上海證券等機構最近指出，金屬粉末注射成型技術(簡稱mim)或成為人形機器人下一個可行的發展新方向。
研究認為，mim在消費電子、汽車工業領域應用已經漸趨成熟，未來隨著人形機器人、ai終端設備、智能穿戴設備、高端製造等行業發展和升級，對高精度、高複雜性、高強度等零件需求進一步上升，mim在精密、複雜、關鍵零部件生產中的優勢將得以進一步凸顯，這使得mim工藝或迎來藍海市場。部分研究機構稱，特斯拉、宇樹、智元都採用了mim工藝。
▍mim工藝能用在機器人哪些地方？
mim是將現代塑料注射成形技術引進粉末冶金領域而形成的一門新型粉末冶金近凈型成型技術，其基本工藝過程是首先將固體粉末與有機粘結劑均勻混練，經制粒後在加熱塑化狀態下(～150℃)用注射成形機注進模腔內固化成形，然後用化學或熱分解的方法將成形坯中的粘結劑脫除，最後經燒結緻密化得到終極產品。其生產的結構件（金屬結構零件）具有小型化與輕量化、結構特性強、尺寸精度高，表面質量優異等特點。其產品廣泛應用於電子信息工程、生物醫療器械、辦公設備、汽車、機械、五金、體育器械、鐘錶業、兵器及航空航天等產業領域。
mim複雜結構的一體化成型能力是多家研究機構看好的關鍵。因為mim通過「粉末+粘結劑→成型→脫脂→燒結」的閉環工藝，可製造傳統機加工難以實現的三維複雜結構。例如內部通孔、盲孔、交叉孔、深腔、薄壁（可至0.2mm）、內外螺紋、齒形、凹槽、凸台等細節，整體成形多組件集成結構（減少後續組裝工序），類似帶鑲嵌件的複合結構、三維曲面異形件等，mim都可一次注射成形，可製造出傳統工藝難以實現的超薄壁厚、微小孔洞以及各種異形結構，大幅簡化生產流程。例如精研科技為智元機器人開發的靈巧手齒輪箱總成，單機價值超4000元，通過mim技術實現了高精度傳動組件的集成化製造。
其次，mim通過微米級金屬粉末與粘結劑的混合喂料實現近凈成形，在工藝上可適配高強度材料，可適用於包括鐵基合金、鈦合金、液態金屬以及軟磁複合材料在內的豐富材料體系，從而能夠靈活滿足不同零件對強度、硬度、耐腐蝕性及磁性等性能的多樣化需求，同時通過拓撲優化設計實現結構減重，部分材料燒結後表面ra值可低至1.6~3.2μm，密度超98%，性能接近鍛造件，而且無需或僅需少量後續拋光即可滿足裝配或外觀要求，減少機加工量，在人形機器人領域可用於製造關節、感測器等關鍵部件，能幫助人形機器人整機實現材料性能與輕量化的完美平衡。例如，有分析認為諧波減速器柔輪採用mim工藝後，厚度能進一步下降，同時相比傳統鋼製件減重，但仍保持較強的抗拉強度，滿足機器人關節高壽命要求。
因為mim工藝主要通過模具精密控制成形，後續燒結收縮均勻，工藝特性決定了其結構件尺寸公差小、精度高，質量相對優異，而且經過3d建模後，mim工藝還能支持中空結構設計，如人形機器人連桿通過內部蜂窩狀拓撲優化，在保持剛度的同時減重，這種特性特別適合生產小型精密結構件，例如φ10mm的軸類零件，公差可控制在±0.01mm，在保證強度的同時可設計薄壁、中空結構實現輕量化與小型化，業界已經有企業指出，使用mim技術生產的微型齒輪具有模數小、強度高、設計自由度大、成型成本低等優點，能製造感測器支架、軸承保持架、連接器等，這使其在靈巧手指驅動齒輪和仿生手手指連接結構件等應用場景中具有良好的發展前景，在機器人領域的應用已進入量產驗證階段。
▍猶存的問題
mim雖然在多份研究報告中展現出了驚人的特性，但歸根結底仍然屬於新技術，人形機器人市場正從研發試產轉向商業化落地，量產需求不大。mim工藝局限於綜合模具開發成本較高，單套模具成本可達數十萬元，目前僅在3d電子等領域有著較好的應用，且由於mim技術的生產流程包含混煉、注射、脫脂、燒結等多道精密工序，其中脫脂和燒結環節耗時較長，脫脂需數小時至數天，燒結需數小時，這使得mim在小批量生產時單位經濟性不足，對於產品迭代速度快、設計可能頻繁更改的研發階段人形機器人來說，是巨大的風險和沉沒成本。
預計人形機器人在銷量未達到一定規模前，mim工藝的單件成本難以攤薄，本質上mim工藝其實更適合年產量10萬件以上的規模化場景，或者早期應用於人形機器人的小批量定製化部件生產。相比之下，cnc加工、3d列印技術雖然單件成本高，但沒有模具費，非常適合小批量試產和迭代。
不僅僅是性價比，人形機器人關節需承受高頻運動和循環載荷，對mim零件的疲勞強度提出嚴苛要求，雖然mim燒結後的緻密度可達96%-99%（接近鍛件水平），但粉末均勻性、脫脂殘留等因素可能導致批次間性能波動，這也導致需要引入微小的尺寸偏差和變形係數。短期mim工藝受限於注射機噸位、脫脂和燒結爐尺寸，更適合製造小型、精密的零件。
同時，雖然mim可以處理不鏽鋼、低合金鋼、鈦合金等，但高性能的特定材料，如某些超高強度鋁合金、7系列鋁合金、某些特殊銅合金的mim工藝並不成熟或成本極高。人形機器人為了減重，大量使用高比強度的鋁合金，而鋁mim的工藝難度和性能與傳統壓鑄或cnc相比優勢不大，而且可能需要進行二次精加工（如cnc精銑），這又增加了成本和工序，削弱了其「近凈成形」的優勢。
▍結語與未來
綜上所述，mim工藝在人形機器人產業的落地存在材料性能、成本經濟性、尺寸限制以及與當前產業階段不匹配等核心局限性，現階段它更可能作為一種補充性工藝，而非主導性工藝，在特定的、適合的小型複雜零件領域發揮作用。
在人形產業發展小批量、多迭代的當前階段，cnc加工和3d列印或仍將是主流的製造手段。隨著未來人形機器人設計逐漸固化、產量攀升至百萬級別，且成本壓力日益增大時，mim工藝在那些形狀複雜、需求量大且對重量敏感的小型零件上的優勢才會真正凸顯出來。同時，其與金屬壓鑄、精密鑄造等工藝的競爭關係也會更加明朗。
有研究指出，全球mim產業規模約為250億元，中國佔比高達55%以上，達到137.5億元以上；部分機構預測，2030年將達到574.9億元，2024至2030年間cagr為10.7%。
