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文檔簡(jiǎn)介
人形機(jī)器人為何需要實(shí)現(xiàn)輕量化?輕量化設(shè)計(jì)就是在滿足機(jī)器人功能和性能要求的前提下,通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)、選用輕質(zhì)材料、改進(jìn)制造工藝等手段,盡可能地減輕機(jī)器人的重量。通過(guò)輕量化減重,人形機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的續(xù)航以及更高的運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。當(dāng)前人形機(jī)器人主機(jī)廠普遍將“輕量化”作為迭代核心之一,通過(guò)自研高扭矩密度電機(jī)、拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)、一體化伺服模組、碳纖維及復(fù)合材料等手段持續(xù)降低整機(jī)質(zhì)量,頭部人形機(jī)器人廠商的機(jī)器人產(chǎn)品迭代大多伴隨著整體重量的減輕。目前機(jī)器人輕量化主要采用鋁合金、鎂合金(或鋁鎂合金)、碳纖維和高性能工程塑料PEEK等材料,但單一材料難以兼顧強(qiáng)度、剛性、成本與加工工藝。我們判斷未來(lái)趨勢(shì)是鎂合金、碳纖維、PEEK等多材料協(xié)同應(yīng)用,按功能分區(qū)優(yōu)化設(shè)計(jì)。鎂合金:成本下探&壓鑄工藝漸近成熟,鎂合金滲透率有望逐步提升鎂合金密度僅為鋁合金的2/3,卻在比強(qiáng)度、減震性、電磁屏蔽性和加工性能等方面展現(xiàn)出綜合優(yōu)勢(shì)。尤其適用于對(duì)輕量化、吸能性和成型效率要求較高的結(jié)構(gòu)件。過(guò)去鎂合金高成本、成型工藝復(fù)雜性與耐蝕性三大問(wèn)題制約其工業(yè)化落地,價(jià)格與工藝的同步改善助推鎂合金滲透率提高。價(jià)格方面:2021年前鎂鋁價(jià)格比長(zhǎng)期高于1.5,鎂材滲透動(dòng)力不足;近年來(lái)伴隨鎂材價(jià)格走弱,鎂鋁比降至接近1.0,價(jià)格壓力逐步緩解。工藝方面:半固態(tài)鎂合金壓鑄工藝提高鎂合金加工工藝安全性,復(fù)合涂層工藝提高鎂合金抗腐蝕與抗氧化能力,鎂合金使用性能不斷提高。近年來(lái)壓鑄機(jī)龍頭企業(yè)紛紛布局半固態(tài)鎂合金壓鑄設(shè)備,星源卓鎂采購(gòu)了伊之密的鎂合金壓鑄設(shè)備用于生產(chǎn)新能源汽車零部件,博奧鎂鋁采購(gòu)海天金屬的鎂合金壓鑄設(shè)備用于加工儀表盤橫梁支架。埃斯頓與寶武鎂業(yè)合作推出了鎂合金打造的工業(yè)機(jī)器人,整體減重11%,節(jié)拍提升5%,能耗降低10%,性能表現(xiàn)優(yōu)異。我們判斷鎂合金未來(lái)有望逐步滲透人形機(jī)器人部件。PEEK材料:綜合性能優(yōu)異,有望應(yīng)用于核心關(guān)節(jié)零部件PEEK具有機(jī)械特性好、阻燃性好、耐磨、耐腐蝕、耐水解性、耐熱、耐剝離以及生物相容等一系列特點(diǎn)。與金屬材料相比,PEEK性能全面勝出。PEEK比強(qiáng)度大,在滿足強(qiáng)度要求的前提下,可以大幅度減小材料本身的自重,此外
PEEK
在絕緣性、耐化學(xué)性方面均優(yōu)于普通金屬。目前制約PEEK材料大規(guī)模使用的主要因素為成本較高,原因在于:①PEEK材料生產(chǎn)工藝復(fù)雜,擴(kuò)產(chǎn)難度高且周期長(zhǎng),供給端無(wú)法快速放量降本;②核心原材料氟酮市場(chǎng)空間小競(jìng)爭(zhēng)格局集中,企業(yè)降價(jià)意愿低。人形機(jī)器人打開(kāi)PEEK材料應(yīng)用場(chǎng)景,其成本有望逐步下探,我們判斷PEEK材料可最先用于人形機(jī)器人核心部件中的以塑代鋼。投資建議2鎂合金壓鑄領(lǐng)域建議關(guān)注【旭升集團(tuán)】【寶武鎂業(yè)】【星源卓鎂】,PEEK材料領(lǐng)域建議關(guān)注【中研股份】【沃特股份】【新瀚新材】【中欣氟材】。5.
風(fēng)險(xiǎn)提示人形機(jī)器人量產(chǎn)不及預(yù)期,PEEK材料降本不及預(yù)期,宏觀經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)。目錄1.人形機(jī)器人為何需要實(shí)現(xiàn)輕量化?鎂合金:成本下探&壓鑄工藝漸近成熟,鎂合金滲透率有望逐步提升PEEK材料:綜合性能優(yōu)異,有望應(yīng)用于核心關(guān)節(jié)零部件投資建議與風(fēng)險(xiǎn)提示31.1輕量化:機(jī)器人領(lǐng)域的降本增效密碼新能源汽車輕量化可顯著提升續(xù)航:根據(jù)星源卓鎂招股說(shuō)明書,車重對(duì)新能源車?yán)m(xù)航影響較大,相同帶電量情況下,汽車減重10%能夠提升7%的續(xù)航能力。人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)輕量化的意義:1)續(xù)航:與新能源車通過(guò)減重提升續(xù)航相同,機(jī)器人減重同樣可以提升續(xù)航能力。“首屆機(jī)器人半程馬拉松挑戰(zhàn)賽”中天工Ultra采用碳纖維材料進(jìn)行減重,顯著提升了續(xù)航能力,并在比賽中奪冠。2)響應(yīng)速度:通過(guò)輕量化設(shè)計(jì),機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)以及軀干實(shí)現(xiàn)減重,可以降低人形機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)在運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越低,人形機(jī)器人電機(jī)實(shí)現(xiàn)加速與減速所需扭矩更低,在運(yùn)動(dòng)中就表現(xiàn)為更高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。試驗(yàn)車總重量(kg)行駛里程(km)行駛里程對(duì)比重量對(duì)比118576增加7%減重10%131771--144867減少6%增重10%表:車重對(duì)新能源車?yán)m(xù)航里程的影響圖:馬拉松比賽奪冠的天工Ultra進(jìn)行了輕量化設(shè)計(jì)4數(shù)據(jù)來(lái)源:中國(guó)電子報(bào),星源卓鎂招股說(shuō)明書Tesla
Optimus宇樹(shù)科技智元優(yōu)必選產(chǎn)品名稱Gen1Gen2H1G1遠(yuǎn)征A1遠(yuǎn)征A2靈犀X1靈犀X2Walker
XWalker
C圖片發(fā)布時(shí)間2022年9月2023年12月2023年2025年2月2023年8月2024年8月2024年8月2025年3月2021年7月2025年1月重量73kg63kg47kg35kg55kg69kg33kg35kg63kg43kg輕量化發(fā)展從73kg減至63kg(↓13.7%),采用碳纖維復(fù)合材料、拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu),減少冗余設(shè)計(jì);Gen-2關(guān)節(jié)集成度更高,能耗降低自研高扭矩密度電機(jī)直驅(qū),取消液壓系統(tǒng);G1胸腔采用航空級(jí)碳纖維+鈦合金部件,整機(jī)35kg(比H1↓25.5%)遠(yuǎn)征A1初始55kg,靈犀X1降至33kg,采用輕量化腿部模組和新型復(fù)合材料,提升能效比,重心更低、運(yùn)動(dòng)更穩(wěn)定Walker
C僅43kg,比Walker
X(63kg)輕量化顯著,采用一體化伺服模組和輕質(zhì)外殼材料設(shè)計(jì),適配商用服務(wù)場(chǎng)景1.2機(jī)器人輕量化已是大勢(shì)所趨5數(shù)據(jù)來(lái)源:各公司官網(wǎng)?
隨著人形機(jī)器人向通用人工智能平臺(tái)和真實(shí)環(huán)境應(yīng)用不斷推進(jìn),整機(jī)的結(jié)構(gòu)重量成為制約運(yùn)動(dòng)性能、能效比、續(xù)航時(shí)長(zhǎng)和場(chǎng)景適應(yīng)性的關(guān)鍵因素。當(dāng)前主流廠商普遍將“輕量化”作為迭代核心之一,通過(guò)自研高扭矩密度電機(jī)、拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)、一體化伺服模組、碳纖維及復(fù)合材料等手段持續(xù)降低整機(jī)質(zhì)量。圖:主流廠商輕量化發(fā)展輕量化材料密度(g/cm3)熔點(diǎn)(℃)導(dǎo)熱率(W/mK)比強(qiáng)度(δ/ρ)屈服強(qiáng)度(Mpa)抗拉強(qiáng)度(Mpa)市場(chǎng)價(jià)格(元/千克)合金鎂合金1.859854-61191130-160150-25040-50鋁合金2.759510057160200-45055-60釹鐵硼7.62650~7001.05-1.44**60-100135-250工程塑料PEEK1.3-1.453340.2-0.47314297300-400PPS1.32800.25-03570*86.2100-500UHMWPE0.935130-136***890090-100PA1.15210-2900.2-0.46*50-80*10-20ABS1.031980.993*9610PC1.232700.1995*11813碳纖增強(qiáng)PEEK1.6347*約鋼材的43倍*120-138*碳纖維1.5-2800-1000100-155*6002000-7000120-150鋼材普通鋼7.81-7.851370~151540-60100-400*1500-25000.3高強(qiáng)鋼7.8*超高強(qiáng)鋼7.9*碳素鋼7.86152045-55804005176數(shù)據(jù)來(lái)源:上氟新材,三菱化學(xué),上海超聚,我的鋼鐵網(wǎng),1688,新材料在線,鐵合金在線主流技術(shù)路線:目前機(jī)器人輕量化主要采用鋁合金、鎂合金(或鋁鎂合金)、碳纖維和高性能工程塑料PEEK等材料。鋁合金因其性價(jià)比高廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)件;鎂合金更輕且具備良好阻尼性能,適合承載部位減重;碳纖維強(qiáng)度高、剛性好,常用于四肢和外殼等對(duì)重量敏感的部位;PEEK則以其高強(qiáng)度和耐磨性在關(guān)節(jié)、絕緣和復(fù)雜結(jié)構(gòu)件中發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。趨勢(shì)判斷:多材料協(xié)同。單一材料難以兼顧強(qiáng)度、剛性、成本與加工工藝。未來(lái)趨勢(shì)是鎂合金、碳纖維、PEEK等多材料協(xié)同應(yīng)用,按功能分區(qū)優(yōu)化設(shè)計(jì)。圖:輕量化材料性能對(duì)比1.2機(jī)器人輕量化已是大勢(shì)所趨目錄1.人形機(jī)器人為何需要實(shí)現(xiàn)輕量化?鎂合金:成本下探&壓鑄工藝漸近成熟,鎂合金滲透率有望逐步提升PEEK材料:綜合性能優(yōu)異,有望應(yīng)用于核心關(guān)節(jié)零部件投資建議與風(fēng)險(xiǎn)提示72.1
鎂合金vs
鋁合金
——
鎂合金性價(jià)比更優(yōu)8數(shù)據(jù)來(lái)源:星源卓鎂招股說(shuō)明書鎂合金作為輕量化材料具備顯著性能優(yōu)勢(shì):鎂合金密度僅為鋁合金的2/3,卻在比強(qiáng)度、減震性、電磁屏蔽性和加工性能等方面展現(xiàn)出綜合優(yōu)勢(shì)。尤其適用于對(duì)輕量化、吸能性和成型效率要求較高的結(jié)構(gòu)件。近年來(lái),隨著新能源汽車與機(jī)器人等終端對(duì)減重與結(jié)構(gòu)集成需求的提升,鎂合金作為鋁的理想替代正受到廣泛關(guān)注。圖:鎂合金
vs
鋁合金性能對(duì)比性能指標(biāo)鎂合金鋁合金密度(g/cm3)1.7-
1.82.7比強(qiáng)度高(強(qiáng)度/密度比高)中減震性優(yōu)(約為鋁的1.5倍)中電磁屏蔽性良(中高頻段表現(xiàn)較好)優(yōu)導(dǎo)熱性(W/m·K)約60~100約150~230壓鑄性能優(yōu)(適合復(fù)雜薄壁件)良(壓鑄性強(qiáng))切削加工性優(yōu)(切削力小,加工效率高)中(易粘刀,加工效率一般)成型溫度(°C)約650約660抗腐蝕性較差(需表面處理)良可回收性優(yōu)(可回收性高)優(yōu)資源儲(chǔ)量豐富(中國(guó)儲(chǔ)量全球第一)豐富(全球分布廣)9數(shù)據(jù)來(lái)源:星源卓鎂招股說(shuō)明書,iFind010.53.532.521.580,00070,00060,00050,00040,00030,00020,00010,00002017/3/3 2018/3/3 2019/3/3 2020/3/32021/3/32022/3/32023/3/32024/3/32025/3/3圖:鎂鋁現(xiàn)貨價(jià)格比較平均價(jià):1#鎂:長(zhǎng)江現(xiàn)貨(元/噸)平均價(jià):A00鋁:長(zhǎng)江現(xiàn)貨(元/噸)鎂鋁比歷史難點(diǎn)內(nèi)容簡(jiǎn)述后續(xù)承接成本高原材料價(jià)格+合金復(fù)雜性,長(zhǎng)期高于鋁產(chǎn)能提升/資源開(kāi)發(fā)逐步改善工藝難熔點(diǎn)低、易氧化、可燃,傳統(tǒng)高壓壓鑄風(fēng)險(xiǎn)高半固態(tài)注射成型技術(shù)成為突破口耐蝕性差氧化快、抗腐蝕差,需要表面處理工藝提升+復(fù)合涂層助改善?
鎂合金應(yīng)用的三大歷史瓶頸:盡管鎂合金具備突出的性能優(yōu)勢(shì),但過(guò)去鎂合金高成本、成型工藝復(fù)雜性與耐蝕性三大問(wèn)題制約其工業(yè)化落地。?
價(jià)格與工藝的同步改善助推鎂合金滲透率提高。價(jià)格方面:2021年前鎂鋁價(jià)格比長(zhǎng)期高于1.5,鎂材滲透動(dòng)力不足;近年來(lái)伴隨鎂材價(jià)格走弱,鎂鋁比降至接近1.0,價(jià)格壓力逐步緩解。工藝方面:半固態(tài)鎂合金壓鑄工藝提高鎂合金加工工藝安全性,復(fù)合涂層工藝提高鎂合金抗腐蝕與抗氧化能力,鎂合金使用性能不斷提高。表:鎂合金應(yīng)用的三大歷史瓶頸10半固態(tài)注射成型(Thixomolding)是一種先進(jìn)的鎂合金加工方法,將金屬顆粒加熱剪切至半固態(tài)狀態(tài)后注射入模具成型。相較傳統(tǒng)高壓壓鑄,具備更高安全性與成型穩(wěn)定性。流程步驟簡(jiǎn)述:進(jìn)料:鎂合金顆粒(Mg
chips)從料斗進(jìn)入螺桿機(jī)筒。加熱剪切:螺桿旋轉(zhuǎn)配合多段加熱(580–630℃)形成含球狀固相的半固態(tài)漿料。儲(chǔ)料壓實(shí):漿料在機(jī)筒前段壓實(shí),提高密度和流動(dòng)性。注射成型:漿料經(jīng)噴嘴高速注入模具,在閉模狀態(tài)下快速冷卻凝固,獲得致密精密零件。?
工藝亮點(diǎn):安全、質(zhì)量穩(wěn)定、適用廣泛。圖:鎂合金半固態(tài)注射成型工藝原理圖數(shù)據(jù)來(lái)源:壓鑄周刊《鎂合金半固態(tài)注射成型技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用前景》顆粒加熱剪切(流動(dòng)性)半固態(tài)注入(填充密實(shí))快速冷卻成型(精度高)關(guān)鍵要求簡(jiǎn)述工藝1)控制成型溫度(580–630°C),保持穩(wěn)定固相率;2)注射速度與壓力匹配,避免卷氣;3)快速冷卻,提高致密度與尺寸精度。設(shè)備1)高溫耐熱螺桿與機(jī)筒,需多段分區(qū)加熱(5-7段);2)系統(tǒng)具備高速注射能力與精密溫控;3)射臺(tái)結(jié)構(gòu)需適配大噸位成型需求。材料1)推薦AZ91D、AM60B合金,液相線低、成型窗口寬;2)要求凝固區(qū)間適中,避免形成脆性第二相;3)新型合金正向Mg-Al-Ca、Mg-Zn、稀土復(fù)合方向拓展。數(shù)據(jù)來(lái)源:壓鑄周刊《鎂合金半固態(tài)注射成型技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用前景》,各公司官網(wǎng)11鎂合金半固態(tài)壓鑄對(duì)工藝、設(shè)備和材料都有較高要求。工藝:①溫度穩(wěn)定性要求高,以保持鎂合金的穩(wěn)定固相率;②注射速度需要與壓力相匹配;③注射成型后需要快速冷卻以提高致密度。設(shè)備:①需要耐高溫,具備多段分區(qū)加熱能力;②設(shè)備需要具備高速注射能力與精密溫控。材料:①AZ91D、AM60B兩種鎂合金是主流方案(有一定的凝固區(qū)間,液相線盡量低);②Mg-Al-Ca、Mg-Zn等合金路線正在研發(fā)。表:鎂合金半固態(tài)注射成型工藝、設(shè)備和材料要求半固態(tài)鎂合金壓鑄技術(shù)相比傳統(tǒng)壓鑄的優(yōu)勢(shì)安全性高鎂合金在液態(tài)下易燃,傳統(tǒng)壓鑄需要使用鎂熔爐,存在安全風(fēng)險(xiǎn)。半固態(tài)注射成型工藝使鎂合金在密閉條件下將觸變制漿和成型集成,無(wú)需使用安全風(fēng)險(xiǎn)較高的鎂熔爐環(huán)境友好傳統(tǒng)壓鑄需要使用SF6作為保護(hù)氣體,易造成環(huán)境污染。半固態(tài)壓鑄工藝以注射的形式完成,無(wú)需使用保護(hù)氣卷氣缺陷少傳統(tǒng)壓鑄時(shí),液態(tài)鎂在充填型腔時(shí)易形成紊流,導(dǎo)致產(chǎn)生氣孔缺陷。半固態(tài)壓鑄工藝中,鎂合金呈非牛頓流體特性,以層流方式填充,卷氣現(xiàn)象更少,鑄件更致密。力學(xué)性能好半固態(tài)注射成型的鎂合金呈現(xiàn)為非枝晶凝固組織,在高冷速條件下,其平均晶粒尺寸和第二相尺寸均極為細(xì)小,具有更優(yōu)異的強(qiáng)度和韌性。能耗低傳統(tǒng)壓鑄需要液態(tài)鎂合金,成型溫度更高,電能消耗高。半固態(tài)壓鑄工藝成型溫度更低,且成型效率高,能耗相比傳統(tǒng)壓鑄工藝可降低50%。數(shù)據(jù)來(lái)源:壓鑄周刊《鎂合金半固態(tài)注射成型技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用前景》,各公司官網(wǎng)12半固態(tài)鎂合金壓鑄相比于傳統(tǒng)壓鑄工藝,具備多方面的優(yōu)勢(shì)。安全性高:傳統(tǒng)壓鑄需要液態(tài)鎂合金,容易燃燒;而半固態(tài)鎂合金在密閉條件下成型,更安全。環(huán)境友好:傳統(tǒng)壓鑄需使用SF6保護(hù)氣,容易造成污染;而半固態(tài)鎂合金無(wú)需使用保護(hù)氣。卷氣缺陷少:傳統(tǒng)壓鑄容易產(chǎn)生紊流和氣孔;而半固態(tài)鎂合金層流填充能減少氣孔產(chǎn)生。力學(xué)性能好:半固態(tài)鎂合金晶體結(jié)構(gòu)更優(yōu),壓鑄成型的產(chǎn)品有更優(yōu)異的強(qiáng)度和韌性。能耗低:半固態(tài)鎂合金壓鑄溫度比傳統(tǒng)壓鑄低100-150℃,能耗相比傳統(tǒng)壓鑄低50%。表:鎂合金半固態(tài)注射成型工藝、設(shè)備和材料要求企業(yè)代表設(shè)備型號(hào)技術(shù)特點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域代表客戶/案例伊之密UN650MGII、UN1500MGII、UN3200MGII注射壓力高達(dá)100
MPa,最大穩(wěn)定出料量>11kg;成型溫度較傳統(tǒng)壓鑄低50–70℃,模具壽命延長(zhǎng)一倍;高速高響應(yīng)伺服閥控制,注射加速度可達(dá)200m/s2。新能源汽車、3C電子、航空航天等星源卓鎂:采用UN650MGII和UN1500MGII生產(chǎn)新能源汽車配件,近期交付UN3200MGII用于大型汽車結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)海天金屬HMG350–HMG3000最大鎖模力達(dá)30,000
kN,螺桿直徑達(dá)150mm,理論注射量最大達(dá)10kg;配備雙閉環(huán)全實(shí)時(shí)控制注射系統(tǒng),實(shí)時(shí)控制周期0.25
ms;合模部分采用高剛性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),提升模具壽命。新能源汽車、3C電子等寶武鎂業(yè)旗下重慶博奧鎂鋁:使用HMG3600成功試制鎂合金半固態(tài)儀表盤橫梁支架,產(chǎn)品長(zhǎng)度超過(guò)1.4米,減重超過(guò)50%力勁集團(tuán)TPI系列(適配130T–16000T)實(shí)現(xiàn)觸變制漿、壓射和注射成型三個(gè)關(guān)鍵工序;高壓、無(wú)止回閥設(shè)計(jì),能耗降低高達(dá)50%;支持與鋁合金冷室壓鑄機(jī)靈活切換新能源汽車、智能3C、家電行業(yè)等將力勁
TPI
鎂合金半固態(tài)成型技術(shù)用于汽車座椅骨架的生產(chǎn)中,顯著減輕了部件重量,同時(shí)保持良好的機(jī)械性能,提升了產(chǎn)品的整體性能。數(shù)據(jù)來(lái)源:壓鑄周刊《鎂合金半固態(tài)注射成型技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用前景》,各公司官網(wǎng)13圖:主流廠商鎂合金半固態(tài)壓鑄設(shè)備簡(jiǎn)介頭部壓鑄機(jī)企業(yè)紛紛布局半固態(tài)鎂合金壓鑄設(shè)備。伊之密:已有UN系列半固態(tài)鎂合金注射成型機(jī)布局,星源卓鎂為伊之密客戶,已使用伊之密設(shè)備加工汽車零配件與結(jié)構(gòu)件。海天金屬:已有HMG系列半固態(tài)鎂合金注射成型機(jī)布局,博奧鎂鋁為海天金屬客戶,已使用海天金屬設(shè)備加工儀表盤橫梁支架。力勁集團(tuán):已有TPI系列半固態(tài)鎂合金注射成型機(jī)布局,可用于汽車座椅骨架生產(chǎn)。14數(shù)據(jù)來(lái)源:寶武鎂業(yè)公司公告,府谷縣鎂工業(yè)協(xié)會(huì)公眾號(hào)?
應(yīng)用量效齊升,行業(yè)加速滲透汽車領(lǐng)域占鎂合金消費(fèi)市場(chǎng)70%份額,覆蓋10大系統(tǒng)、100+零部件;中國(guó)單車用量從2022年6kg提升至2024年12kg,北美為18kg;按照《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》,2025/2030年目標(biāo)分別為25kg和45kg,CAGR達(dá)到17.9%。6122545504540353025201510502022 2024 2025E 2030E?
技術(shù)+場(chǎng)景雙突破,帶動(dòng)結(jié)構(gòu)件放量上汽/寶武/星源卓鎂等頭部企業(yè)在電驅(qū)殼體、電池包、副車架等結(jié)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)突破:上汽集團(tuán)第二代鎂合金電驅(qū)動(dòng)殼體采用半固態(tài)鑄造工藝,力學(xué)性能提升20%,合格率從78%提升至95%,成本下降18%;寶武鎂業(yè)建成全球首個(gè)6000T鎂合金壓鑄單元島,實(shí)現(xiàn)一體化車身結(jié)構(gòu)件整體成型,較傳統(tǒng)鋼鋁結(jié)構(gòu)減重30%。eVTOL飛行器主承力結(jié)構(gòu)(減重40%)新興領(lǐng)域加速滲透,億航智能無(wú)人機(jī)采用鎂合金框架后有效載荷提升15%。圖:中國(guó)汽車單車鎂合金使用量及趨勢(shì) 圖:目前在汽車領(lǐng)域使用鎂合金的部件中國(guó)汽車單車鎂合金使用量(kg)152024年寶武鎂業(yè)與埃斯頓聯(lián)合發(fā)布鎂合金工業(yè)機(jī)器人“ER4-550-MI”,整機(jī)減重11%,節(jié)拍提速5%,能耗降低10%,在減震、電磁屏蔽和散熱方面表現(xiàn)優(yōu)異,展示鎂合金在機(jī)器人結(jié)構(gòu)件中的應(yīng)用潛力。寶武鎂業(yè)在機(jī)器人領(lǐng)域已重點(diǎn)布局包括蓋板、底座、控制臂等殼體類鎂合金結(jié)構(gòu)件。隨著人形機(jī)器人目前,寶輕量化趨勢(shì)加速推進(jìn),鎂合金在骨骼、外殼等部位的替代潛力日益凸顯,未來(lái)有望成為機(jī)器人領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)材料。維度優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)輕(減重)鎂合金部件相比鋁合金同類結(jié)構(gòu)減重約33%,整機(jī)減重達(dá)11%,顯著提升機(jī)器人靈活性和節(jié)能表現(xiàn)??欤憫?yīng))得益于輕質(zhì)材料+控制算法協(xié)同優(yōu)化,節(jié)拍速度提升5%,反應(yīng)更快、操作更流暢,提升任務(wù)節(jié)奏和處理效率。穩(wěn)(控制)鎂合金具備優(yōu)異熱導(dǎo)率與減震能力,提升結(jié)構(gòu)件耐用性與壽命;機(jī)器人高速運(yùn)行狀態(tài)下穩(wěn)定性更高,操作精度更強(qiáng)??垢蓴_材料具備良好電磁屏蔽能力,可有效抵抗外部干擾,保障機(jī)器人精密控制系統(tǒng)運(yùn)行安全。圖:ER4-550-MI
鎂合金機(jī)器人關(guān)鍵性能優(yōu)勢(shì)總結(jié)圖:“ER4-550-MI”
鎂合金工業(yè)機(jī)器人數(shù)據(jù)來(lái)源:埃斯頓自動(dòng)化公眾號(hào)16數(shù)據(jù)來(lái)源:《柔性電容式觸覺(jué)傳感器的研究與實(shí)驗(yàn)》企業(yè)名稱鎂合金壓鑄產(chǎn)品種類機(jī)器人鎂合金產(chǎn)品布局2024年鎂合金產(chǎn)品收入/占總營(yíng)收比重寶武鎂業(yè)聚焦汽車中大型結(jié)構(gòu)件,包括儀表板橫梁、中控支架、座椅骨架、方向盤骨架、電池殼體等,同時(shí)廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、建筑模板、儲(chǔ)氫裝置等新興領(lǐng)域推進(jìn)鎂合金在機(jī)器人關(guān)節(jié)殼體、結(jié)構(gòu)連接件等關(guān)鍵部位應(yīng)用,在
2024
年世界智能制造大會(huì)上,公司與埃斯頓發(fā)布了鎂合金機(jī)器人新品“ER4-550-MI”24.3億元/27.0%旭升集團(tuán)車燈、機(jī)器人關(guān)節(jié)殼體、電驅(qū)殼體(布局階段)公司已與國(guó)內(nèi)外多家客戶建立機(jī)器人業(yè)務(wù)合作,涉足人形機(jī)器人項(xiàng)目,正推進(jìn)關(guān)節(jié)、電機(jī)等結(jié)構(gòu)件合作落地;受客戶保密要求,未披露具體企業(yè)名稱主營(yíng)業(yè)務(wù)收入43.5億元,鎂合金業(yè)務(wù)處于布局階段宜安科技聚焦汽車輕量化零部件,涵蓋HUD殼體、電驅(qū)殼體、顯示器背板、中控臺(tái)骨架、門板結(jié)構(gòu)件、輪轂支架、汽車電驅(qū)減速器、電動(dòng)自行車殼體等;同時(shí)在消費(fèi)電子、5G通訊、新能源航空、醫(yī)用植入物等多領(lǐng)域開(kāi)展鎂合金相關(guān)研發(fā)與應(yīng)用成立AI+具身機(jī)器人業(yè)務(wù)部,專注人形機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)外殼等鎂合金零部件,已與相關(guān)客戶建立合作7.1億元/42.8%愛(ài)柯迪主營(yíng)新能源汽車與智能駕駛系統(tǒng)相關(guān)鋁合金精密壓鑄件,具備“從3g到30kg”全尺寸段壓鑄能力;鎂合金壓鑄工藝被納入公司中長(zhǎng)期技術(shù)戰(zhàn)略儲(chǔ)備通過(guò)旗下子公司“晟動(dòng)機(jī)器人技術(shù)”布局人形機(jī)器人相關(guān)鎂合金精密結(jié)構(gòu)件公司合金類壓鑄件收入合計(jì)超10億元,鎂合金處于布局階段萬(wàn)豐奧威聚焦汽車輕量化結(jié)構(gòu)件,布局方向盤、轉(zhuǎn)向架、電驅(qū)殼體、大型一體化壓鑄結(jié)構(gòu)件等,具備模具設(shè)計(jì)、同步開(kāi)發(fā)和制件能力未明確披露機(jī)器人專屬應(yīng)用27.7億元/17.0%星源卓鎂主要聚焦新能源汽車領(lǐng)域,產(chǎn)品涵蓋電驅(qū)殼體、HUD殼體、顯示器背板、中控臺(tái)骨架、減速器殼體、門板結(jié)構(gòu)件、車燈支架、輪轂支架、電動(dòng)自行車殼體等多類功能性結(jié)構(gòu)未明確披露機(jī)器人專用件,但其壓鑄產(chǎn)品平臺(tái)已具備面向自動(dòng)化設(shè)備、低速無(wú)人機(jī)等方向延展的可能性,未來(lái)或?qū)⑼卣?.8億元/
69.4%圖:2020-2025Q1年公司毛利率與歸母凈利率(%)營(yíng)收小幅回落,利潤(rùn)略有承壓。2020–2024年公司營(yíng)收從16.28億元增長(zhǎng)至44.09億元,期間CAGR=28%;歸母凈利潤(rùn)由3.33億元增長(zhǎng)至4.16億元,期間CAGR=6%。2020-2024年公司毛利率從32.86%下降至20.28%,歸母凈利率從20.45%下降至9.44%,盈利下滑主要系生產(chǎn)成本提升等因素。推進(jìn)鎂合金輕量化應(yīng)用,拓展機(jī)器人市場(chǎng)。
公司已將智能化鎂結(jié)構(gòu)件列為重點(diǎn)方向,積極布局人形機(jī)器人業(yè)務(wù),已投入關(guān)節(jié)殼體、軀干結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵部件研發(fā),斬獲多家海內(nèi)外客戶項(xiàng)目定點(diǎn)。圖:2020-2025Q1年公司營(yíng)業(yè)收入(億元) 圖:2020-2025Q1年公司歸母凈利潤(rùn)(億元)16.2830.2348.3444.54 44.0910.46100%80%60%40%20%0%-20%60504030201002020 2021 2022 2023 20242025Q1營(yíng)業(yè)收入(億元) YOY(%)3.334.137.144.160.9680%60%40%20%0%-20%-40%-60%8765432102020 2021 2022 2023 2024 2025Q1歸母凈利潤(rùn)(億元) YOY(%)7.0188%89%91%88%86%100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%20202021202220232024圖:2020-2024年分業(yè)務(wù)收入占比(%)其他業(yè)務(wù)(%) 工業(yè)類(%) 模具類(%) 其他類(%)汽車類(%)32.86%24.05%23.91%24.00%20.28%20.75%20.45%13.66%15.74%14.77%9.44%9.18%35%30%25%20%15%10%5%0%202020212022202320242025Q1毛利率(%) 歸母凈利率(%)17數(shù)據(jù)來(lái)源:Wind營(yíng)收穩(wěn)健增長(zhǎng),盈利能力下滑。2020–2024年公司營(yíng)業(yè)收入從59.46億元增長(zhǎng)至89.83億元,期間CAGR=11%。歸母凈利潤(rùn)從2.44億元下降至1.60億元。毛利率方面,2022年為16.09%,此后下降至2024年的11.70%;歸母凈利率同步回落,由6.71%降至1.78%。盈利能力下滑主要系費(fèi)用上升和產(chǎn)品售價(jià)下降等多重因素影響。構(gòu)建“礦-鎂-合金-結(jié)構(gòu)件”一體化體系。2024年鎂合金業(yè)務(wù)收入超24億元,占比近三成。公司積極布局機(jī)器人輕量化部件,2024年12月與埃斯頓共同發(fā)布鎂合金機(jī)器人新品,減重同時(shí)提升了節(jié)拍速度。依托成熟的鎂合金壓鑄技術(shù),公司產(chǎn)品有望切入人形機(jī)器人結(jié)構(gòu)件賽道,貢獻(xiàn)業(yè)績(jī)?cè)隽?。圖:2020-2025Q1年公司營(yíng)業(yè)收入(億元) 圖:2020-2025Q1年公司歸母凈利潤(rùn)(億元)圖:2020-2024年分業(yè)務(wù)收入占比(%)圖:2020-2025Q1年公司毛利率與歸母凈利率(%)59.4681.1776.5220.3340%30%20%10%0%-10%-20%0204060801002020 2021 2022 2023 20242025Q1營(yíng)業(yè)收入(億元)91.05YOY(%)89.832.444.933.061.60-100%-50%0%50%100%150%765432100.282020 2021 2022 2023 2024 2025Q1歸母凈利潤(rùn)(億元) YOY(%)6.119%11%15%24%34%29%29%36%33%27%43%39%22%14%10%100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%20202021202220232024其他(%)模板租賃(%)礦產(chǎn)品(%)其他業(yè)務(wù)收入(%)金屬鍶(%)鋁合金產(chǎn)品(%)12.85%14.03%16.09%13.45%11.70%9.74%4.10%6.07%6.71%4.00%1.78%1.38%18%16%14%12%10%8%6%4%2%0%202020212022202320242025Q1毛利率(%) 歸母凈利率(%)18數(shù)據(jù)來(lái)源:Wind營(yíng)收穩(wěn)步增長(zhǎng),利潤(rùn)持續(xù)提升。2020–2024年公司營(yíng)業(yè)收入從1.74億元增長(zhǎng)至4.09億元,期間CAGR=24%;歸母凈利潤(rùn)由0.60億元上升至0.80億元,期間CAGR=7%。2020-2024年公司毛利率從54.60%降低至35.94%,歸母凈利率從34.48%降低至19.56%。毛利率和凈利率雖略有下降,但整體仍處較高區(qū)間。聚焦汽車結(jié)構(gòu)件領(lǐng)域,產(chǎn)品體系較為齊全。
公司主營(yíng)鋁合金與鎂合金壓鑄件,涵蓋儀表板骨架、端蓋、殼體等部件,配套多款車型。
2024年公司鎂合金壓鑄件收入占比接近70%。依托鎂合金壓鑄成熟技術(shù),公司未來(lái)有望切入人形機(jī)器人輕量化結(jié)構(gòu)件賽道。圖:2020-2025Q1年公司營(yíng)業(yè)收入(億元) 圖:2020-2025Q1年公司歸母凈利潤(rùn)(億元)1.742.192.713.524.090.8835%30%25%20%15%10%5%0%0123452020 2021 2022 2023 20242025Q1營(yíng)業(yè)收入(億元) YOY(%)0.600.540.560.1750%40%30%20%10%0%-10%-20%00.20.40.60.812020 2021 2022 2023 2024 2025Q1歸母凈利潤(rùn)(億元) YOY(%)0.80 0.8061%56%56%60%69%27%26%30%32%25%100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%圖:2020-2024年分業(yè)務(wù)收入占比(%)其他業(yè)務(wù)收入(%) 模具(%) 鋁合金壓鑄件(%)鎂合金壓鑄件(%)54.60%42.47%37.27%35.51%35.94%32.95%34.48%24.66%20.66%22.73%19.56%19.25%10%20%30%40%50%60%圖:2020-2025Q1年公司毛利率與歸母凈利率(%)毛利率(%) 歸母凈利率(%)0%0%202020212022202320242025Q12020202120222023202419數(shù)據(jù)來(lái)源:Wind20目錄1.人形機(jī)器人為何需要實(shí)現(xiàn)輕量化?鎂合金:成本下探&壓鑄工藝漸近成熟,鎂合金滲透率有望逐步提升PEEK材料:綜合性能優(yōu)異,有望應(yīng)用于核心關(guān)節(jié)零部件投資建議與風(fēng)險(xiǎn)提示3.1
特種工程塑料的明珠,兼具最高性能及商業(yè)價(jià)值發(fā)展歷史悠久,現(xiàn)正處于壟斷瓦解、多強(qiáng)并起階段。PEEK材料學(xué)名聚醚醚酮,屬于特種工程塑料的一種,歷經(jīng)近50年發(fā)展。早期由英國(guó)帝國(guó)化學(xué)工業(yè)公司(ICI)首先研發(fā),并應(yīng)用于軍工領(lǐng)域,產(chǎn)能僅400噸/年。1993年ICI被英國(guó)威格斯收購(gòu),PEEK在被后者壟斷下逐步擴(kuò)展至民用高科技領(lǐng)域,產(chǎn)能迅速提升,2003年達(dá)2800噸/年。2005年德國(guó)贏創(chuàng)與吉林大學(xué)設(shè)立合資公司,歷經(jīng)5年研發(fā)后成功生產(chǎn)商業(yè)化PEEK,自此開(kāi)啟多強(qiáng)并起時(shí)代。產(chǎn)業(yè)化品種稀少,兼具最高性能及商業(yè)價(jià)值。根據(jù)中研股份招股說(shuō)明書,當(dāng)前,論文發(fā)表的PEEK品種雖有幾十個(gè),但實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的尚不足十個(gè)。極高的技術(shù)壁壘也賦予了PEEK材料在工程塑料中最高的性能及商業(yè)價(jià)值。圖:PEEK材料發(fā)展歷程 圖:常用普通塑料、工程塑料及特種塑料示意圖產(chǎn)品研發(fā)階段(1978-1992)產(chǎn)品研發(fā)階段(1978-1992)壟斷發(fā)展階段(1993-2004)壟斷發(fā)展階段(1993-2004)壟斷瓦解及全面發(fā)展階段(2005-至今)壟斷瓦解及全面發(fā)展階段(2005-至今)1978年ICI首先研發(fā)出PEEK,用于軍工領(lǐng)域21數(shù)據(jù)來(lái)源:中研股份招股說(shuō)明書1993年英國(guó)威格斯收購(gòu)ICI,封鎖PEEK技術(shù),壟斷PEEK市場(chǎng)吉林大學(xué)自主研發(fā)出PEEK合成技術(shù),打破威格斯壟斷,而后我國(guó)進(jìn)入PEEK材料商業(yè)化階段3.1
性能端:物理及加工特性優(yōu)異22數(shù)據(jù)來(lái)源:中研股份招股說(shuō)明書?
PEEK具備多種優(yōu)異的物理及加工特性。根據(jù)中研股份招股說(shuō)明書,物理特性方面,PEEK具有機(jī)械特性好、阻燃性好、耐磨、耐腐蝕、耐水解性、耐熱、耐剝離以及生物相容等一系列特點(diǎn)。在此之外,PEEK
還具有易于注塑成型、擠出成型和切削加工等優(yōu)異的加工特性。表:PEEK物理特性情況主要特性特性說(shuō)明代表性指標(biāo)機(jī)械特性PEEK兼具優(yōu)異的剛性和較好的韌性,對(duì)交變應(yīng)力下的抗疲勞性非常突出,可與合金材料相媲美。拉伸模量缺口沖擊強(qiáng)度比強(qiáng)度耐熱特性PEEK具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熔點(diǎn),其負(fù)載熱變形溫度和瞬時(shí)使用溫度也較高。長(zhǎng)期使用溫度導(dǎo)熱系數(shù)阻燃性PEEK具有自身阻燃性,不加任何阻燃劑即可達(dá)到最高阻燃等級(jí)(UL94V-0)。阻燃等級(jí)耐磨性PEEK可在250℃的高溫條件下保持較高的耐磨性。摩擦系數(shù)耐腐蝕性PEEK具有優(yōu)異的耐化學(xué)藥品性,在通常的化學(xué)藥品中,能溶解或者破壞它的只有濃硫酸,其耐腐蝕性與鎳鋼相近。耐化學(xué)性能耐水解PEEK吸水率很小,23℃的飽和吸水率只有0.4%,且耐熱水性好,可在200℃的高壓熱水和蒸汽中長(zhǎng)期使用。吸水率耐剝離性PEEK與各種金屬的粘附力與耐剝離性很好,因此可做成包覆很薄的電線、電纜和電磁線,并可在苛刻的條件下使用。剝離強(qiáng)度生物相容性PEEK具有優(yōu)異的生物相容性,可作為醫(yī)療器械植入人體。此外,PEEK
可被
X
射線穿透,具有良好的可視性,能夠避免在X
光片上造成偽影,同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)在
CT
掃描或核磁共振成像輔助下進(jìn)行手術(shù),幫助醫(yī)生在手術(shù)過(guò)程中調(diào)整植入體的位置,術(shù)后輕松跟蹤愈合過(guò)程,從而能對(duì)骨生長(zhǎng)和愈合實(shí)現(xiàn)良好的監(jiān)控。同時(shí),PEEK
的彈性模量與骨骼更接近,可以有效緩解應(yīng)力遮蔽效應(yīng),使骨骼更健康、更長(zhǎng)久。-3.1
性能端:性能全面,較其他工程塑料優(yōu)勢(shì)顯著23數(shù)據(jù)來(lái)源:中研股份招股說(shuō)明書?
對(duì)比其他工程塑料,PEEK性能全面、優(yōu)勢(shì)顯著。根據(jù)中研股份招股說(shuō)明書,PEEK性能全面,在剛性方面優(yōu)于絕大多數(shù)特種工程塑料的同時(shí),也兼具韌性,展現(xiàn)了全面的機(jī)械性能,此外在耐熱、耐磨、耐腐蝕等方面均表現(xiàn)優(yōu)異。因此,PEEK是公認(rèn)的全球性能最好的熱塑性材料之一。表:PEEK
與主要工程塑料、特種工程塑料性能對(duì)比情況主要特性特性說(shuō)明指標(biāo)說(shuō)明單位特種工程塑料工程塑料代表性指標(biāo)PEEKPTFEPIPPSUPPSPOMPA66剛性拉伸模量拉伸模量數(shù)值越大,說(shuō)明剛性越好MPa4300175037002450400028001700剛性和韌性一般呈現(xiàn)反比例關(guān)系,PEEK在剛性為最好的情況下韌性并非最低,展示了其全面的機(jī)械特性韌性缺口沖擊強(qiáng)度沖擊強(qiáng)度數(shù)值越大,說(shuō)明材料的韌性越好KJ/mm23.54.54.512284.5耐熱長(zhǎng)期使用溫度值越高,通常代表該材料耐熱性能越好℃25026024018022011595除PTFE外,PEEK為耐熱性能最好的材料之一耐磨摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)越小,通常代表耐磨性越好0.400.150.400.450.50.520.5除PTFE外,PEEK為耐磨性能最好的材料之一耐腐蝕耐化學(xué)性能值越大,說(shuō)明材料的耐化學(xué)性能越好9.279.908.407.789.337.587.25PEEK、PTFE、PPS均為耐腐蝕性最好的材料電性能介電強(qiáng)度值越大,說(shuō)明材料的絕緣性能越好KV/mm24112826182027PEEK絕緣性能與其他工程塑料無(wú)明顯差距3.1
性能端:以塑代鋼,成為輕量化解決方案24數(shù)據(jù)來(lái)源:中研股份招股說(shuō)明書?
PEEK以塑代鋼,成為輕量化解決方案。根據(jù)中研股份招股說(shuō)明書,PEEK
性能全面優(yōu)于普通金屬。PEEK比強(qiáng)度大,在滿足強(qiáng)度要求的前提下,可以大幅度減小材料本身的自重,成為實(shí)現(xiàn)“輕量化”的解決方案。此外
PEEK
在絕緣性、耐化學(xué)性方面均優(yōu)于普通金屬。同時(shí),PEEK特性相對(duì)于鋯、鈦合金,更適合作為醫(yī)用植入式材料,其密度、彈性均非常接近人體骨骼水平,且不易導(dǎo)熱,增加了植入后的舒適性,并且
PEEK
作為非金屬材料,可被X
射線穿透和實(shí)現(xiàn)CT
掃描,方便患者進(jìn)行醫(yī)療檢查。表:PEEK與通用金屬性能對(duì)比情況性能指標(biāo)指標(biāo)說(shuō)明單位PEEK鋼鋁合金比強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度與密度的比值,值越大說(shuō)明材料在相同密度情況下強(qiáng)度越好N·m/kg150070190介電常數(shù)是反映絕緣能力特性的一個(gè)系數(shù)優(yōu)差差耐化學(xué)性是指物體對(duì)酸液、堿水、有機(jī)溶劑浸泡的耐力優(yōu)良良表:PEEK與醫(yī)用金屬性能對(duì)比情況性能指標(biāo)指標(biāo)說(shuō)明單位PEEK鋯鋁合金密度與標(biāo)準(zhǔn)骨密度(約
1.2g/cm3)作比較,越接近骨數(shù)值越好g/cm31.36.54.5彈性模量人體頜骨彈性模量在
2-12GPa
之間,越接該范圍數(shù)值越好GPa3.6205115導(dǎo)熱系數(shù)是耐熱性能比較的主要參數(shù),從植入材料應(yīng)用角度,該值越低越好低低高聚合反應(yīng)3.2
產(chǎn)業(yè)鏈:核心原料為氟酮和對(duì)苯二酚板棒材板棒材片材片材絲材絲材CF/PEEKCF/PEEK膜膜零部件零部件氟酮氟酮對(duì)苯二酚對(duì)苯二酚二苯砜二苯砜碳酸鈉碳酸鈉化工原料碳纖維碳纖維玻璃纖維玻璃纖維石墨石墨聚四氟乙烯聚四氟乙烯化工纖維及其他PEEK細(xì)粉PEEK細(xì)粉PEKK顆粒PEKK顆粒PEEK粗粉PEEK粗粉純樹(shù)脂碳纖復(fù)合碳纖復(fù)合玻纖復(fù)合玻纖復(fù)合耐磨系列耐磨系列復(fù)合改性樹(shù)脂制品擠出擠出、牽引、切粒注塑、模壓、CNC加工交通運(yùn)輸/航空航天交通運(yùn)輸/航空航天電子信息電子信息能源及工業(yè)能源及工業(yè)醫(yī)療健康醫(yī)療健康上游中游25數(shù)據(jù)來(lái)源:中研股份招股說(shuō)明書26數(shù)據(jù)來(lái)源:華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,中商情報(bào)網(wǎng),1688氟酮為PEEK最核心原材料,成本占比約為50%。根據(jù)中研股份招股說(shuō)明書,每生產(chǎn)1噸PEEK需要消耗約0.7-0.8噸氟酮單體,氟酮原料成本約占PEEK成本的50%,為最核心原料。氟酮產(chǎn)能主要集中在中國(guó),目前行業(yè)玩家較少競(jìng)爭(zhēng)格局集中。全球氟酮產(chǎn)能集中在中國(guó),海外生產(chǎn)商主要有英國(guó)威格斯、比利時(shí)索爾維、德國(guó)贏創(chuàng)(海外產(chǎn)能主要以威格斯為主導(dǎo)),中國(guó)生產(chǎn)商主要有新瀚新材、中欣氟材、營(yíng)口興福。氟酮行業(yè)市場(chǎng)較小,參與者較少,市場(chǎng)格局較為集中,目前中國(guó)氟酮生產(chǎn)商產(chǎn)能在全球市場(chǎng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。?
中國(guó)氟酮消費(fèi)量穩(wěn)步增長(zhǎng)。2019-2023年,中國(guó)氟酮消費(fèi)量從479噸增長(zhǎng)至2550噸,穩(wěn)步增長(zhǎng)。價(jià)格方面,氟酮單千克價(jià)格約為350元。表:全球氟酮主要生產(chǎn)廠商圖:中國(guó)氟酮消費(fèi)情況(噸)4796699811,9562,5500%20%40%60%80%100%120%05001000150020002500300020192020202120222023中國(guó)氟酮消費(fèi)量(噸)YOY(%)公司布局情況主營(yíng)業(yè)務(wù)簡(jiǎn)介新瀚新材原有4200噸芳香酮年產(chǎn)能,IPO募資建設(shè)年產(chǎn)8000噸芳香酮項(xiàng)目,其中含2500噸氟酮產(chǎn)能,已于2024年實(shí)現(xiàn)批量供貨。公司持續(xù)深耕芳香族酮領(lǐng)域,擁有持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新能力主要從事芳香族酮類產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷害,主要產(chǎn)品包括特種工程塑料核心原料氟酮DFBP)、光引發(fā)劑和化妝品原料等營(yíng)口興福國(guó)內(nèi)氟酮供應(yīng)商之一,擁有2000噸/年的氟酮產(chǎn)能專門從事生產(chǎn)、銷售芳香烴氟類產(chǎn)品的民營(yíng)企業(yè),主要產(chǎn)品包括氟酮、4.4’-二氟二苯基甲烷、對(duì)氟苯甲酰氯、對(duì)氟苯甲醛等芳香烴氟化學(xué)產(chǎn)品中欣氟材023年5月實(shí)現(xiàn)5000噸氟酮產(chǎn)能的試生產(chǎn),正處于客戶認(rèn)證階段。專注于高端氟化材料的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售,持續(xù)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新與市場(chǎng)開(kāi)拓業(yè)務(wù)范圍從傳統(tǒng)含氟醫(yī)藥、農(nóng)藥中間體,拓展到繭石礦資源開(kāi)采、含氟新能源材料、含氟高分子材料、氟電子化學(xué)品、新型環(huán)保制冷劑等領(lǐng)域威格斯擁有2500噸氟酮產(chǎn)能,用于PEEK材料生產(chǎn)配套。公司是全球PEEK和PAEK材料的領(lǐng)先生產(chǎn)商主要從事高性能聚合物材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售27數(shù)據(jù)來(lái)源:中研股份招股說(shuō)明書3.3
需求端:歐洲為全球最大市場(chǎng),國(guó)內(nèi)市場(chǎng)高速擴(kuò)張全球PEEK消費(fèi)穩(wěn)步增長(zhǎng),歐洲為最大市場(chǎng)。根據(jù)中研股份招股說(shuō)明書,預(yù)計(jì)2019-2022年全球PEEK消費(fèi)以年均9%速度從5835增長(zhǎng)至7556噸。分地區(qū)看,歐洲。美洲及中國(guó)為主要消費(fèi)地區(qū),22年預(yù)計(jì)分別消費(fèi)2800、1755和1950噸,分別占全球37.0%、23.1%和25.8%。中國(guó)PEEK市場(chǎng)高速擴(kuò)張,增速遠(yuǎn)高于全球平均。中國(guó)方面,受益于技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級(jí),PEEK需求量自2012年的80噸增長(zhǎng)至2021年的1980噸,CAGR為42.84%,遠(yuǎn)高于全球平均。圖:全球PEEK消費(fèi)情況(噸)圖:中國(guó)PEEK產(chǎn)品市場(chǎng)消費(fèi)量(噸)1400155020601950300
410345
44017552800179
205050010001500200025003000中國(guó)日本亞太其他地區(qū)北美歐洲其他20192022E80
901302503907001100140017091980100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%05001000150020002500201220132014201520162017201820192020
2021中國(guó)PEEK消費(fèi)量(噸)YOY(%)28數(shù)據(jù)來(lái)源:中研股份年報(bào)3.4
供給端:一超多強(qiáng),國(guó)產(chǎn)替代推動(dòng)PEEK價(jià)格下降7150250018001000 1000800800300800070006000500040003000200010000英國(guó)威
比利時(shí)
德國(guó)贏
中研股
鵬孚隆
威格斯
吉林聚
山東君格斯 索爾維 創(chuàng) 份 盤錦 科 昊1000500650600300400020040060080010001200威格斯中研股份索爾維當(dāng)前供給端呈現(xiàn)一超多強(qiáng)的局面,整體由海外公司把控。根據(jù)中研股份年報(bào)和我們草根調(diào)研,英國(guó)威格斯占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì),本土產(chǎn)能達(dá)7150噸,約占全球60%,同時(shí)其在盤錦和遼寧興福設(shè)立的合資公司亦有800噸產(chǎn)能。在其之后,是比利時(shí)索爾維和德國(guó)贏創(chuàng),分別有2500和1800噸產(chǎn)能。國(guó)內(nèi)方面,中研股份、鵬孚隆均有1000噸產(chǎn)能,吉林聚科和山東君昊分別有800和300噸產(chǎn)能。國(guó)產(chǎn)替代已有成效,PEEK價(jià)格顯著下降。根據(jù)我們草根調(diào)研,當(dāng)前國(guó)產(chǎn)替代已顯著推動(dòng)PEEK價(jià)格下行,2017年以來(lái),威格斯、中研股份和索爾維工業(yè)PEEK價(jià)格分別由1000、500和650元/公斤下降至600、300和400元/公斤。預(yù)計(jì)未來(lái)隨國(guó)內(nèi)廠商產(chǎn)能釋放,PEEK價(jià)格仍有進(jìn)一步下行空間。圖:24年P(guān)EEK主要廠商產(chǎn)能情況(噸) 圖:部分廠商工業(yè)品PEEK價(jià)格(元/公斤)2017 202429數(shù)據(jù)來(lái)源:中研股份年報(bào),中研股份招股說(shuō)明書3.4
供給端:多因素共振限制擴(kuò)產(chǎn),短期價(jià)格趨于穩(wěn)定直接材料,73%表:PEEK原材料成本拆解能源動(dòng)力,
5%制造費(fèi)用,13%直接人工,7%運(yùn)輸費(fèi),
1%原材料每噸PEEK用量每噸價(jià)格每噸PEEK平均成本氟酮0.7-0.8噸10-12萬(wàn)元8.25萬(wàn)元對(duì)苯二酚0.35-0.4噸4-5萬(wàn)元1.8萬(wàn)元二苯砜以及催化劑等2-3萬(wàn)元?
受限于技術(shù)壁壘高、建設(shè)周期長(zhǎng)以及原材料價(jià)格昂貴等因素,中短期PEEK供應(yīng)依舊緊缺。1)PEEK材料技術(shù)壁壘高,歷經(jīng)50年發(fā)展玩家依舊稀少,新晉玩家難以進(jìn)入。2)PEEK產(chǎn)能建設(shè)周期長(zhǎng),驗(yàn)證時(shí)間久,新增產(chǎn)能難以快速形成有效競(jìng)爭(zhēng)。以中研股份為例,根據(jù)其招股書,從年產(chǎn)100噸提升至550噸的過(guò)程,歷時(shí)約7年。與此同時(shí),PEEK
終端產(chǎn)品的驗(yàn)證周期通常需耗時(shí)4至7年,新增產(chǎn)能難以在短期內(nèi)完成下游客戶的驗(yàn)證并實(shí)現(xiàn)有效供給。3)PEEK成本中直接材料占比達(dá)73%,生產(chǎn)每噸PEEK需分別耗費(fèi)0.7-0.8噸氟酮和0.35-0.4噸對(duì)苯二酚,兩者約占成本的50%和15%。其中氟酮應(yīng)用領(lǐng)域主要為PEEK材料,根據(jù)智研咨詢,24年國(guó)內(nèi)PEEK需求占比超90%,加之國(guó)內(nèi)廠商少,產(chǎn)能多集中中欣氟材、營(yíng)口興福、新瀚新材等,其具有較強(qiáng)定價(jià)權(quán)。圖:2024年中研股份PEEK成本構(gòu)成 表:PEEK廠商規(guī)劃產(chǎn)能情況(噸)公司名稱21年產(chǎn)能21年產(chǎn)量21年產(chǎn)能利用率在規(guī)劃產(chǎn)能中研股份1000 549.9855.00% /長(zhǎng)春吉大特塑500 150.0030.00% /浙江鵬孚隆200 227.07113.54% 760山東浩然300 37.5012.50% /山東君昊80 30.0037.50% 1700吉林聚科200 80.0040.00% 1500盤錦偉英興/ // 1500沃特/ // 1000國(guó)內(nèi)其他廠商114 47.0041.29% /合計(jì)2394 1154.4648.22% 646030數(shù)據(jù)來(lái)源:中研股份招股說(shuō)明書3.5
應(yīng)用端:終端應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,未來(lái)潛在需求巨大應(yīng)用領(lǐng)域具體產(chǎn)品性能特點(diǎn)具體用途交通運(yùn)輸汽車耐高溫、耐摩擦、機(jī)械性能好,可替代金屬發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)罩的材料、汽車軸承、墊片、密封件、離合器齒環(huán)、汽車傳動(dòng)、剎車和空調(diào)系統(tǒng)、無(wú)極變速器、真空泵葉片、ABS
制動(dòng)閥、方向轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、尾氣排放系統(tǒng)、軸套、電動(dòng)座椅齒輪航空航天飛機(jī)火箭耐受惡劣環(huán)境、輕質(zhì)、化學(xué)惰性、阻燃、易加工可以直接加工成精細(xì)度要求高的大型部件,如整流罩、飛機(jī)內(nèi)部零件、火箭用電池槽、螺栓、螺母及火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件等電子信息消費(fèi)電子零部件尺寸穩(wěn)定、高純度、高機(jī)械性能、加工過(guò)程無(wú)廢氣產(chǎn)生、電氣性能優(yōu)異揚(yáng)聲器震動(dòng)薄膜、戴森吸塵器V10馬達(dá)葉輪、手機(jī)天線等電子產(chǎn)品、半導(dǎo)體生產(chǎn)線零部件電絕緣性能優(yōu)異、加工和化學(xué)性能良好、耐高溫腐蝕300毫米晶片承載器、CMP保持環(huán)、晶圓吸盤、絕緣膜、連接器、印刷電路板、高溫接插件、選鍍環(huán)等能源及工業(yè)石油勘探及核工業(yè)產(chǎn)品耐輻射、低吸濕率、耐水解PEEK襯管能夠在原油輸送時(shí)使鋼制管材內(nèi)表面免受原油中所攜帶的酸性物質(zhì)腐蝕,并且PEEK襯管的光滑內(nèi)表面有利于原油流動(dòng),且可以避免石蠟和瀝青質(zhì)的沉積,從而降低油氣輸送管道的日常維護(hù)成本高端制造零部件力學(xué)性能好、耐化學(xué)腐蝕管道、閥門、泵、噴槍部件、螺紋扣釘、軸承、接插件、真空吸盤等醫(yī)療健康醫(yī)療器械純度高、無(wú)毒、耐化學(xué)性、易于成型加工、耐消毒性醫(yī)療和化學(xué)工業(yè)的分析儀器中的導(dǎo)管和連接裝置、液體輸送系統(tǒng)、蒸汽消毒部件、醫(yī)療儀器手柄等人工關(guān)節(jié)放射線透過(guò)性好、磁共振掃描不產(chǎn)生偽影、良好的生物相容性、與骨骼相近的彈性模量應(yīng)用于整形外科、硬組織損傷、脊椎植入及心臟瓣膜、人工關(guān)節(jié)(髖、膝關(guān)節(jié)等)、顱骨缺損修復(fù)、頜骨缺損修復(fù)、脊柱/腰椎修復(fù)、口腔修復(fù)和其他骨缺損修復(fù)等其他3D打印高強(qiáng)度、高穩(wěn)定性、高耐溫性、可定制化生產(chǎn)3D打印車用燃料進(jìn)氣流道、3D打印肋骨假體、腰椎融合器標(biāo)準(zhǔn)件、3D打印顱骨等?
PEEK材料的應(yīng)用場(chǎng)景較為廣泛,市場(chǎng)成長(zhǎng)空間大。PEEK材料綜合性能優(yōu)異,在很多應(yīng)用場(chǎng)景中都可實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬的替代,在交通運(yùn)輸、航空航天、電子信息、能源及工業(yè)、醫(yī)療健康等多個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。PEEK材料廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景為其打開(kāi)了較高的市場(chǎng)空間天花板,未來(lái)伴隨PEEK材料價(jià)格的逐步降低,潛在需求空間有望逐步釋放。表:PEEK材料應(yīng)用場(chǎng)景31數(shù)據(jù)來(lái)源:東吳證券研究所測(cè)算?
隨機(jī)器人銷量增加,預(yù)計(jì)2035年機(jī)器人用PEEK材料市場(chǎng)規(guī)模達(dá)350億元。根據(jù)我們預(yù)測(cè),2025-2035年人形機(jī)器人新增需求或從2.5萬(wàn)臺(tái)增長(zhǎng)至1165萬(wàn)臺(tái),同時(shí)隨PEEK廠商產(chǎn)能釋放,PEEK材料價(jià)格或從340元/kg下降至200元/kg,進(jìn)一步帶動(dòng)PEEK滲透率提高,每臺(tái)用量或從2kg逐步提升至15kg。綜合上述影響,我們判斷到2035年,機(jī)器人用PEEK材料市場(chǎng)規(guī)?;蜻_(dá)350億元。圖:2025-2035年機(jī)器人PEEK材料市場(chǎng)規(guī)模測(cè)算2025E2026E2027E2028E2029E2030E2031E2032E2033E2034E2035E全球機(jī)器人新增需求(萬(wàn)臺(tái)) 2.56.114.729.760.4116.1188.1308.4504.3776.81165.0-單價(jià)(萬(wàn)/臺(tái))3535353535252014141414市場(chǎng)空間(億元)892155161038211429033762431870601087516310PEEK材料用量(k
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