国海证券灵巧手报告深入分析了腱绳材料的性能要求与市场空间。腱绳传动需要材料具备高强度、高柔韧性、低蠕变性和小弯曲半径等特性,高分子聚乙烯HMPE(如Dyneema)、液晶聚合物LCP、芳纶Aramid是主要选择。2022年我国超高分子量聚乙烯市场规模约17.97亿元,同比增长5.58%,人形机器人灵巧手将成为该材料的重要新增需求。南山智尚等国内厂商已布局超高分子量聚乙烯产品,有望切入腱绳供应链,国产替代空间广阔。
腱绳材料核心性能指标:强度、柔韧性、蠕变性
腱绳传动对材料的要求极为苛刻。绳索需要承受反复弯曲和拉伸,因此必须具有高强度/重量比、高柔韧性(适应小半径滑轮)、低蠕变性(避免传动精度漂移)和耐磨损性。高分子聚乙烯HMPE(超高分子量聚乙烯纤维)是目前综合性能最优的选择,其比强度是钢的15倍以上,柔韧性好,蠕变性能优于多数合成纤维。液晶聚合物LCP具有优异的尺寸稳定性和低蠕变性,但柔韧性略逊于HMPE。芳纶Aramid强度高、耐热性好,但吸湿性较强影响尺寸稳定性。皮带或钢缆在工业机器人中常用,但不适用于小半径滑轮和需要较高力的灵巧手场景。
主流腱绳产品性能对比
不同品牌和规格的腱绳产品在直径、最大受力、编织方式上差异显著。Liros DCO00-0301(Dyneema SK99)直径1.50mm可承重445dAN,12股编织,线密度1.45g/m;Liros DCO00-0701(Dyneema SK99)直径2.00mm可承重700dAN,12股编织;Teufelberger FL-9.NG(Dyneema SK75)直径2.05mm可承重650dAN,12股编织,线密度3.30g/m。Ockert Climax Combat(Dyneema SK75)直径1.22mm可承重210dAN,适用于更小尺寸的腱绳路径。Gottfried Maffioli SK99 Ultra直径2.00mm可承重560dAN。这些产品数据表明,Dyneema SK99系列的强度普遍高于SK75系列,是高端灵巧手的首选材料。
表:腱绳灵巧手材质及特性| 制造商 | 产品名称 | 纤维材料 | 直径 | 最大受力 | 编织线数 |
|---|
| Liros | DCO00-0301 | Dyneema SK99 HMPE | 1.50mm | 445 dAN | 12 |
| Liros | DCO00-0701 | Dyneema SK99 HMPE | 2.00mm | 700 dAN | 12 |
| Teufelberger | FL-9.NG | Dyneema SK75 HMPE | 2.05mm | 650 dAN | 12 |
| Ockert | Climax Combat | Dyneema SK75 HMPE | 1.22mm | 210 dAN | — |
超高分子量聚乙烯市场持续增长,人形机器人贡献增量
2022年我国超高分子量聚乙烯市场规模约17.97亿元,同比增长5.58%。超高分子量聚乙烯纤维具有高强度、高模量、耐腐蚀、耐磨损等优异性能,广泛应用于军事防护、航空航天、海洋工程、安全防护等领域。人形机器人灵巧手腱绳是新兴应用方向,虽然单台用量较小(每只灵巧手需数米腱绳),但若人形机器人年产量达到10万台,腱绳材料需求将显著增长。随着灵巧手自由度提升和腱绳方案渗透率提高,单台腱绳用量和价值量有望持续上升。
国产腱绳材料供应商布局与机遇
南山智尚是国内超高分子量聚乙烯新材料产品的重要供应商,其产品能够满足军事、航空航天、海洋开发等高端产业应用,具备向人形机器人腱绳领域延伸的技术基础。大业股份主营轮胎骨架材料(胎圈钢丝、钢帘线),在金属拉丝工艺上有积累,但转向柔性纤维腱绳存在材料体系差异,短期内较难切入。国内超高分子量聚乙烯纤维产能持续扩张,随着人形机器人放量,具备规模化生产能力和质量管控体系的国产厂商有望获得腱绳材料市场的重要份额。