深度影响(汽车一体化压铸深度解读（收藏）)

2023-04-25 富美财经浏览量：次

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出品 | 中广研究所

发布时间 | 交易日 08：30

核心观点

新能源汽车渗透率不断提升，一体化压铸工艺的推进也有望加速。当前一体化压铸技术尚处于发展初期，预计具有先发优势的厂商将享受红利。

预计到2030年一体化压铸的市场空间超过5000亿元。当前处于导入期，特斯拉处于领先地位，国内车企正在加快开发应用。

当前已经获得订单、进展领先的企业主要有文灿股份、广东鸿图、拓普集团等。

一体化压铸概述

压力铸造简称压铸技术，是一种特种铸造技术。

该技术是指在高速高压的作用下，将液态或半液态金属填入压铸模型腔，并使金属液在一定的压力下快速凝固成铸件的一种精密铸造方法。该铸造技术目前已有百年历史，并广泛应用于汽车制造行业当中。

目前压铸铝合金制品在汽车用铝中约占54%-70%，主要包括以下应用场景：

动力系统：缸体、缸体盖、缸盖罩、曲轴箱、油底壳、活塞、泵体、泵盖、壳体、发动机各类支架等；

传动系统：变速器壳体、变速器油路板、离合器壳体、换挡拔叉、变速箱支架等；

转向系统：链条盖、齿条壳体与涡轮壳体。

底盘总成：悬置支架与横梁；

车身：轮毂、车身结构件与装饰制品；

其他：减震器下端盖、压缩机支架、离合器踏板及刹车踏板等。

一体化压铸技术将原本设计中需要组装的多个独立的零件经重新设计，并使用超大型压铸机一次压铸成型，直接获得完整的零部件，实现原有功能。

2020年9月的电池日上，特斯拉宣布Model Y将采用一体式压铸后地板总成，将原来通过零部件冲压、焊接的总成一次压铸成型，相比原来可减少79个部件，制造成本因此下降40%，这标志着大型单体铸造零件拼装整车的设计思路正式落地。

特斯拉宣布下一步计划将应用2-3个大型压铸件替换由370个零件组成的整个下车体总成，重量将进一步降低10%，对应续航里程可增加14%。

2019年7月特斯拉发布名为“汽车车架的多面一体成型铸造机和相关铸造方法”的专利。

根据专利信息，该压铸机包括一个具有车身盖件模具的中心部分，以及多个可相对盖件模具平移的凸压模具部分，多个凸压模具可在中心区汇合后，负责不同部件的压铸，最终完成完整或部分的一体式车架铸造。

虽然目前该专利方案并未得到商业化，但这代表了特斯拉一体化压铸的未来趋势。

汽车传统制造工艺主要由“冲压、焊接、涂装、总装”四大环节组成：

1）冲压：通过冲压车间将钢材板材成型为各类零部件，其中主机厂的冲压车间主要负责生产高质量要求的大型外覆盖件（侧围、发动机盖、翼子板、门外板等），内部的结构件则由分布在全国的供应商负责制造，主机厂进行采购；

2）焊接：通过多种复杂焊接工艺将冲压处理后的零件组装成白车身总成；

3）涂装：对白车身总成进行漆料图涂覆，实现上色、表面防护等作用；

4）总装：将内外饰、电子电器系统、底盘系统、动力总成系统等装配在白车身总成上，形成整车，并通过一系列测试检验车辆合格性。

一体化压铸可以免去传统“冲压、焊接”环节，引发汽车生产制造革命。

铝合金车身在焊接过程中存一定质量隐患，易导致热影响区强度不足，特殊的连接工艺又将大幅提升生产成本，若不考虑汽车轻量化因素，铝合金车身与钢制车身相比不具有明显优势。

一体化压铸通过集成化制造的方式实现多个零部件的一次性成型，可替代传统汽车制造中的冲焊环节，弥补了铝合金结构件在传统汽车生产工艺下的诸多弊端，是未来汽车提升用铝量，追逐轻量化的绝佳选择。

一体化压铸已率先应用于车身底盘，后续将拓展至整个白车身。

一体化压铸适应于高强度的车身结构件，理论上除外覆盖件、部分悬架件以外的白车身部分均可应用一体化压铸，包括车身结构件、座椅骨架、车门/尾门框架等。

目前率先实现一体化压铸的部件为底盘结构部分，其中后地板总成与前车身总成已由特斯拉实现量产，中地板总成是下一步延伸目标，预计将于1-2年内实现。

此后，一体化压铸技术有望向A柱、B柱、座椅骨架等延伸，预计实现时间在3年以后。整个白车身的一体化压铸预计需5-8年。

除白车身以外，新能源车壳体产品亦可实现一体化压铸，包括电驱壳体、电池壳体（托盘或盖板）等。

电驱壳体一体化：电驱动系统设计经历了独立式、二合一、三合一和多合一的发展阶段。

电驱系统集成更多功能是大势所趋，电驱动壳体的设计也将从独立式走向集成式设计：

从分体式简单集成，即减速器、电机和电控有各自独立的壳体设计，到电机、减速器壳体一体化和三大件壳体一体化。

随着更多功能集成到电驱动中，壳体也将叠加更多的功能设计，此外，电机、电控及减速器都需要冷却系统，壳体的设计需要考虑冷却管路的设计和布局，这对壳体供应商的产品开发和设计能力提出较高要求。

电池壳体的一体化设计可实现减重和增加抗扭刚性的效果，未来将成主流趋势。

与整个白车身的一体化压铸相比，新能源壳体一体化的技术难度更低，产业链更完善，未来渗透率提升的速度更快，确定性更强。

一体化压铸发展的驱动力

2.1 汽车轻量化

根据国际铝业协会的数据，对于燃油车，重量与耗油量大致呈正相关关系，汽车质量每降低100kg，每百公里可节省约0.6L燃油，减排800-900g的CO2；对于电动车，重量与耗电量呈正相关关系，纯电动汽车整车重量若降低10kg，续驶里程则可增加2.5km。

中国汽车工程学会的团体标准《乘用车整车轻量化系数计算方法》，定义了整车轻量化系数。该系数通过名义密度（M/V）、质量功率比（M/P）和脚印油耗/电耗（Q/A、Y/A）来衡量整车轻量化程度。

根据《节能与新能源汽车技术路线图2.0》，到2025/2030/2035年，燃油和电动乘用车的整车轻量化系数，将分别比2019年降低10%/18%/25%和15%/25%/35%。

在汽车轻量化在材料及成形工艺上主要有三种技术路线：

1）高强度钢及其成型技术；

2）铝、镁合金及其成型技术；

3）非金属材料及其成型技术。

铝合金综合性价比突出，是汽车轻量化的首选材料。汽车轻量化带动单车用铝量快速增长。

据赛瑞研究的数据，2020年在轻量化材料市场中，铝合金占比为64%，是目前最主要的轻量化材料。

一体化压铸的应用有助于轻量化的实现，特斯拉Model Y后地板总成采用一体压铸后重量降低了30%。

随着一体化压铸技术的发展，铝合金压铸在车身与底盘结构件以及电池壳体上的应用有望逐步提升，从而提升铝合金压铸的单车价值量。

2.2 提高生产效率，降低生产成本

与现有生产工艺相比，一体化压铸通过简化生产工序提升节拍，从而提高生产效率。

大型压铸机一次压铸加工的时间不足两分钟，80-90秒即可完成，每小时能完成40-45个铸件，一天能生产1000个铸件。

如果采用传统加工工艺，冲压加焊装70个零件组装一个部件，至少需要两个小时，必须多线并进，才能满足生产节奏。

特斯拉应用一体化压铸的后地板，制造成本相比原来下降了40%，主要是由于以下方面：

1）传统生产数十个零部件，至少需要数十套模具，此外还有生产线周边的机器臂、传输线、各种夹具等；一体化压铸可以将几十个零部件合成一个，采用超大型压铸机一次压铸成型。

2）降低土地成本：一台大型压铸机占地面积仅100平方米，特斯拉采用大型压铸机后，工厂占地面积减少了30%。

3）降低人工成本：国内主流的焊装工厂需配套200-300名产线工人，而采用一体压铸后，能缩减到原来的十分之一。

4）材料利用率提升：传统车身用料复杂，不同零部件通常对应不同种类及材料型号，回收后仅可用于原材料生产，回收利用率约为70%，一体化压铸件仅使用单一铝合金，车身回收后可直接融化重制，回收利用率在95%以上。

此外，一体化压铸还能够缩短车型开发周期，因此受到造车新势力的欢迎，应用进度大大加快。

在传统车身制造中，零部件为做到精度固化，通常需经过三轮匹配调试，总耗时近6个月，而一体化压铸技术凭借零部件数量的减少，可将匹配调试中车身所需要的周期缩短至1-2轮，节省匹配时间3-4个月。

一体化压铸的技术壁垒

3.1 免热处理铝合金材料

一体化压铸技术依赖于免热处理铝合金材料。原因在于一体化压铸件的投影面积相对较大，由众多小型件集成单一大件，而热处理是保障压铸零部件机械性能的有效途径。

从实际情况来看，在热处理过程中易引起汽车零部件尺寸变形及表面缺陷，对于大型一体化零部件来说需要承担巨大的成本风险，因此免热处理材料将成为一体化压铸技术实施过程中的最佳选择。

当前市场上国内外均有企业开发和推广免热处理铝合金材料，其中包括了立中集团、帅翼驰、华人运通、广东鸿图、特斯拉、美国美铝、德国莱茵菲尔德等。

目前，特斯拉已将自研专利“用于结构部件的压铸铝合金”应用于一体化压铸当中，既坚固又具有出色延展性，有效降低了特斯拉相关生产成本。

以往免热处理材料主要是垄断在美国铝业和德国莱茵菲尔德等欧美企业手中，自2020年开始，国内企业逐步研发、申请免热处理材料，其中立中集团、华人运通、帅翼驰集团、广东鸿图等走在行业前列。

3.2 超大型压铸机

一体化压铸对压铸机的锁模力有较高要求。特斯拉所订购的压铸机的锁模力达6000T和8000T，目前具备此类超大型压铸机生产能力的厂商主要有瑞士布勒、力劲科技（及其子品牌IDRA）、海天金属、伊之密等。

压铸机有定制设计与开发的技术壁垒以及相对较高的资本支出。特斯拉的一体化压铸机Giga Press，由特斯拉和压铸机厂商IDRA Group联合定制，深度参与了软硬件的设计制造。

除了压铸机定制设计与开发的技术壁垒之外，一体化压铸机价格较高，需要大批量生产带来的规模效益，来分摊压铸机和模具的综合成本。

国内供应商海天金属和伊之密将陆续交付超大型压铸机产品。

2023年6月，重庆美利信8800T超大型车身结构件一体化压铸成型成功量产，所使用的压铸机即为海天金属的HDC8800T超大型压铸机，后续旭升股份也将采购海天金属的超大型压铸机；伊之密目前已完成6000-9000T超大型压铸机研发，7000吨压铸机已完成首发，9000吨超大型压铸机已完成与一汽的签约，预计年底可交付。

3.3 模具和生产工艺

一体化压铸的零件，结构复杂、制造费用高、准备周期长，对于压铸模具的生产提出了更高的要求，部分Tier1压铸商缺乏大型模具自研设计能力。

随着超大型一体车身轻量化的大步推进，模具企业也将参与进来，主要企业有广州型腔、宁波臻至、宁波赛维达等。

图表7：国内主要压铸商的模具供应情况