前言

丝杠行业作为人形机器人核心传动部件,正迎来前所未有的发展机遇。全球人形机器人丝杠市场规模将于2025年和2030年分别达到1.4亿元和249.5亿元,CAGR高达182%。目前丝杠行业中外资厂商在中高端市场占据主导,但硬车工艺有望改变这一格局。内资厂商如北特科技、贝斯特、五洲新春等,凭借成本优势和技术迭代速度,正加速国产替代进程,预计在人形机器人量产背景下,将迎来快速成长期。投资该领域需警惕市场波动、技术开发风险及供应链国产化挑战。

一、丝杠行业相关介绍

中投产业研究院发布的《2024-2028年中国未来产业之人形机器人行业趋势预测及投资机会研究报告》显示:丝杠是一种精密的机械传动元件,其主要功能是将旋转运动转换为直线运动,或者相反地将直线运动转换为旋转运动。它们广泛应用于各种行业,如机床、机器人、汽车和其他需要精确线性运动控制的设备中。

(一)定义与特点

丝杠由螺母、滚柱或滚珠、丝杆等组成,通过这些部件的相互作用,可以高效地将旋转运动转换为直线运动。丝杠的特点包括摩擦损失小、传动效率高、精度高、刚度高以及具有良好的传动可逆性。

(二)主要分类

丝杠主要分为以下几种类型:滑动丝杠、滚珠丝杠、滚柱丝杠。丝杠具体分类情况如下:

图表:丝杠主要分类

(三)核心壁垒

丝杠的制造存在一定的技术壁垒,主要体现在螺母内螺纹的精加工环节。目前主流的加工方法是采用磨削技术,这需要高精度的磨床设备,通常这类设备以中高端外资厂商为主。然而,未来硬车工艺有望凭借其高效率和耗的优势,逐步扩大在丝杠制造中的应用范围。

(四)在人形机器人中的应用

在人形机器人中,丝杠主要应用于直线执行器,尤其在特斯拉的人形机器人中,14个线性执行器(分布于大臂、小臂、大腿和小腿)采用了行星滚柱丝杠。这种类型的丝杠能够提供高精度、高效率和高负载能力,非常适合于人形机器人关节的精细控制需求。

图表:行星滚柱丝杠主要类型及各自特点

二、丝杠市场发展状况

中投产业研究院发布的《2024-2028年中国未来产业之人形机器人行业趋势预测及投资机会研究报告》显示:人形机器人丝杠市场不仅具有广阔的前景,而且为国内厂商提供了显著的国产替代机遇。随着技术的不断进步和成本控制的优化,内资厂商有望在全球人形机器人丝杠市场上获得更大的市场份额。

(一)市场主要参与者分析

1、外资厂商

主要供应商:中高端丝杠设备的主导供应商主要来自日本和德国,如THK、NSK、Bosch Rexroth(博世力士乐)、Schaeffler(舍弗勒)等。这些企业技术成熟,产品类型丰富,成立时间较早,加工技术布局深厚。

图表:主要外资丝杠供应商

2、内资厂商

国内竞争者:国内丝杠制造商虽然在规模和工艺上与外资厂商相比仍有差距,但正在奋起直追。包括南京工艺、新剑传动、山东博特、银泰科技、五洲新春、贝斯特、北特科技、恒力液压、上银科技等企业,它们在推进人形机器人丝杠相关产品的布局。

图表:主要内资丝杠供应商

(二)市场发展机遇分析

1、技术革新带来的机会:人形机器人对丝杠的要求与汽车、机床丝杠不同,这为内资厂商提供了缩短与外资厂商技术差距的机会。人形机器人的量产可能会引发丝杠技术的全新革命,有利于内资厂商的技术追赶。

2、降本压力下的优势:随着人形机器人量产,对成本控制和良品率的要求提高,内资厂商的人力成本优势、国产设备采购成本低以及工艺迭代速度快等优势将有助于其在供应链中占据更有利的位置,加速国产替代过程。

(三)市场发展空间分析

2025年至2030年市场规模预测:2025年和2030年全球人形机器人丝杠市场规模有望分别达到1.4亿元和249.5亿元人民币,2025-2030年的复合年增长率(CAGR)有望达到182%。这一预测基于特斯拉人形机器人Optimus的量产计划和其他企业可能的跟进布局,显示出人形机器人丝杠市场具有巨大的发展潜力。

图表:全球人形机器人丝杠市场规模预测

三、主要丝杠企业分析

(一)北特科技

北特科技是一家专注于汽车底盘精密零部件领域的公司,拥有强大的材料研发和精密加工能力。在汽车转向齿条等产品上积累了丰富的经验,这些产品的功能、形状和加工工艺与人形机器人丝杠相似,具有技术上的同源性。

2020-2023年,公司营业收入分别为14.7/17.4/17.1/18.8亿元,年复合增长率9%。2020-2022年,公司归母净利润分别实现0.30/0.65/0.46亿元,受到贸易战、商用车行业下行等因素影响,公司利润持续承压。2023年由于疫情政策放开,叠加轻量化业务盈利爬坡、出海增加等因素,公司归母净利润实现0.51亿元,同比 11%,恢复向上。

北特科技在2023年积极进军人形机器人产业链,根据客户需求推进人形机器人用丝杠产品的样件研发工作。公司利用在汽车领域的制造工艺,期望快速布局机器人丝杠领域。

(二)贝斯特

贝斯特专注于涡轮增压精密零部件的生产,具备精密加工能力和工艺迭代速度优势。

2020-2023年,公司营业收入分别为9.3/10.6/11.0/13.4亿元,年复合增长率13%,主要系募投项目逐步建成达产产能增加,同时公司积极开拓市场,下游订单增加所致。2020-2023年,公司归母净利润分别实现1.8/2.0/2.3/2.6亿元,受益于营收规模持续提升,净利润实现稳步增长。

贝斯特在丝杠领域的布局体现了其战略转型和多元化发展的野心,特别是将其业务拓展到了直线滚动功能部件这一高附加值的市场。以下是对其丝杠领域布局的简要分析:

1、引入专业人才:公司通过吸引具有海内外知名企业背景的技术和管理人才加入其全资子公司宇华精机,这表明公司重视专业技能和国际视野,意在提升其在高精度丝杠制造领域的核心竞争力。

2、产品线拓展:公司不仅限于传统的滚珠丝杠,还特别强调了滚柱丝杠副和高精度滚动导轨副的开发,这些产品在精度、承载能力和耐用性方面有着更高的要求,适用于高端机床、半导体装备、自动化产业和机器人领域。

3、市场定位:瞄准高端市场,如高端机床和半导体装备产业,意味着公司追求在技术密集型和高利润领域的市场份额。同时,自动化产业和机器人领域的应用也反映了公司对未来制造业智能化趋势的敏锐捕捉。

4、独立平台运作:通过宇华精机这一独立平台进行丝杠业务的运营,有利于专业化管理和资源配置,同时也便于吸引外部投资和合作,加速技术研发和市场拓展。

5、战略转型:从传统的工装夹具和智能装备领域,到全面布局直线滚动功能部件,公司的这一系列动作标志着其正从一个较为传统的制造企业向更高技术含量、更多元化产品线的现代工业解决方案提供商转型。

(三)五洲新春

五洲新春是轴承套圈领域的龙头,业务涵盖轴承成品、风电滚子等,具有全球化布局和丰富的客户基础。公司也布局丝杠产品,包括梯形丝杠、滚珠丝杠和滚柱丝杠。

2020年至2023年,五洲新春的营业收入分别为17.5、24.2、32.0和31.06亿元,归母净利润分别为0.62、1.24、1.48和1.38亿元。2023年受海外风电滚子需求下降的影响,公司营收和利润出现短期承压。

五洲新春在丝杠领域的布局体现出其对技术创新的重视、产品线的广泛覆盖、市场导向的战略思维以及平台化转型的决心,这些都将促进其在高精度丝杠市场的长期发展和竞争优势的建立。具体分析如下:

1、技术储备与研发能力:公司已构建了涵盖多种工艺、设计和研发的完整人才梯队,具备自主设计和正向开发能力,能够从锻件到成品的全过程生产,包括机加工、热处理、硬车、磨削、装配和测试,这为其丝杠产品的多样化和高质量提供了坚实的基础。

2、产品线丰富:公司丝杠产品覆盖梯形丝杠、滚珠丝杠和滚柱丝杠三大类别,每种类型都针对特定的市场需求和应用领域。梯形丝杠组件已成功研发并向客户送样,滚珠丝杠产品聚焦于汽车转向系统和新能源汽车的刹车系统,而滚柱丝杠则以高端行星滚柱丝杠为突破口,瞄准直线执行器、旋转执行器和灵巧手等高精度应用。

3、市场开拓:公司不仅在产品研发上持续投入,而且积极拓展下游市场,尤其是在2023年完成了丝杠产品组件及零部件的设计和送样改进工作,这表明公司正加速将研发成果转化为市场产品,以抓住市场机遇。

4、行业经验与战略定位:公司依托其在精密制造行业,特别是轴承领域的深厚经验,将丝杠产品视为战略转型的关键,通过发展高端丝杠产品,公司旨在成为直线执行器、旋转执行器和灵巧手等领域的关键供应商,从而实现在“工业母机”新赛道的布局。

5、平台化转型:通过建立专门的业务平台,整合内外资源,公司正从单一产品制造商向提供整体解决方案的平台型企业转变,这种转型有助于提升市场竞争力和客户粘性。

四、丝杠行业投资前景

中投产业研究院发布的《2024-2028年中国未来产业之人形机器人行业趋势预测及投资机会研究报告》显示:丝杠作为人形机器人中的核心传动精密部件,扮演着将旋转运动转换为直线运动的角色。随着人形机器人市场的迅速扩张,丝杠行业面临巨大的增长潜力。2025年,特斯拉人形机器人预计将实现首次量产,开启行业从0到1的飞跃,这将显著推动丝杠市场的发展。预计到2025年和2030年,全球人形机器人丝杠市场规模将分别达到1.4亿元和249.5亿元,复合年增长率高达182%。

丝杠行业的核心壁垒在于螺母内螺纹的精加工环节,当前主流技术路线为磨削,对应的高精度磨床设备通常由外资厂商主导,尤其是中高端市场。然而,硬车工艺因其效率高、能耗低的优势,有望在未来得到更广泛的应用,改变市场格局。人形机器人丝杠与传统汽车和机床丝杠在结构、精度和大小上有显著区别,这为人形机器人丝杠技术的革新提供了机会,有可能缩小国内外厂商之间的技术差距。随着人形机器人进入大规模生产阶段,降本压力将促使供应链注重成本控制和良品率,国内供应商有望凭借较低的人力成本、国产设备采购价格优势及更快的工艺迭代速度,实现国产替代,快速占领市场。

投资丝杠领域时应考虑的风险包括汽车行业销量下滑、人形机器人新技术开发不及预期、供应链国产化进程慢于预期、公司业绩不及预期以及机器人与汽车行业之间的不可简单类比等。同时,测算可能存在偏差风险。

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