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中投顧問觀點| 人形機器人核心傳動部件——絲杠市場現(xiàn)狀及投資前景分析

中投網(wǎng)2024-07-10 08:32 來源:中投網(wǎng)

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   前言

  絲杠行業(yè)作為人形機器人核心傳動部件,正迎來前所未有的發(fā)展機遇。全球人形機器人絲杠市場規(guī)模將于2025年和2030年分別達到1.4億元和249.5億元,CAGR高達182%。目前絲杠行業(yè)中外資廠商在中高端市場占據(jù)主導,但硬車工藝有望改變這一格局。內(nèi)資廠商如北特科技、貝斯特、五洲新春等,憑借成本優(yōu)勢和技術迭代速度,正加速國產(chǎn)替代進程,預計在人形機器人量產(chǎn)背景下,將迎來快速成長期。投資該領域需警惕市場波動、技術開發(fā)風險及供應鏈國產(chǎn)化挑戰(zhàn)。

  一、絲杠行業(yè)相關介紹

  中投產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2028年中國未來產(chǎn)業(yè)之人形機器人行業(yè)趨勢預測及投資機會研究報告》顯示:絲杠是一種精密的機械傳動元件,其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動,或者相反地將直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動。它們廣泛應用于各種行業(yè),如機床、機器人、汽車和其他需要精確線性運動控制的設備中。

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  絲杠由螺母、滾柱或滾珠、絲桿等組成,通過這些部件的相互作用,可以高效地將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動。絲杠的特點包括摩擦損失小、傳動效率高、精度高、剛度高以及具有良好的傳動可逆性。

  (二)主要分類

  絲杠主要分為以下幾種類型:滑動絲杠、滾珠絲杠、滾柱絲杠。絲杠具體分類情況如下:

  圖表:絲杠主要分類

  資料來源:中投產(chǎn)業(yè)研究院

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  絲杠的制造存在一定的技術壁壘,主要體現(xiàn)在螺母內(nèi)螺紋的精加工環(huán)節(jié)。目前主流的加工方法是采用磨削技術,這需要高精度的磨床設備,通常這類設備以中高端外資廠商為主。然而,未來硬車工藝有望憑借其高效率和低能耗的優(yōu)勢,逐步擴大在絲杠制造中的應用范圍。

  (四)在人形機器人中的應用

  在人形機器人中,絲杠主要應用于直線執(zhí)行器,尤其在特斯拉的人形機器人中,14個線性執(zhí)行器(分布于大臂、小臂、大腿和小腿)采用了行星滾柱絲杠。這種類型的絲杠能夠提供高精度、高效率和高負載能力,非常適合于人形機器人關節(jié)的精細控制需求。

  圖表:行星滾柱絲杠主要類型及各自特點

  資料來源:中投產(chǎn)業(yè)研究院

  二、絲杠市場發(fā)展狀況

  中投產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2028年中國未來產(chǎn)業(yè)之人形機器人行業(yè)趨勢預測及投資機會研究報告》顯示:人形機器人絲杠市場不僅具有廣闊的前景,而且為國內(nèi)廠商提供了顯著的國產(chǎn)替代機遇。隨著技術的不斷進步和成本控制的優(yōu)化,內(nèi)資廠商有望在全球人形機器人絲杠市場上獲得更大的市場份額。

  (一)市場主要參與者分析

  1、外資廠商

  主要供應商:中高端絲杠設備的主導供應商主要來自日本和德國,如THK、NSK、Bosch Rexroth(博世力士樂)、Schaeffler(舍弗勒)等。這些企業(yè)技術成熟,產(chǎn)品類型豐富,成立時間較早,加工技術布局深厚。

  圖表:主要外資絲杠供應商

  資料來源:中投產(chǎn)業(yè)研究院

  2、內(nèi)資廠商

  國內(nèi)競爭者:國內(nèi)絲杠制造商雖然在規(guī)模和工藝上與外資廠商相比仍有差距,但正在奮起直追。包括南京工藝、新劍傳動、山東博特、銀泰科技、五洲新春、貝斯特、北特科技、恒力液壓、上銀科技等企業(yè),它們在推進人形機器人絲杠相關產(chǎn)品的布局。

  圖表:主要內(nèi)資絲杠供應商

  資料來源:中投產(chǎn)業(yè)研究院

  (二)市場發(fā)展機遇分析

  1、技術革新帶來的機會:人形機器人對絲杠的要求與汽車、機床絲杠不同,這為內(nèi)資廠商提供了縮短與外資廠商技術差距的機會。人形機器人的量產(chǎn)可能會引發(fā)絲杠技術的全新革命,有利于內(nèi)資廠商的技術追趕。

  2、降本壓力下的優(yōu)勢:隨著人形機器人量產(chǎn),對成本控制和良品率的要求提高,內(nèi)資廠商的人力成本優(yōu)勢、國產(chǎn)設備采購成本低以及工藝迭代速度快等優(yōu)勢將有助于其在供應鏈中占據(jù)更有利的位置,加速國產(chǎn)替代過程。

  (三)市場發(fā)展空間分析

  2025年至2030年市場規(guī)模預測:2025年和2030年全球人形機器人絲杠市場規(guī)模有望分別達到1.4億元和249.5億元人民幣,2025-2030年的復合年增長率(CAGR)有望達到182%。這一預測基于特斯拉人形機器人Optimus的量產(chǎn)計劃和其他企業(yè)可能的跟進布局,顯示出人形機器人絲杠市場具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

  圖表:全球人形機器人絲杠市場規(guī)模預測

  數(shù)據(jù)來源:中投產(chǎn)業(yè)研究院

  三、主要絲杠企業(yè)分析

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  北特科技是一家專注于汽車底盤精密零部件領域的公司,擁有強大的材料研發(fā)和精密加工能力。在汽車轉(zhuǎn)向齒條等產(chǎn)品上積累了豐富的經(jīng)驗,這些產(chǎn)品的功能、形狀和加工工藝與人形機器人絲杠相似,具有技術上的同源性。

  2020-2023年,公司營業(yè)收入分別為14.7/17.4/17.1/18.8億元,年復合增長率9%。2020-2022年,公司歸母凈利潤分別實現(xiàn)0.30/0.65/0.46億元,受到貿(mào)易戰(zhàn)、商用車行業(yè)下行等因素影響,公司利潤持續(xù)承壓。2023年由于疫情政策放開,疊加輕量化業(yè)務盈利爬坡、出海增加等因素,公司歸母凈利潤實現(xiàn)0.51億元,同比+11%,恢復向上。

  北特科技在2023年積極進軍人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈,根據(jù)客戶需求推進人形機器人用絲杠產(chǎn)品的樣件研發(fā)工作。公司利用在汽車領域的制造工藝,期望快速布局機器人絲杠領域。
(二)貝斯特

  貝斯特專注于渦輪增壓精密零部件的生產(chǎn),具備精密加工能力和工藝迭代速度優(yōu)勢。

  2020-2023年,公司營業(yè)收入分別為9.3/10.6/11.0/13.4億元,年復合增長率13%,主要系募投項目逐步建成達產(chǎn)產(chǎn)能增加,同時公司積極開拓市場,下游訂單增加所致。2020-2023年,公司歸母凈利潤分別實現(xiàn)1.8/2.0/2.3/2.6億元,受益于營收規(guī)模持續(xù)提升,凈利潤實現(xiàn)穩(wěn)步增長。
貝斯特在絲杠領域的布局體現(xiàn)了其戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型和多元化發(fā)展的野心,特別是將其業(yè)務拓展到了直線滾動功能部件這一高附加值的市場。以下是對其絲杠領域布局的簡要分析:

  1、引入專業(yè)人才:公司通過吸引具有海內(nèi)外知名企業(yè)背景的技術和管理人才加入其全資子公司宇華精機,這表明公司重視專業(yè)技能和國際視野,意在提升其在高精度絲杠制造領域的核心競爭力。

  2、產(chǎn)品線拓展:公司不僅限于傳統(tǒng)的滾珠絲杠,還特別強調(diào)了滾柱絲杠副和高精度滾動導軌副的開發(fā),這些產(chǎn)品在精度、承載能力和耐用性方面有著更高的要求,適用于高端機床、半導體裝備、自動化產(chǎn)業(yè)和機器人領域。

  3、市場定位:瞄準高端市場,如高端機床和半導體裝備產(chǎn)業(yè),意味著公司追求在技術密集型和高利潤領域的市場份額。同時,自動化產(chǎn)業(yè)和機器人領域的應用也反映了公司對未來制造業(yè)智能化趨勢的敏銳捕捉。

  4、獨立平臺運作:通過宇華精機這一獨立平臺進行絲杠業(yè)務的運營,有利于專業(yè)化管理和資源配置,同時也便于吸引外部投資和合作,加速技術研發(fā)和市場拓展。

  5、戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型:從傳統(tǒng)的工裝夾具和智能裝備領域,到全面布局直線滾動功能部件,公司的這一系列動作標志著其正從一個較為傳統(tǒng)的制造企業(yè)向更高技術含量、更多元化產(chǎn)品線的現(xiàn)代工業(yè)解決方案提供商轉(zhuǎn)型。

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  五洲新春是軸承套圈領域的龍頭,業(yè)務涵蓋軸承成品、風電滾子等,具有全球化布局和豐富的客戶基礎。公司也布局絲杠產(chǎn)品,包括梯形絲杠、滾珠絲杠和滾柱絲杠。

  2020年至2023年,五洲新春的營業(yè)收入分別為17.5、24.2、32.0和31.06億元,歸母凈利潤分別為0.62、1.24、1.48和1.38億元。2023年受海外風電滾子需求下降的影響,公司營收和利潤出現(xiàn)短期承壓。

  五洲新春在絲杠領域的布局體現(xiàn)出其對技術創(chuàng)新的重視、產(chǎn)品線的廣泛覆蓋、市場導向的戰(zhàn)略思維以及平臺化轉(zhuǎn)型的決心,這些都將促進其在高精度絲杠市場的長期發(fā)展和競爭優(yōu)勢的建立。具體分析如下:

  1、技術儲備與研發(fā)能力:公司已構建了涵蓋多種工藝、設計和研發(fā)的完整人才梯隊,具備自主設計和正向開發(fā)能力,能夠從鍛件到成品的全過程生產(chǎn),包括機加工、熱處理、硬車、磨削、裝配和測試,這為其絲杠產(chǎn)品的多樣化和高質(zhì)量提供了堅實的基礎。

  2、產(chǎn)品線豐富:公司絲杠產(chǎn)品覆蓋梯形絲杠、滾珠絲杠和滾柱絲杠三大類別,每種類型都針對特定的市場需求和應用領域。梯形絲杠組件已成功研發(fā)并向客戶送樣,滾珠絲杠產(chǎn)品聚焦于汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和新能源汽車的剎車系統(tǒng),而滾柱絲杠則以高端行星滾柱絲杠為突破口,瞄準直線執(zhí)行器、旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器和靈巧手等高精度應用。

  3、市場開拓:公司不僅在產(chǎn)品研發(fā)上持續(xù)投入,而且積極拓展下游市場,尤其是在2023年完成了絲杠產(chǎn)品組件及零部件的設計和送樣改進工作,這表明公司正加速將研發(fā)成果轉(zhuǎn)化為市場產(chǎn)品,以抓住市場機遇。

  4、行業(yè)經(jīng)驗與戰(zhàn)略定位:公司依托其在精密制造行業(yè),特別是軸承領域的深厚經(jīng)驗,將絲杠產(chǎn)品視為戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的關鍵,通過發(fā)展高端絲杠產(chǎn)品,公司旨在成為直線執(zhí)行器、旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器和靈巧手等領域的關鍵供應商,從而實現(xiàn)在“工業(yè)母機”新賽道的布局。

  5、平臺化轉(zhuǎn)型:通過建立專門的業(yè)務平臺,整合內(nèi)外資源,公司正從單一產(chǎn)品制造商向提供整體解決方案的平臺型企業(yè)轉(zhuǎn)變,這種轉(zhuǎn)型有助于提升市場競爭力和客戶粘性。

  四、絲杠行業(yè)投資前景

  中投產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2028年中國未來產(chǎn)業(yè)之人形機器人行業(yè)趨勢預測及投資機會研究報告》顯示:絲杠作為人形機器人中的核心傳動精密部件,扮演著將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動的角色。隨著人形機器人市場的迅速擴張,絲杠行業(yè)面臨巨大的增長潛力。2025年,特斯拉人形機器人預計將實現(xiàn)首次量產(chǎn),開啟行業(yè)從0到1的飛躍,這將顯著推動絲杠市場的發(fā)展。預計到2025年和2030年,全球人形機器人絲杠市場規(guī)模將分別達到1.4億元和249.5億元,復合年增長率高達182%。

  絲杠行業(yè)的核心壁壘在于螺母內(nèi)螺紋的精加工環(huán)節(jié),當前主流技術路線為磨削,對應的高精度磨床設備通常由外資廠商主導,尤其是中高端市場。然而,硬車工藝因其效率高、能耗低的優(yōu)勢,有望在未來得到更廣泛的應用,改變市場格局。人形機器人絲杠與傳統(tǒng)汽車和機床絲杠在結構、精度和大小上有顯著區(qū)別,這為人形機器人絲杠技術的革新提供了機會,有可能縮小國內(nèi)外廠商之間的技術差距。隨著人形機器人進入大規(guī)模生產(chǎn)階段,降本壓力將促使供應鏈注重成本控制和良品率,國內(nèi)供應商有望憑借較低的人力成本、國產(chǎn)設備采購價格優(yōu)勢及更快的工藝迭代速度,實現(xiàn)國產(chǎn)替代,快速占領市場。

  投資絲杠領域時應考慮的風險包括汽車行業(yè)銷量下滑、人形機器人新技術開發(fā)不及預期、供應鏈國產(chǎn)化進程慢于預期、公司業(yè)績不及預期以及機器人汽車行業(yè)之間的不可簡單類比等。同時,測算可能存在偏差風險。

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