MIM工艺成为人形机器人新方向？

上海证券等机构最近指出，金属粉末注射成型技术(简称MIM)或成为人形机器人下一个可行的发展新方向。

研究认为，MIM在消费电子、汽车工业‌领域应用已经渐趋成熟，未来随着人形机器人、AI终端设备、智能穿戴设备、高端制造等行业发展和升级，对高精度、高复杂性、高强度等零件需求进一步上升，MIM在精密、复杂、关键零部件生产中的优势将得以进一步凸显，这使得MIM工艺或迎来蓝海市场。部分研究机构称，特斯拉、宇树、智元都采用了MIM工艺。

▍MIM工艺能用在机器人哪些地方？

MIM是将现代塑料注射成形技术引进粉末冶金领域而形成的一门新型粉末冶金近净型成型技术，其基本工艺过程是首先将固体粉末与有机粘结剂均匀混练，经制粒后在加热塑化状态下(～150℃)用注射成形机注进模腔内固化成形，然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除，最后经烧结致密化得到终极产品。其生产的结构件（金属结构零件）具有小型化与轻量化、结构特性强、尺寸精度高，表面质量优异等特点。其产品广泛应用于电子信息工程、生物医疗器械、办公设备、汽车、机械、五金、体育器械、钟表业、兵器及航空航天等产业领域。

MIM复杂结构的一体化成型能力是多家研究机构看好的关键。因为MIM通过“粉末+粘结剂→成型→脱脂→烧结”的闭环工艺，可制造传统机加工难以实现的三维复杂结构。例如内部通孔、盲孔、交叉孔、深腔、薄壁（可至0.2mm）、内外螺纹、齿形、凹槽、凸台等细节，整体成形多组件集成结构（减少后续组装工序），类似带镶嵌件的复合结构、三维曲面异形件等，MIM都可一次注射成形，可制造出传统工艺难以实现的超薄壁厚、微小孔洞以及各种异形结构，大幅简化生产流程。例如精研科技为智元机器人开发的灵巧手齿轮箱总成，单机价值超4000元，通过MIM技术实现了高精度传动组件的集成化制造。

其次，MIM通过微米级金属粉末与粘结剂的混合喂料实现近净成形，在工艺上可适配高强度材料，可适用于包括铁基合金、钛合金、液态金属以及软磁复合材料在内的丰富材料体系，从而能够灵活满足不同零件对强度、硬度、耐腐蚀性及磁性等性能的多样化需求，同时通过拓扑优化设计实现结构减重，部分材料烧结后表面Ra值可低至1.6~3.2μm，密度超98%，性能接近锻造件‌，而且无需或仅需少量后续抛光即可满足装配或外观要求，减少机加工量，在人形机器人领域可用于制造关节、传感器等关键部件，能帮助人形机器人整机实现材料性能与轻量化的完美平衡。例如，有分析认为谐波减速器柔轮采用MIM工艺后，厚度能进一步下降，同时相比传统钢制件减重，但仍保持较强的抗拉强度，满足机器人关节高寿命要求。

因为MIM工艺主要通过模具精密控制成形，后续烧结收缩均匀，工艺特性决定了其结构件尺寸公差小、精度高，质量相对优异，而且经过3D建模后，MIM工艺还能支持中空结构设计，如人形机器人连杆通过内部蜂窝状拓扑优化，在保持刚度的同时减重，这种特性特别适合生产小型精密结构件，例如φ10mm的轴类零件，公差可控制在±0.01mm，在保证强度的同时可设计薄壁、中空结构实现轻量化与小型化，业界已经有企业指出，使用MIM技术生产的微型齿轮具有模数小、强度高、设计自由度大、成型成本低等优点，能制造传感器支架、轴承保持架、连接器等，这使其在灵巧手指驱动齿轮和仿生手手指连接结构件等应用场景中具有良好的发展前景，在机器人领域的应用已进入量产验证阶段。

▍犹存的问题

MIM虽然在多份研究报告中展现出了惊人的特性，但归根结底仍然属于新技术，人形机器人市场正从研发试产转向商业化落地，量产需求不大。MIM工艺局限于综合模具开发成本较高，单套模具成本可达数十万元，目前仅在3D电子等领域有着较好的应用，且由于MIM技术的生产流程包含混炼、注射、脱脂、烧结等多道精密工序，其中脱脂和烧结环节耗时较长，脱脂需数小时至数天，烧结需数小时，这使得MIM在小批量生产时单位经济性不足，对于产品迭代速度快、设计可能频繁更改的研发阶段人形机器人来说，是巨大的风险和沉没成本。

预计人形机器人在销量未达到一定规模前，MIM工艺的单件成本难以摊薄，本质上MIM工艺其实更适合年产量10万件以上的规模化场景，或者早期应用于人形机器人的小批量定制化部件生产。相比之下，CNC加工、3D打印技术虽然单件成本高，但没有模具费，非常适合小批量试产和迭代。

不仅仅是性价比，人形机器人关节需承受高频运动和循环载荷，对MIM零件的疲劳强度提出严苛要求，虽然MIM烧结后的致密度可达96%-99%（接近锻件水平），但粉末均匀性、脱脂残留等因素可能导致批次间性能波动，这也导致需要引入微小的尺寸偏差和变形系数。短期MIM工艺受限于注射机吨位、脱脂和烧结炉尺寸，更适合制造小型、精密的零件。

同时，虽然MIM可以处理不锈钢、低合金钢、钛合金等，但高性能的特定材料，如某些超高强度铝合金、7系列铝合金、某些特殊铜合金的MIM工艺并不成熟或成本极高。人形机器人为了减重，大量使用高比强度的铝合金，而铝MIM的工艺难度和性能与传统压铸或CNC相比优势不大，而且可能需要进行二次精加工（如CNC精铣），这又增加了成本和工序，削弱了其“近净成形”的优势。