建材新材料行业研究：PEEK碳纤维复合，引领人形机器人轻量化浪潮.pdf

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行业专题研究报告

内容目录

1谐波减速器+力矩传感器是机械臂核心零部件4

2CF/PEEK复合有望在机身重要关节率先渗透5

2.1六维力传感器：PEEK材料轻量化+灵敏度远高于铝合金6

2.2谐波减速器：CF/PEEK制备性能更优7

2.3CF/PEEK复合可解决塑料脆性问题的同时实现轻量化9

2.4汽车领域已成为PEEK一大主要应用市场，CF/PEEK复合有望在机器人机身重要关节、轴承等领域率先

渗透10

3弹性测算：每10万台采用复合材料设计的机器人拉动PEEK增量约195吨11

4受益行业及标的梳理：PEEK国产替代加速，同步关注上游氟酮环节14

4.1PEEK：全球呈现“一超多强”供给格局，国产替代加速15

4.2同步关注上游氟酮环节15

5风险提示16

图表目录

图表1：机器人机械臂关节方案4

图表2：六维力传感器在人形机器人上的应用4

图表3：2017-2019年谐波减速器下游应用领域拆分5

图表4：工业机器人成本构成5

图表5：PEEK性能优点5

图表6：PEEK以其优异的性能，在中高端领域逐步替换金属材料6

图表7：PEEK在密度、弹性模量方面与人体骨骼十分接近，正在快速替代部分医用金属6

图表8：PEEK弹性体-用于六维力传感器6

图表9：铝合金弹性体-用于六维力传感器6

图表10：有限元分析结果为，PEEK弹性梁的应变灵敏度远远高于铝合金弹性梁7

图表11：静态性能指标结果为，PEEK传感器灵敏度是铝合金传感器的数十倍7

图表12：金属基短筒谐波减速器变形应力是PEEK基复合材料的数倍7

图表13：CF/PEEK材料制造的柔轮，各阶固有频率较金属制柔轮提升约45%8

图表14：CF/PEEK谐波减速器接触齿数明显高于金属制谐波减速器8

图表15：CF/PEEK柔轮疲劳寿命8

图表16：金属制柔轮疲劳寿命8

图表17：CF纤维含量越高，拉伸强度、拉伸模量越高（蓝柱拉伸强度，红柱拉伸模量）9

图表18：各材料拉伸强度（MPa）比较，其中CF/PEEK复合材料采用碳纤维体积含量70%的织物数据9

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行业专题研究报告

图表19：各材料拉伸模量（GPa）比较，其中CF/PEEK复合材料采用碳纤维体积含量70%的织物数据9

图表20：随着CF含量增加，CF/PEEK复合材料密度逐渐增加10

图表21：CF/PEEK复合材料较纯PEEK材料牺牲一小部分轻量化性能，但密度仍明显低于铝合金、钛合金...10

图表22：PEEK以其优异的性能，在中高端领域逐步替换金属材料10

图表23：2022年PEEK在国内汽车市场空间约526.87吨，占下游需求比重达22%11

图表24：人形机器人行业拉动PEEK增量测算11

图表25：2011-2022年中研股份销量及中国市场需求12

图表26：人形机器人PEEK采购成本占比测算12

图表27：人形机器人碳纤维采购成本占比测算12

图表28：北航热塑性预浸料熔融浸渍装置13

图表29：国外熔融浸渍技术发展历程13

图表30：粉末悬浮装置14

图表31：混编模压技术工艺流程图14

图表32：人形机器人CF/PEEK复合材料采购成本占比测算14

图表33：PEEK/氟酮受益行业及标的梳理15

图表34：2021年全球PEEK供给格局15

图表35：PEEK主要原材料构成16