汽车一体化压铸的前景研究-韭研公社

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汽车一体化压铸的前景研究

伊震峰

只买龙头的龙头选手

2022-06-12 09:04:08

（报告出品方/作者：东吴证券，黄细里）

1 节能减排+续航焦虑推动轻量化进程

节能减排+电动化趋势下，轻量化为重要趋势

政策推动，节能减排标准不断提升。“节能减排”成为我国经济发展的主旋律。汽车领域是推进节能减排的重点。2020年中国汽车工程学会组织全行业专家修订编制的《节能与新能源汽车技术路线2.0》发布，对于乘用车新车的油耗做了具体的要求，2025/2030/2035年乘用车新车的平均油耗需要达到4.6、3.2、2.0L/100km，节能减排标准持续升级。

新能源渗透率持续提升，里程焦虑成为消费者核心关注。在政策+市场的双重助推下，国内新能源车渗透率快速提升，从2020年1月的2.7%提升到2021年11月份的20%，随着新能源车份额的不断扩大，相关的问题也逐渐突出。2021年“中国汽车流通协会”发布文章《如何破解新能源车里程焦虑？》，提及根据协会对于新能源车主用车体验的面访调研结果，用户购买时最关心的问题就是“电池续航能力”，占比达到31.8%，里程焦虑成为消费者购买新能源车的核心关注内容。

新能源车三电系统质量增加，续航里程诉求带来轻量化需求。新能源车相较于燃油车虽然减少了发动机和变速箱，但是增加了三电（电机、电控、电池）系统，电池动力系统的能量密度低于燃油系统，因此新能源整车的质量高于传统燃油车。而新能源车对于续航里程的述求，增加了对于整车轻量化的需求。

轻量化助力节能减排，铝合金材料性价比最佳。汽车重量每减轻 10%，最多可实现节油5-10%，整备质量每减少100kg，百公里油耗可以降低0.3-0.6L，减少 CO2排放8.5g/km，因此轻量化成为节能减排领域的重点发展技术。同时在不同的轻量化材料中，对比多种金属合金和碳纤维，铝合金的性能、密度以及价格等多方面具备优势，是最具有性价比的轻量化材料。

2 铝合金用量提升，推动结构件需求增加

铝合金车身结构件技术门槛较高，玩家较少。相较于小件、三电系统和轻量化底盘系统，车身结构件的产品结构比较薄，平均壁厚仅为2.5~3mm，且零件大型化，很容易变形。对于零部件的强度要求也很高，因此具备较高的技术门槛，目前仅有前横梁、左右门框、减震塔、尾盖箱、纵梁等零部件可以采用压铸工艺进行生产。车身其它结构更多的采用高强度钢材料通过冲压、折弯、焊接等方式进行制造，因此目前进入车身结构件压铸领域的供应商也相对较少。（报告来源：未来智库）

白车身采用铝合金成为趋势，结构件需求大幅增加。随着轻量化需求的不断增加，铝合金白车身的需求从豪华车辆向中端汽车迁移，铝合金结构件的需求大幅增加。除了压铸工艺之外，冲压、焊接、铆接等也是铝合金白车身制作工艺。

高压+快速充型，高压压铸具备极高生产效率。高压铸造是一种将熔融非铁合金液倒入压室内，以高速充填钢制模具的型腔，并使合金液在压力下凝固而形成铸件的铸造方法。适合制造体积较大，结构复杂，表面质量要求高、批量制造速度快的零件。对于压铸机的锁模力要求一般在 1200T以上，金属溶液在高压下高速填满模具，生产效率高。

具备多项优点，适合汽车零部件制造。高压压铸的优点包括：1）高压下成型，产品致密性高，产品强度及表面硬度高，但产品的延伸率较低；2）产品表面光洁度好；3）可生产壁薄的零件，铝压铸壁厚最薄可达0.5mm，适合车身结构件。

3 设备/材料/工艺共同助推一体化压铸出现

压铸尺寸/重量增加，需要更大吨位压铸机。对于不同尺寸的汽车零部件压铸过程，需要不同吨位的压铸机进行实现。根据各家企业披露资料测算，从铝合金小件外壳（上限1600T）到车身结构件（减震筒/纵梁/A/B柱等）（上限4400T），所需压机的锁模力不断提升，一般的高压压铸机在1000-4400T之间。如果需要铸造更大体积的产品，需要更大吨位的压铸机配合。

设备企业推出超大吨位压铸机，为大尺寸车身结构件压铸提供技术支持。2017年意德拉（力劲子公司）发布全球首台5500T压铸机；2019年11月，力劲集团率先发布全球首台锁模力达到 6000T的超大吨位压机；2021年3月，意德拉宣布获得全球首个8000T压铸机订单；2021年4 月，力劲集团发布全球首款9000T压铸机。此外，包括海天，伊之密等压铸机公司均推出7000T 以上压铸机产品，各大压铸机制造企业为压铸技术升级做好了设备储备。

4 特斯拉引领，车企+供应链陆续跟进

产品简化+安全提升+效率提升+成本降低+精度可控推动特斯拉尝试一体化压铸技术

特斯拉推出一体化压铸技术，简化Model Y底板结构。2020年9月，在特斯拉“电池日”上马斯克介绍Model Y产品将采用一体化压铸后底板总成，该技术替换了传统车身制造冲压+焊接的方式，通过一台锁模力为6000T的大型压铸机将整个后底板70余个零部件精简为一个一体成型，后续计划通过2-3个大型压铸件替换370个零部件的下车体总成。

新技术有效减重，提升车辆安全。根据特斯拉披露，Model Y一体化压铸后车身重66公斤，比尺寸更小的Model 3同样部位轻了10-20公斤，同时零件一体成型在对应碰撞时候能够更好的承受冲击力，提升车身的骨架安全性。

销量快速爬坡，带来生产效率提升需求。作为全球新能源车龙头，特斯拉的销量快速放量，根据我们预测2025年全球销量有望达到450万辆，2021-2025年CAGR达到46%。因为全球工厂建设进度不及预期，销量快速增长的同时，带来了生产效率提升的需求。

有效提升生产节拍+降低成本。新的一体化压铸技术让特斯拉白车身的连接点由700-800个减少到50个，零部件制造时间大大缩短从数小时下降到数十分钟，大幅度的精简了制造流程，提升了生产效率，相比传统车身制造的“冲压+焊接”工艺，一体化压铸具有轻量化、零件数量及焊接工序步骤减少、人员及土地节约等优势，能极大地节约造车成本。

制造过程精度可控，车身尺寸维护成本极低。传统白车身的冲焊工艺，一台车由500+零部件组成，全车合计4000-6000个焊点，零件尺寸误差累积需要大量的时间进行调试（三轮，6个月），一体化压铸因为制造过程极简，制造精度可控，整车尺寸调试时间和成本大大降低。

加州工厂率先试点，全球4大超级工厂全面布局。2020年8月，特斯拉加州“弗里蒙特”工厂率先安装意德拉旗下的6000T超级压铸机，通过一体化压铸工艺对Model Y车型的后底板部位进行制造。选择后底板是因为：1）6000T压铸机只能够保证这样体积的零部件压铸；2）该位置为传统车油箱的位置，碰撞受损的几率较小。在试制成功之后，特斯拉向力劲集团采购了13台6000T超级压铸机，在全球4大超级工厂全面布局一体化压铸设备，目前上海工厂已经完成了3台设备的安装调试。

铸造压力逐步升级，加工零部件+车型不断拓展。除了后部总成之外，特斯拉计划在德州工厂和柏林工厂将Model Y的前部车身也通过一体化压铸来进行制造。2020年3月四季度财报会议上，特斯拉宣布已经订购8000T的压铸机，用来生产大型卡车CyberTruck的后部总成。

多家车企跟进一体化压铸，市场空间广阔。因为一体化压铸技术在效率、安全、降本等方面的优异表现，受到了市场强烈的关注。根据力劲集团披露，2022年将向六家中国车企交付适用于一体化压铸的超级压铸机。根据我们测算，随着一体化压铸技术的渗透率提升，2025年市场空间有望达到389亿元，2021-2025年的CAGR达到205%。

汽车供应链及时跟进，新势力车型确定采用一体化压铸。 2021年5月，文灿股份向力劲集团采购了2套6000T压铸机设备，成为除了特斯拉之外，第二家拥有6000T压机的企业。公司获得了蔚来汽车、理想汽车相关的一体化压铸订单，并且后续计划采购9000T压铸机，进一步加深在一体化压铸领域布局。此外，爱柯迪、拓普、广东鸿图等压铸企业也纷纷采购大吨位压铸设备，布局一体化压铸领域。（报告来源：未来智库）