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国金电新 | 人形机器人丝杠专题
Bobo
超短低吸的散户
2024-09-07 15:49:02 上海市
会议要点
1、丝杠市场前景与布局
人形机器人市场即将迎来多个重要节点,包括特斯拉的C样测试和第三代人形机器人的发布,这为丝杠市场提供了良好的投资机会。特斯拉可能会在机器人中使用14根行星滚柱丝杠,主要用于肘部、髋部、大腿、小腿和手腕等部位,未来可能在腰部和手部增加更多。这一趋势在北京机器人展上已有所体现,KDG展示了4毫米直径的行星滚柱丝杠,适用于机器人手部。
丝杠市场的潜在价值巨大。当前单个丝杠的价值在2000到5000元之间,假设机器人销量分别为10万台、100万台和1000万台,其市场空间可达28亿、140亿和1100亿。因此,丝杠市场具有广阔的发展前景,值得投资者关注。
2、丝杠生产工艺与成本
丝杠的生产工艺中,滚压和切削加工是两种主要方法。滚压工艺通过冷挤压成型,具有高效、低成本的优势。与传统车削加工相比,滚压的生产效率高出2到10倍,加工精度可达G3级别,材料利用率也更高,达到90%以上。
使用冷锻工艺生产行星滚柱丝杠的成本显著低于车铣磨工艺。冷锻工艺的单根丝杠成本约为600元,而车铣磨工艺则需1400元。因此,冷锻工艺在大规模生产中具有显著的成本优势,是未来值得考虑的生产方式。
3、投资建议与设备选择
在设备端,进口设备如宝菲勒、肯尼迪和伊瓦克的精度较高,但国内企业如智锻智能也在研发高精度设备。模具方面,恒锋工具在冷锻模具和车铣磨刀具上有布局。加工端则推荐关注新坐标、新劲传动等公司,这些公司在冷锻技术上有较多积累。
新坐标公司在材料、模具、设备和产品上全面布局,净利率达25%-30%。其冷锻技术使其加工速度是竞争对手的两倍,成本较低,毛利率较高。公司正在与产业链合作研发冷锻丝杠的核心技术,值得投资者关注。
4、冷锻技术的应用与挑战
冷锻技术在行星滚柱丝杠的应用上已被多家学者和企业验证。尽管目前技术成熟度尚不及传统工艺,但随着人形机器人市场的增长,冷锻技术有望在前中段加工中得到广泛应用。未来,冷锻工艺有望在整套加工中发挥更大作用。
冷锻技术的成本优势显著,其加工速度是车铣磨的2到10倍,设备需求少,适合大批量生产。若机器人丝杠的精度要求达到C5级别,冷锻工艺将是性价比最高的选择,但若要求C3级别以上,则需结合精磨工艺。
5、设备与产业链布局
高精度磨床和热处理设备在丝杠生产中价值较高,国内企业如华辰装备、玉发新机和恒信感应在相关设备上有突破。车床方面,浙海德曼在国内市场具有竞争力,客户包括贝斯特、新坐标等。设备端的投资建议包括关注这些企业的最新进展。
丝杠在机器人中的应用数量持续增加,产业格局不断优化,投资价值提升。随着机器人市场的催化因素增多,估值位置较低,投资者可关注比特科技、无锡新春、贝斯特、新坐标等公司,以及设备端的日发精机、华辰装备等。


会议实录
1、丝杠技术投资前景分析
各位领导早上好,我是国金汽车的主任冉婷。非常感谢大家在周六早上抽出宝贵时间来听我的汇报。今天的汇报主题是关于丝杠在新能源车人形机器人中的应用。当前,人形机器人处于一个催化节点丰富但市场关注度较低的阶段。具体来看,9到12月会有一些定点发布,特斯拉的C样测试也在进行中。此外,11到12月可能会发布特斯拉第三代人形机器人,即擎天。在如此密集的发布背景下,目前的市场位置类似于2022年特斯拉概念尚未形成时的状态。因此,这是一个值得布局和关注的时间节点。
今天分享的丝杠是人形机器人硬件中最具投资价值的领域之一。我将从四个方面进行汇报:一是整体基本介绍及进展;二是工艺研究;三是设备投资价值;四是投资建议。
从基本情况来看,我们预计特斯拉将采用约14根行星滚柱丝杠,主要用于肘部、髋部、大腿、小腿和手腕等部位。未来,腰部可能新增两根,手部也可能新增行星滚柱丝杠。在今年北京的机器人展上,KDG展示了直径4毫米的行星滚柱丝杠,这种小直径的丝杠可以用于机器人的手部,显示出一种趋势。
市场空间方面,单个丝杠的价值量在未量产情况下约为2000到5000元。如果按14个丝杠计算,机器销量分别为10万台、100万台和1000万台时,单机价值量分别为2.8万、1.4万和1.1万元,市场空间广阔,对应约28亿、140亿和1100亿。
从四大赛道的分布来看,许多公司已开始布局丝杠,包括伟特、思明、新建和贝斯特等。其中两家公司已开始布局零销售丝杠,特别是新建传动和五洲新春。未上市的KDG也在研发手指用的行星滚柱丝杠。丝杠数量的增加和技术的完善都是良好的趋势。
在工艺方面,我们重点研究了滚压等降本增效的工艺。丝杠作为螺纹加工零部件,主要使用锻压、铸造、车磨和切削加工。其中,最常用的是滚压和切削加工。滚压通过常温下冷挤压成型,而切削加工则更为复杂,需要经过车削、淬火和精磨等步骤。
综合对比,滚压是一种高效且经济的方法。统计资料显示,其加工精度可达G3级别。在相同螺纹直径下,滚压的加工速度非常快。例如,螺纹直径为20毫米时,滚压机床每分钟可生产约40件,而传统车削方式每分钟只能生产约20件。因此,滚压的生产效率是切削的2到10倍。
在成本方面,滚压的材料利用率更高,因为不需要切削多余材料,只需挤压成型,材料利用率可达90%以上。而车削的材料利用率约为60%。整体来看,滚压提高了材料利用率,降低了成本。
2、冷锻工艺在丝杠生产中的应用
由于加工速度的提升,我们测算发现,单根行星滚柱丝杠如果采用冷锻工艺制造,成本大约为600多元,而使用车铣磨工艺则需要约1400元。因此,冷锻工艺在综合成本上更具优势,是一种既经济又高效的生产方式。特别是在机器人丝杠需要大规模生产以提高生产效率时,冷锻加工是非常值得考虑的,尤其是在前期加工阶段。
从产业链的角度来看,推荐的投资方向包括设备端和模具端。在设备端,目前已有多家公司能够生产达到C5及以上精度的设备,如宝菲勒、肯尼迪和伊瓦克,主要以进口设备为主。国内公司如智锻智能也在相关领域进行研发,但尚未达到C5级别。宝飞龙的最新设备在材料均质性较高的情况下,能够达到C3精度。设备端的投资机会主要在于进口设备的国产替代,建议关注智锻智能。在模具端,建议关注恒锋工具,其在车铣磨刀具和冷锻模具方面都有布局。
加工端是重点推荐的方向。冷锻技术因成型较早,已有多家公司能够批量生产螺纹、齿轮和花键轴等零部件,甚至一些小型配件如磁圈等也可以用冷锻技术大批量生产。我们统计到,使用这些工艺生产相关零部件的公司包括新坐标、新劲传动,以及一些未上市的公司如青岛、深圳和北京北驰。上市公司中,建议特别关注新劲传动和新坐标。
新坐标公司在材料、模具、设备和产品方面都有全方位的自研技术布局,其主业净利率达到25%至30%以上。通过在冷锻领域的技术精进,该公司设备的加工速度是竞争对手的两倍以上,从而降低成本并提高毛利率。新坐标还与产业链上的机器人公司合作研发冷锻丝杠的核心技术,目前处于研发阶段。公司专利显示,其在一些核心零部件上采用冷锻技术,如用于驻车制动系统的滚柱丝杠。除了内螺纹,外螺纹和外圈螺母也使用冷锻工艺制造。随着材料均匀性的提升以及进口宝菲勒设备的使用,公司有能力向冷锻行星滚柱丝杠转型。
市场对这项新技术仍有疑虑。关于极限精度,市场曾认为冷锻只能达到C7,但实际上,冷锻工艺至少能达到C5水平。在机器人展上,已展示出多款产品,说明工艺水平已成熟。根据宝菲勒官网资料,使用高均质性材料可将加工精度提升至C3级。因此,冷锻在精度上可达到C3至C5。如果人形机器人要求达到C5及以上,冷锻是值得考虑的方式;若要求C3级以上,则需后续精磨工艺,适合用于前段粗加工过程。
3、冷镦工艺在丝杠制造中的应用前景
第二个大家比较担心的是行业的进展。确实从落地时间来看,目前其成熟度还不如行星滚柱丝杠。然而,整个行星滚柱丝杠的工艺也仍处于开发阶段。近年来,海外在这方面的专利申请进入了一个爆发期,这表明冷锻特别是行星滚柱丝杠技术尚未成熟。
从国内关于冷镦滚柱丝杠的研究成果来看,2015年至2022年间,有大量论文探讨了使用冷镦工艺制造行星滚珠丝杠的可行性。这一可行性已被多位学者证实。业界也有多家公司采用冷镦工艺制造滚柱丝杠。公开资料显示,2020年,上海迈道汽车公司采用挤压镦的方法制造行星滚珠丝杠。我们调研发现,市场上也有公司采用冷镦方式布局行星滚柱丝杠,这正是市场所担心的。
第二个问题是落地时间尚未成熟。但由于人形机器人的量产可能从今年或明年开始小批量进行,这为冷镦工艺提供了较长的过渡期。我相信届时冷镦至少可以用于前段或中段加工工艺,成熟时甚至可以用于后段整套加工。
第三个大家关心的问题是冷镦技术是否真的能将成本降至低于车铣磨。答案是肯定的,因为冷镦的加工速度是车铣磨的2到10倍,且所需设备较少,只需少数前道设备如下料机和少量热处理环节。冷镦在常温下即可完成,而切削则需大量热处理设备,这些设备成本高且需进口。总结来看,如果机器人对丝杠的精度要求达到C5级别,性价比最高的工艺是前段冷镦。中后段则需稍贵的冷镦机,价格在500到800万之间。
理想情况下,产业链切换到冷镦工艺的摩擦成本较低。如果丝杠精度要求在C3到C5,我们认为最佳的高性价比方案是前段冷镦,中后段冷镦。在C5精度要求下,材料一致性需达到C3级以上。如果精度要求超过C3,冷镦暂时无法满足,需要前端冷镦,中段冷镦,后段再加磨床工艺以达到机械丝杠要求。前段镦后磨的工艺需成熟,确保前段镦后能与后段磨工艺匹配。因此,冷镦仍有很大的替代空间。最终推荐新坐标。
冷镦相较于车铣磨,各有所长。冷镦工艺尚不成熟,偏实验室阶段,无论产业界还是学界,对冷镦的积累少于车铣磨,材料配套不齐全。目前设备依赖进口,如宝飞龙和肯尼迪设备。制作经验主要集中在新坐标和部分未上市公司。冷镦从实验室到大规模应用仍需考验:提升工艺成熟度,证明车铣向冷镦切换的摩擦成本和效益低于车铣磨工艺,材料一致性要求提升,以及后段精磨工艺成熟。
车铣磨技术有优缺点,其困境在于速度慢。如果未来人形机器人年产量达百万台,需5000万根丝杠,仅靠进口磨床设备难以满足需求,产业链配套不足。因此需寻找高效方法制造行星滚柱丝杠。整体产业链推荐新坐标进行镦丝杠制造。
丝杠设备方面,机器人行星滚珠丝杠的构建需多种设备。螺母需内螺纹、外圆和端面磨,丝杠需外螺纹和端面磨,加工流程分为五道。
4、人形机器人丝杠投资分析
第一道工序是下料和热前处理。下料需要使用圆锯机,热前处理需要热处理设备和粗加工设备。第二道工序通常需要车床、铣床和滚丝机,或者在使用冷锻工艺时需要辊压机。第三道工序需要感应淬火设备。对于冷锻工艺,由于在常温下进行,可能不需要这一步。而传统工艺通常需要加上感应淬火设备。
第四道工序是精加工,通常需要高精度磨床。如果采用磨削工艺,需要内圆磨床、外圆磨床、端面磨床、内螺纹磨床和外螺纹磨床。如果精度要求特别高,冷锻工艺可能需要额外的磨削。否则,仅靠冷锻即可实现目标。因此,后续工序可能不需要,只需下料和再加工即可成型,加工效率大幅提高。综合来看,大概需要这些设备。
设备包括各种高精度磨床、热前处理设备、热处理设备、车床、滚丝机和辊压机。按价值排序,最贵的是高精度磨床,进口价格为800到1000万元一台或更高。其次是热处理设备,进口价格为300到500万元一台。第三是数控车床,国内很多公司已能满足精度要求,如海德曼的设备已广泛应用于丝杠和机器人零部件制造。台湾产车床价格为80到120万元一台,进口车床价格为500到1000万元一台,特别是德国设备较贵。滚丝机价格与车床相近,进口价格为500到1000万元一台,国产价格为50到100万元一台。圆锯机和中心孔磨床价格在几十万元。
高精度磨床和热处理设备具有较高投资价值。国内公司如华辰装备、玉发新机和海德曼在高精度磨床领域取得突破。恒进感应在感应淬火设备领域有优势。华辰装备今年四月推出高精度外螺纹磨床,玉发新机的内外螺纹磨床已获得订单,广泛用于汽车上的行星滚珠丝杠。
浙海德曼是车床领域的国内龙头,客户包括贝斯特、新坐标、新诺威、双环传动和三花智控。恒信感应是国内少数能生产无缝带感应淬火机床的企业,具有竞争优势。推荐关注的公司有华辰装备、玉发新机和恒信感应。
丝杠在机器人中的应用持续增加,投资价值在机器人赛道中首屈一指。原本只有14根滚珠丝杠,后增加手腕部的四个梯形丝杠为滚珠丝杠,未来腰部可能增加两根,手部自由度从11增加到22,单手需增加13根丝杠。全部使用滚珠丝杠,价值量翻1到2倍。产业格局持续优化,投资价值提升。机器人整体处于中低位置,催化因素密集,包括定点、特斯拉访华和CES推出第三代机器人,集中在今年3到4季度,估值较低,阶段性行情机会较多。
推荐关注丝杠公司如比特科技、无锡新春、贝斯特和新坐标。设备端推荐日发精机、华辰装备、恒星科技。需注意相关风险,包括路线不确定和机器人放量延后风险。尽管可能延后,长期增长空间广阔。人形机器人是长期深度跟踪的赛道。


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  • 只看TA
    09-08 06:08 广东省
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  • 加油奥利给
    下海干活的韭菜种子
    只看TA
    09-07 22:19 四川省
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  • 只看TA
    09-07 22:00 湖北省
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  • 只看TA
    09-07 19:30 广东省
    谢谢分享
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