Vom 14. bis 17. August fanden in Peking, China, die weltweit ersten Humanoid Robot Games statt, bei denen über 500 Roboter aus 280 Teams aus 16 Ländern auf derselben Bühne gegeneinander antraten. Die Veranstaltung umfasste 26 Wettkampfkategorien und 487 Matches, darunter Leichtathletik, Fußball, Tanz und mehr.
Humanoide Roboter sind im Begriff, sich von Science-Fiction zur Realität zu entwickeln. Hinter diesen hochkomplexen Maschinen verbirgt sich die präzise Integration einer Reihe von Metallmaterialien. Heute werfen wir einen Blick auf die Schlüsselmetalle, die in der Herstellung humanoidier Roboter verwendet werden.
Leichtbau-Kern: Magnesium- und Aluminiumlegierungen
Humanoide Roboter müssen menschliche Flexibilität nachahmen, was Leichtbau zu einem primären Ziel macht. Magnesium– und Aluminiumlegierungen sind aufgrund ihres hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses ideale Strukturmaterialien. Magnesiumlegierung ist das leichteste metallische Strukturmaterial in der praktischen Anwendung. Seine Dichte beträgt nur zwei Drittel von Aluminium, dennoch bietet es hervorragende Stoßdämpfung und Schlagfestigkeit. Daher werden Magnesiumlegierungen häufig für Robotergehäuse, Gelenkkomponenten und interne Halterungen verwendet, um das Gesamtgewicht zu reduzieren und die Energieeffizienz zu verbessern. Beispielsweise verwendet Teslas Optimus-Roboter großflächig Magnesiumlegierung, um die Bewegungssteuerung zu optimieren. Aluminiumlegierung hingegen bietet Kostenvorteile, ist leicht zu verarbeiten und zu recyceln und wird häufig für Rahmenteile und bewegliche Gelenke eingesetzt. Diese beiden Materialien werden durch Druckguss- oder Extrusionsverfahren geformt, was Robotern zu flüssigeren Bewegungen und längerer Akkulaufzeit verhilft.
Leitfähigkeit und Wärmemanagement: Kupfer und Silber
Das „Nervensystem“ humanoider Roboter ist auf effiziente leitfähige und wärmeleitende Materialien angewiesen. Kupfer ist ein Kernmaterial für Motoren, Kabelbäume und Leiterplatten. Seine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit gewährleistet eine effiziente Stromübertragung und Wärmeableitung. Gelenkmotoren und Sensoren in Robotern erfordern umfangreiche Kupferspulen, um Energieverluste zu reduzieren und Überhitzung zu verhindern. Silber wird in High-End-Verbindern und Kontakten verwendet; trotz seiner höheren Kosten sind seine supraleitenden Eigenschaften in der Präisionssignalübertragung unersetzlich. Da humanoide Roboter immer intelligenter werden, wird die Nachfrage nach Kupfer und Silber weiter steigen, um komplexere elektronische Systeme und Echtzeit-Datenverarbeitung zu unterstützen.
Grundlage für Festigkeit und Haltbarkeit: Stahl
Obwohl Leichtbau entscheidend ist, erfordern tragende Teile wie Skelettrahmen, Zahnräder und Lager extrem hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit. Stahl spielt hier eine unersetzliche Rolle, insbesondere hochfester Edelstahl und Legierungsstahl. Durch Wärmebehandlungs- und Beschichtungstechnologien bieten diese Materialien hervorragende Ermüdungs- und Korrosionsbeständigkeit und gewährleisten Stabilität während langfristiger, sich wiederholender Bewegungen. Beispielsweise verwenden Beingelenke und Greifarme humanoider Roboter oft Stahl, um dynamische Lasten zu widerstehen. Darüber hinaus machen die Kosteneffizienz und Bearbeitbarkeit von Stahl ihn zur bevorzugten Wahl für die Massenproduktion, um Leistung und Kosten in Einklang zu bringen.
„Magische Elemente“: Seltene Erden
Seltene Erden wie Neodym, Dysprosium und Terbium sind die „unsichtbaren Treiber“ der Roboterkraftsysteme. Sie werden zur Herstellung von Neodym-Eisen-Bor-Magneten in Permanentmagnetmotoren verwendet. Diese Magnete weisen extrem hohe magnetische Energiedichten auf und liefern kompakte und leistungsstarke Energieausgaben, die direkt Gelenk- und Bewegungskomponenten antreiben. Ohne Seltene Erden könnten moderne Hochleistungsmotoren keine Miniaturisierung und hohe Effizienz erreichen. Obwohl Seltene Erden begrenzt vorkommen und ihre Gewinnung Umweltprobleme aufwirft, ist ihre Rolle bei der Erhöhung der Leistungsdichte und Präzision unersetzlich. Da humanoide Roboter mehr Mobilität erfordern, könnte das Angebot an Seltenen Erden unter Druck geraten, was Innovationen im Recycling und bei Ersatztechnologien vorantreibt.
Zukunftswert von Metallmaterialien
Das explosive Wachstum des humanoiden Robotermarkts wird eine strukturelle Nachfrage nach diesen Metallmaterialien mit sich bringen. Leichtbaumaterialien wie Magnesium, Aluminium und Kupfer werden direkt von der Roboter-Massenproduktion profitieren. Seltene Erden und hochwertiger Stahl könnten zu strategischen Ressourcen in der Lieferkette werden. Es lohnt sich, verwandte Metallbergbau-, Verarbeitungs- und Recyclingunternehmen sowie Forschungs- und Entwicklungsfirmen für neue Materialien im Auge zu behalten. Allerdings müssen auch Risiken berücksichtigt werden. Derzeit könnten geopolitische Störungen der Versorgung mit Seltenen Erden, Preisschwankungen und technologische Iterationen langfristige Trends beeinflussen.
