机械设备深度报告:丝杠及设备—高价值量的核心传动部件
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投资要点
丝杠是高价值量的传动核心,人形机器人带来新增长空间。人形机器人主要应用滚柱丝杠及梯形丝杠,有望推动产品迅速降本及市场规模成长。单台人形机器人可能使用到4个梯形丝杠及10个行星滚柱丝杠,预计2026E/2028E当人形机器人产量突破10/100万台时,梯形丝杠的增量市场规模为2.83/29.83亿元,行星滚柱丝杠的增量市场规模为104.63/399.63亿元。
梯形丝杠制造工艺较为简单,技术水平成熟,但产品精度及效率较低。滚柱丝杠性能更优、使用寿命长、体积小,但加工工艺壁垒较高,市场空间有待成长。行星滚柱丝杠产品目前主要有五种形式,其中特斯拉Optimus中采用的是反向式。行星滚柱丝杠主要集中于欧洲、美国、日本等,国内企业起步较为落后,目前主要仍依赖海外进口。中国大陆厂商在产品布局上有所空缺,在产品性能上与海外头部厂商仍有差距,未来有望随着人形机器人产业链的国产化,在实践中不断进步。
材料端,符合差异特性要求的合金调制钢为高端市场壁垒。国产丝杠原材料与国外同类产品性能存在差距,特种钢质量及产能或成为瓶颈;加工端,螺纹加工的精度决定产品最终品质。螺纹滚柱是传动的关键部分,成形加工工艺和产品质量直接决定行星滚柱丝杠的性能,螺纹切割的精度和表面热处理的退火工艺为加工难点;服务端,售后故障类型复杂、配套装配及检修服务不完备。
制造设备厂商存在发展机遇。一)精密磨床:制造高精度丝杠产品的关键设备。磨削加工精度极高,显著优于车、铣等。我国磨床进出口贸易逆差呈现逐年缩小态势。德国、日本等在高端磨床领域掌握话语权,国内厂商产品主要偏中低端,市场占有率较低。二)冷锻设备:降本增效的金属冷成型新工艺。冷锻是一种在常温下施加压力来改变金属材料形状的金属加工方法。目前冷锻已经在汽车、航空航天石油天然气等领域得以应用。冷锻技术的主要优势在于高强度、优异的表面质量、节约能源、提高材料的机械性能。冷锻工艺可以替代行星滚柱丝杠制造过程中粗加工的车铣削环节,从而实现降本增效。冷锻成形技术整体供应链涉及材料、模具、设备、产品全流程,未来随着通用人形机器人所需丝杠拉动需求后,能够快速转化出产能的设备公司有望深度受益。三)旋风铣床:旋风硬铣工艺兼顾加工效率及产品精度。旋风硬铣削具备诸多相较于传统切削加工的优势,甚至能够一定程度替代磨削加工。减少切削产生的热量,提高加工精度与表面质量,提高切削速度,提高生产率,降低加工成本,代替电火花加工磨削加工工艺。旋风硬铣削技术早期在国外发展,逐步引入国内,实现了对于加工效率及产品精度的兼顾。
产业链相关标的:
秦川机床、贝斯特、恒立液压、鼎智科技、五洲新春、华辰装备日发精机、宇环数控、浙海德曼、沃尔德、国机精工
风险提示:
人形机器人规模化不及预期风险;行星滚柱丝杠降本不达预期风险;人形机器人产业竞争加剧风险;生产设备技术突破受阻风险。