丝杠空间可能“超预期”：工业母机+人形机器人+汽车三大下游齐发力
️3.丝杠空间可能“超预期”：工业母机+人形机器人+汽车三大下游齐发力
根据 IMARC 信息，全球精密滚珠丝杠 2024 年市场空间为 16 亿美元，预计到 2033 年市场空间达到 24 亿美元，期间复合增速 4.3%，主要看好医疗、航空航天、半导体等领域市场增长前景。我们认为除这些方向外，根据我们测算 23 年中国工业母机丝杠+导轨市场空间为 181.6 亿元人民币，国内企业占有率仅约 25%，有较大进口替代成长空间；人形机器人行业假设平均一台人形机器人采用 10 支行星滚柱丝杠，平均价格 800 元/支，在人形机器人达到百万台出货量时对应 80 亿元人民币潜在市场空间，具有爆发式成长潜力；汽车行业丝杠在线控转向、线控制动（刹车+驻车）、主动悬架等场景均有较好应用潜力，国内部分丝杠公司开发的汽车丝杠产品也已经完成了交样，25 年有望看到汽车丝杠进一步放量，未来也有较大成长空间。
️3.1 工业母机：国产化率低，自主可控成长空间较大
丝杠与导轨配套使用，是数控机床传动和定位的关键零部件。伴随滚珠丝杠、伺服电机及控制单元性能提高，数控机床的进给系统中可去掉减速机构，直接用伺服电机与滚珠丝杠连接，一方面使整个系统结构简单，减少了产生误差的环节；一方面由于转动惯量减小，伺服特性亦有改善。
数控机床的半闭环/闭环进给伺服系统主要通过检测关键捕捉工作台位移量，然后在数控系统进行计算后生成新的运控指令以消除整个驱动和传动环节的误差、间隙和失动量。故丝杠的精度、稳定性会对机床的整体性能造成较大影响。
数控机床由于工作时间较长，丝杠传动系统中的各个零件接触面之间的频繁摩擦会导致升温，引起机床的热变形，导致机床的定位精度下降，需要通过数控系统热误差补偿功能消除误差。丝杠的热稳定性越强数控机床就更容易消除热形变影响。
目前机床核心功能部件中，主轴、摆头、转台等部件考虑打造定制化/差异化能力，主机厂倾向于逐步发展为自制，但数控系统、滚动功能部件、轴承等由于制造难度高/规模化效应明显，即使主机厂已具有较大规模也倾向于继续外采。
由于在精度保持性、功能可靠性、寿命、精度、刚度等关键性能指标上落后于境外产品，国产品牌市场占有率低。根据秦川机床公告信息，目前全球市场被日本 NSK、日本 THK 等企业垄断，CR5 约 46%，日本和欧洲企业占据了全球约 70%市场份额。国内市场目前中国台湾上银、银泰市场占有率接近 50%，NSK、THK 等企业市场占有率约 15%，中国大陆企业占有率约为 25%。
目前国内涌现了南京工艺、秦川机床、贝斯特、恒立液压等积极布局工业母机丝杠领域的企业。
根据金属加工杂志社《第三届滚动功能部件用户调查分析报告》数据，将被调查企业中采用滚动功能部件的比例划分为 5 个区间（0～19%、20%～39%、40%～59%、60%～79%、80%～100%），并按经济型、中高档数控机床及其他领域两类，分别对企业采用国产和进口滚动功能部件的比例进行调查与对比分析，从 2011 年到 2025 年，国产滚动功能部件在中高端的应用比例可以看到明显提升。
在国产替代在中高端领域面临一定阻碍的同时，也有 85.1%的企业表示若有政策鼓励，会考虑购买或试用国产中高档滚动功能部件，政策引导有望显著加速国产替代节奏。由于滚动功能部件对于机床性能、精度的重要性，国家从 2006 年先后出台了一系列相关支持政策与措施，2009 年开始的“高档数控机床与基础制造装备”也把滚动功能部件列为重要支持目标，考虑当前国产滚动功能部件技术水平虽已经明显改善，但相比进口品牌仍有较多不足，未来国家政策有望针对技术进步、主机厂应用示范等方面给予进一步支持。
️3.2 人形机器人：多种类丝杠需求齐增，有望迎爆发式增长
在人形机器人出现前，丝杠主要作为机械臂的线性执行器，完成分拣、搬运、组装、贴片等工作，应用于 3C、仓储物流、医疗等领域。
在人形机器人中，丝杠同样用作线性执行器以完成双足、手臂的驱动。根据特斯拉 AIDay2022 信息，特斯拉人形机器人“Optimus”拥有 28 个身体执行器，其中上肢关节模组以无框力矩电机和谐波减速器为主，下肢腿部采用了无框电机与行星丝杠的线性执行器。
根据江苏云募智造科技有限公司发布的《一种人形机器人腿部线性执行器》信息，线性执行器主要将电机、行星滚柱丝杠、角度传感器、行星减速机构进行了高度集成。
根据九光智能技术有限公司《一种人形机器人的肘部系统》信息，手臂的驱动方式主要通过行星滚柱丝杠作为主动力单元，丝杠伸出时带动输出端关节球头轴承向外移动，输出端关节球头轴承带动小臂主套筒做弯曲运动。
整体来看，丝杠尤其是行星滚柱丝杠在人形机器人手臂、腿部、灵巧手均有应用前景。
️3.3 汽车：伴随智驾升级线控化大势所趋，在转向、制动、悬架等均有应用前景
目前智能驾驶进一步强化了对底盘的要求，线控转向、线控制动、主动悬架等场景需要更智能、响应速度更快的线性执行器，以电机+丝杠+传感器构成的线性执行器需求有望大幅提升：
1）线控转向
传统的汽车转向系统包括转向盘、转向管柱、中间轴、转向器，驾驶员通过转动转向盘将力矩通过转向管柱和中间轴传递至转向器，转向盘的旋转运动转变为转向器齿条的直线运动，转向器推动车轮转动实现汽车的转向。
目前汽车转向结构逐步从机械转向、液压助力转向过渡至电动助力转向，并应用于高级驾驶辅助系统。电助力转向系统可采用滚珠丝杠作为传动机构。
线控转向系统在驾驶员模式下具有改善转向操作性、提高驾乘舒适性、强化主动安全系统等优势，在 L3 级及以上级别自动驾驶领域更是必不可少。
2）线控制动
线控制动的初级阶段为电液制动（EHB），最早量产的 EHB 系统为博世公司的 SBC 系统和爱克斯公司的 ECB 系统。
