特斯拉机器人材料专家-塑料材料来替代钢材
SEVEN调研纪要 2023-12-23
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第一部分：综述
塑料替代钢铁：特斯拉机器人减重进展
最新的视频显示，特斯拉型机器人的重量比之前减轻了约10千克，实现了重量减轻和成本下降。这一成果部分归功于在部分核心环节采用塑料取代金属材料。
在特斯拉的产品中，包括车门内饰、影音娱乐板块、悬挂系统、A/B柱和电池包等部件，原先使用的铝合金材料已经更换为尼龙加玻璃纤维材料。
塑料件的制作主要通过注塑工艺，这个过程包括从拿到设计图纸进行分析，制造模具，到最终的塑料注塑成型等多个步骤。
塑料替代钢铁打造轻量机器人
PK材料(聚醚酮)是一种新型工程塑料，具有轻量化和性能优越的特点，特别适合注塑成型，有潜力在高性能材料领域得到应用。
该公司与特斯拉的合作关系始于2019年底。由于其快速反应能力和在消费电子领域的经验，公司逐渐成为特斯拉的合格供应商，特别是在双色注塑成型和模具制造方面展现出技术优势。
在供应商选择上，特斯拉倾向于反应迅速且具有技术和管理经验的企业。由于难以找到具备相应技术积累和协作经验的适合大小的供应商，该公司在特斯拉供应链中的地位难以被替代。
特斯拉的塑料应用与市场拓展
特斯拉通过采用塑料替代金属来减轻重量，人形机器人使用尼龙、PC加ABS等塑料材料替代传统的金属，从而实现轻量化。
随着公司与特斯拉在注塑塑料件上的合作，预计未来会涉及高端材料，这将增加塑料件的价值。
在注塑工艺方面，公司有能力使用现有的注塑工艺处理多种塑料材料，无需特殊的技术突破。
机器人成本控制与塑料选择
在材料成本分析方面，PK等工程塑料的价格通常在50-100元/公斤，而特殊用途硅胶(如液态硅胶)价格昂贵，高达300多元/公斤。尽管如此，特斯拉在某些关键领域因性能要求会选择使用昂贵的材料。
硅胶因其自润滑、抗腐蚀和高温性能等特点，在机器人和电动车领域应用广泛。未来机器人升级可能会导致硅胶材料的使用量提升，从而增加产品价值量。
工程塑料和特种塑料可以替代传统金属材料减重，特别是在电机和轴承等部件，这有助于提升机器人和电动车的效能。
第二部分：Q&A
Q：目前在特斯拉的机器人的外壳和其他部件中，塑料件的使用情况如何?
A：特斯拉在机器人的多个部件中使用了塑料， 包括车门内部的塑料、影音娱乐板块的PCP外壳、悬挂盖板悬挂系统、A柱B柱、电池包(以前是铝合金，目前全部换成了尼龙加玻璃纤维)以及限速连接器等内外饰部件。
Q：对于机器人的塑料件，你们使用了什么样的材料，以及其加工工艺流程是怎样的?
A：机器人的前胸和肩部的塑料件分别使用了PC加玻璃纤维和尼龙加玻璃纤维材料。加工工艺主要是注塑，流程包括首先分析特斯拉提供的图纸可行性，随后开模具，通常周期为3~4周，完成后进行TO试验，试验约一周后能够制造原型件。注塑过程中塑料在高温下融化后，通过螺杆挤压到模具中成型，再通过机构从模具中移除，最终得到产品。
Q：特斯拉对这些塑料件有何性能参数要求?
A：特斯拉目前没有给出特别具体的参数要求。通常，特斯拉会使用原型件进行试验验证，并在验证通过后才会具体明确性能要求。抗冲击性是通过选用合适的材料来实现的，例如前胸用的是PC加玻璃纤维，而连接部分使用的是PC加尼龙。
Q：未来机器人上什么部件可能使用类似的塑料件?
A：我还没有去仔细评估特斯拉机器人的所有零件，只是开发和交付了一些特定的零件。由于现在还处在前期阶段，关于机器人其他部件可能的塑料件使用情况目前还没有相关信息。
Q：特斯拉在选择材料方面有没有特殊要求?你们是否具备使用新材料的工艺水平?
A：特斯拉目前并未要求我们使用名为聚醚酮(PK)的新型工程塑料，该材料虽然未被我们使用，但我们具备相关的工艺水平。只要该材料是可以注塑的，我们都能够处理。
Q：特斯拉为什么会选择你们进行合作?
A：俊创与特斯拉的合作始于2019年通过一家浙江公司的联系，随后逐步成为了特斯拉的合格供应商。俊创过去主要从事消费电子业务，后逐渐涉足汽车业务，并拥有在注塑行业丰富的经验，尤其是在双色注塑成型方面为特斯拉解决了多个问题。此外，俊创在模具设计、技术分析及前期技术开发等方面展示了较强的能力和快速响应速度。这些优势与特斯拉作为非传统汽车制造企业的需求相契合，使得双方能形成有效合作。
Q：特斯拉在汽车轻量化方面有哪些具体措施?
A：特斯拉在汽车轻量化方面实施了多种策略，包括采用先进材料替代传统钢材。例如，使用尼龙66等高性能塑料制造部件，如俊创在2022年为特斯拉生产的大型电池盖板就是使用尼龙66材料，价值约为280元人民币。此外，特斯拉还通过优化生产布局来降低运输成本，如将大型和重型部件的生产转移至美国，而小型量产件则在成本较低的墨西哥生产。
Q：人形机器人在材料使用上有什么创新?
A：人形机器人在材料创新方面， 主要体现在使用尼龙66、PC加ABS等塑料材料来替代钢材，以减轻机器人的重量。在其他合作项目中，如充电桩和汽车部件，也采用了类似的高性能塑料材料，旨在实现轻量化和性能优化。
Q：特斯拉在充电桩和充电枪等产品上使用了哪些材料?
A：特斯拉在其充电桩和充电枪等产品中广泛使用了PC(聚碳酸酯)材料。例如，第三代特斯拉充电枪和家用充电桩均采用PC材料制成。此外，充电枪的连接器和高压连接器等部件也使用了高性能塑料材料。在车辆的其他部件，如车门、门把手、保险杠以及太阳能支架等方面，特斯拉也采用了PC材料以及其他高性能塑料材料，如PPT加20%玻纤、尼龙加玻纤等。
Q：随着人形机器人功能的增加，对材料的要求会不会提高?这是否会成为你们的增长点?
A：随着人形机器人功能的复杂性和智能化程度提升，对材料的需求和要求确实会提高。未来的人形机器人可能会采用更高端的材料.如P材料等高性能塑料，这将使得机器人塑料部件的价值大幅提升。因此，这为我们提供了一个潜在的增长机会，我们将持续关注并适应这一发展趋势。
Q：在塑料件生产中，是否存在较高的技术壁垒?
A：在塑料件生产领域，技术壁垒相对较低。关键在于确定原材料是否适合注塑工艺，包括模温、料温和特殊的螺杆设计，以及能否在注塑机上进行加工。一旦原料塑料粒子能够适应注塑工艺，就可以通过模具生产出各种复杂形状的塑料件。因此，原料塑料粒子的开发商通常会确保其产品能够大规模应用于注塑生产。
Q：你们在特斯拉以外的其他领域还有合作吗?未来的发展布局如何?
A：除了与特斯拉的合作，我们还在探索和拓展其他产品领域，如车充电桩和充电枪，且在这些领域的市场份额正在逐渐提升。例如，我们已经开始涉足机器人产品的合作。关于未来的发展布局，我们将根据市场需求和合作伙伴的项目需求进行灵活调整。我们一直在优化合作结构，并且部分产品已开始直接向特斯拉北美提供样品。总之，我们在生产和设计方面都具备足够的灵活性，以满足不同市场的需求。
Q：公司的研发工作是否全部由苏州负责?产品和模具的开发周期大约是多久?另外，你们在墨西哥的工厂现状如何?
A：公司的主要研发能力集中在苏州，包括产品和模具的开发。在苏州完成设计和开发后，生产周期通常需要四五个月的时间。关于墨西哥的工厂，其主要优势在于应对中美贸易竞争，特斯拉的一些新项目要求未来量产必须在北美进行。我们是少数已经在墨西哥建立厂房的中国企业之一。
Q：目前公司面临的主要挑战是什么?在解决这些挑战方面有哪些具体计划?
A：当前公司面临的挑战主要是现有厂区的生产能力不足，特别是仓库空间紧张，无法满足特斯拉等大客户的需求。为解决这个问题，公司已经购买了新的地块并计划扩建厂房和采购更多机器。从2021年初的40多台机器，到2022年已增长到80台左右。此外，我们在2022年底还在胥口租赁了一个配备20多台机器的新厂房，现在机器总数接近100台。关于新土地的具体面积，由于我没有具体数字，不便给出猜测。
Q：目前公司的产能情况如何?预计扩产后的新产能将达到什么水平?
A：我目前没有具体的新增产能数据，但我知道公司在过去的一年里机器数量已经翻了一番，达到了近100台。至于公司计划进一步扩大多少产能，我没有准确的数字。同样，关于土地面积，公司有三栋厂房，但我无法提供精确的亩数，因为提供不准确的信息可能会误导他人。
Q：公司的扩招是否非常激进，以至于产能扩大了一倍多?
A：是的，公司近期确实进行了较为大幅度的扩张
Q：使用PK材料制造机器人的成本是多少?单机价值会增加多少?
A：对于使用PK材料的成本，目前我没有准确的信息。但通常来说，类似尼龙加玻纤的材料价格大约在四五十块钱一公斤。即使价格更高，工程塑料也很少超过100块钱一公斤。因此，即使使用PK材料，单机价值的提升也会有一定的限制。
Q：在运动部件中，是否可以使用工程塑料或特种塑料来减轻重量?
A：确实可以考虑使用工程塑料或特种塑料替代金属来减轻重量。根据部件所需的机械性能，可以选择不同的材料，如耐磨可选择POM，抗变形可选择尼龙，并可能通过添加玻璃纤维或碳纤维来提高材料性能。工程塑料通常使用尼龙或PPT。而特斯拉则在这两种材料中进行选择。
Q：硅胶塑料在机器人中的应用及其价格如何?
A：特斯拉常用的液态硅胶主要由Wacker和Moment ive这两家供应商提供， 价格较高。这种材料常用于对密封性要求高的连接器，如低压连接器等。硅胶不仅能提供良好的密封效果，还具有自润滑特性，减少了对额外润滑剂的需求。某些类型的硅胶单价可能高达300多块钱一公斤。在材料选择上，特斯拉更注重性能而非成本，这可能导致单车塑料价值量显著提升。硅胶可用于多种类型的零件，如运动部件和密封区域，它提供了抗腐蚀、高温抗性等特性。硅胶有多种型号，供应商会根据具体应用场景提供不同的产品。例如，一款需要更高密封性的硅胶可能价格比一般硅胶贵3倍以上。因此，如果机器人未来采用硅胶，其价值量可能会因硅胶的昂贵价格和多功能性而大幅提升。
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