,000cn/dtex,已送样特斯拉。
湖南中泰:湖南中泰超高分子量聚乙烯纤维系列产品在国内率先实现了产业化生产,现有3,000吨超高分子量聚乙烯纤维产能,产品分别经过国家纺织工业局、湖南省科委的鉴定,属于国内领先并达到国际同类产品的先进水平。
仪征化纤:公司是中国石化中高端聚脂生产基地和特种纤维生产基地,中国第一条干法纺丝UHMWPE纤维工业化生产线建成企业,现有3,300吨超高分子量聚乙烯纤维产能。
从产能上看,九州星际、千禧龙纤、同益中超高分子量聚乙烯纤维产能领先。
从产品性能上看,超高分子量聚乙烯纤维产品的性能优劣主要在于其断裂强度、初始模量以及断裂伸长率这三个性能指标。九州星际、千禧龙纤、湖南中泰超高分子量聚乙烯纤维性能较好,拥有断裂强度≥43 cN/dtex的超高分子量聚乙烯纤维产品。
腱绳材料在人形机器人量产的关键还在于从技术层面建立腱绳的张力和路径调节机制,而这需要人形机器人灵巧手制造商进行技术研发和技术突破。其下游的人形机器人灵巧手制造商预计将占据议价的主动权。 此外,国内外市场超高分子量聚乙烯纤维的生产技术成熟,产量充足,腱绳材料的技术突破,将使灵巧手制造商获得更高性能、更稳定的材料供应,减少生产瓶颈,提高整机机器人企业的供应链稳定性。 目前,国内外主要的人形机器人灵巧手的制造商有:因时机器人、傲意机器人、强脑科技、帕西尼感知、灵心巧手、大寰机器人、兆威机电、淳栋触控、智元机器人、灵巧智能、戴盟机器人、忆海原识、思灵机器人、Shadow Robot、Festo、Clone Robotics、QB Robotics、SCHUNK、Mimic Robotics、Ottobock等;人形机器人灵巧手研究机构有:韩国科学技术研究院、西班牙国防科技大学、德国宇航局、斯坦福大学、日本岐阜大学、中国科学院自动化研究所、哈工大、清华大学等。 关于召开“2025年醋酸乙烯产业链创新发展论坛”的通知 各有关单位: 近年来在乙烯产能扩张及光伏需求快速增加的双重的拉动下,以EVA为代表的醋酸乙烯产业链的产能快速提升,醋酸乙烯产能即将突破400万吨、EVA产能即将突破300万吨且有进一步增加的趋势;同时行业面临着我国POE装置大量投产、光伏行业政策调整与市场方向改变的多重压力;另一方面高阻隔膜材料EVOH、PVA膜材料、特种PVA纤维,光伏PVB膜、汽车PVB膜等技术的突破为行业带来了更多的机会;醋酸乙烯产业链机遇与挑战并存,亟需创新技术,延申高端产品,提升竞争力! 为此在成功召开EVA产业链创新发展论坛的基础上,山西碳和新材信息咨询有限公司拟定于2025年5月15日在山西省太原市召开“2025醋酸乙烯产业链创新发展论坛”。诚邀业内专家学者,企业精英共同参与,共促发展。具体通知如下: 主办单位: 山西碳和新材信息咨询有限公司 支持媒体: 高性能树脂及应用(公众号) 烯烃产业创新与发展研习社(公众号) 高性能膜材料(公众号) 医用高分子材料(公众号) 纤维增强复合材料(公众号) 时间:2025年5月15-16日 地点:山西省太原市 醋酸乙烯、VAE乳液、EVA/EVOH树脂、PVA/PVB树脂等生产企业、技术研究机构、下游生产加工及应用企业;配套关键生产设备、相关催化剂,助剂等企业;政府园区、金融投资机构等。 4月18日前:报名缴费2200元/人,三人以上2000元/人; 5月9日前:报名缴费2500元/人,三人以上2200元/人; 5月9日后:报名缴费2800元/人,三人以上2500元/人; (注:以上费用包含会议注册费、资料费、会议期间用餐) 高俊利 15810171092(微同) 5月14日下午:报到领取资料、展位布展 5月15-16日中午:大会论坛 5月16日下午:参观考察 主题演讲 、现场展台、会刊广告、资料入袋赞助、现场易拉宝、礼品赞助、茶歇赞助、晚宴赞助、Logo 展示、播放视频、手提袋广告,胸卡宣传。(详情咨询会务组) 醋酸乙烯产业链行业发展现状与未来机遇 醋酸乙烯产业链高端下游布局新思路 醋酸乙烯成套生产技术创新及工程应用 煤基醋酸乙烯工艺开发 高性能醋酸乙烯催化剂研发和生产 EVA先进生产工艺助力行业发展 EVA下游主要应用及市场发展分析 EVA装置关键设备国产化 EVA专用料的开发与应用 高端聚烯烃材料EVOH关键制备技术 EVOH高阻隔膜材料的开发 高性能聚乙烯醇产业化关键技术及应用 功能性聚乙烯醇膜的制备与应用 特种PVA纤维材料的开发与应用 聚乙烯醇热塑加工新技术 聚乙烯醇缩丁醛制备技术开发 高性能PVB中间膜树脂的开发 醋酸乙烯产业链高附加值产品开发 更多议题邀请中......
图文来源:头豹研究院、高性能树脂及应用整理