人形机器人产业爆发，铜材加工迎来制造新蓝海

在近日举行的财报电话会上，马斯克透露将在今年第一季度发布Optimus第三代版本，该版本将在Optimus 2.5代的基础上进行重大升级，包括最新的手部设计。

据悉，Optimus 3能力极强，是通用型机器人，外观高度接近人类，这一设计也更利于其学习人类的工作方式，是特斯拉面向规模化落地的关键版本。

关于机器人量产，马斯克表示，Optimus第三代是首款专为大规模生产打造的机型，其首条生产线的筹备工作正稳步推进，涵盖供应链搭建等环节。鉴于Optimus采用全新供应链，产能提升周期将大幅延长，该生产线最终目标是实现年产能100万台。

随着人形机器人产业的爆发式增长，作为核心材料的铜正迎来前所未有的需求浪潮。据行业预测，到2035年全球人形机器人产量可能达到1000万台，仅这一领域就将拉动每年15万吨的铜需求。

铜在机器人中的三大精密应用场景

动力传输系统：在人形机器人的大关节驱动中，无框力矩电机的绕组使用高纯度铜线，每千瓦功率对应0.5-1kg铜材，单台电机可形成15-25kg的铜材用量。其低电阻特性确保电能以98%以上的效率转化为动能。

在空心杯电机等精密单元，转子绕组使用直径仅5-10μm的超细高纯铜线，通过精密绕制和焊接，实现极致的动力密度与精细控制。

信号传输系统：视觉传感器的同轴电缆、力感测器的应变片（如康铜合金）、多层PCB板内的铜箔电路，共同构成了机器人的感知与控制系统。这些部件要求铜材具有极高的纯度、一致的性能和微米级的加工精度，以确保信号传输的零延迟与高保真。

结构部件：在行星减速器、轴承衬套、连接件中，铜合金（如铝青铜CuAl10Fe3、锡青铜CuSn10P1、黄铜CuZn37）因其优异的耐磨性、自润滑性、抗咬合性和适中的强度，成为关键机械结构件的理想选择，在长期动态负载下保证精度与寿命。

以Optimus为例，其电机系统：全身28个无框力矩电机，铜用量2.1-3.15kg；12个空心杯电机，铜用量120-360g；电池系统：2.3kWh电池组，铜用量1.0-1.8kg，占机器人总铜耗量的10%-18%；控制系统与传感器：包括PCB电路、连接器线束、视觉与力传感器等，铜用量约4-6kg；伺服系统：40个以上伺服电机，铜绕组用量4-8kg；连接线束铜用量1-2kg。

综合测算，单台特斯拉Optimus的铜用量约为10-20kg，平均按15kg计算。当特斯拉实现年产100万台的目标时，仅这一家公司的年铜需求量就将达到1.5万-2万吨。

从铜材到零件：高端铜加工的挑战与机遇

人形机器人对零件的精度、可靠性和一致性要求极为苛刻，这对其核心材料——铜及其合金的加工提出了全新挑战。以下是实现上述高性能部件的关键加工环节：

高精度数控车床/车铣复合中心：用于加工行星减速器蜗轮、轴承衬套、连接件等旋转对称的铜合金结构件。要求机床刚性好、热稳定性高，以应对铜料粘刀特性，实现微米级尺寸精度和优良的表面光洁度。

慢走丝线切割机床：用于切割高精度的电机铁芯、薄壁结构件以及各类精密模具。其加工精度高、表面应力小，特别适合加工硬质铜合金和复杂异形件。

精密数控磨床：用于对传动部件（如蜗杆、轴套）进行最终的精加工，以达到最高的尺寸精度、几何精度和表面粗糙度要求。

刀具选择：优先选用锋锐、前角较大的金刚石或涂层硬质合金刀具，以减小切削力，降低积屑瘤产生，确保加工面光洁。

切削参数与冷却：采用较高的切削速度和较小的进给量。充分且有效的冷却至关重要，通常使用油性冷却液或专用切削液，以迅速带走热量、冲走切屑、减少刀具磨损和工件热变形。

粘刀处理：针对纯铜、黄铜等易粘刀材料，除优化刀具和冷却外，有时可采用微量润滑或压缩空气冷却等工艺来改善。

去应力与防腐：对于作为精密结构件的铜合金，在粗加工后可能需要进行去应力退火，以释放加工应力，保证尺寸稳定性。部分零件根据要求还需进行表面钝化或镀层处理，以增强耐腐蚀性。

结论

人形机器人的兴起，正在定义高端铜加工的新标准——极致精密、高度可靠、批量一致。这不仅是量的增长，更是质的飞跃。对于金属加工企业而言，提前布局高精度铜件加工能力，攻克特种铜合金的工艺难题，意味着将在未来十年抢占一个高附加值、高增长性的黄金赛道。