鋁材擠壓機(jī)多少錢一臺(tái)（汽車鋁壓鑄行業(yè)深度研究）

（報(bào)告出品方：中信建投證券）一、汽車輕量化勢(shì)在必行，鋁壓鑄工藝優(yōu)勢(shì)顯著1.1“碳中和”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)汽車行業(yè)向綠色轉(zhuǎn)型，輕量化助力實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)汽車尾氣污染持續(xù)威脅環(huán)境，“碳中和”驅(qū)動(dòng)節(jié)能減排勢(shì)在必行。截至2021年底，我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)3.9

（報(bào)告出品方：中信建投證券）

一、汽車輕量化勢(shì)在必行，鋁壓鑄工藝優(yōu)勢(shì)顯著

1.1“碳中和”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)汽車行業(yè)向綠色轉(zhuǎn)型，輕量化助力實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)

汽車尾氣污染持續(xù)威脅環(huán)境，“碳中和”驅(qū)動(dòng)節(jié)能減排勢(shì)在必行。截至 2021 年底，我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá) 3.95 億輛，同比增長(zhǎng) 6.18%，年增量始終保持在兩千萬(wàn)輛左右，中長(zhǎng)期看仍具有較快增速。高機(jī)動(dòng)車保有量使 得機(jī)動(dòng)車尾氣污染嚴(yán)重。機(jī)動(dòng)車排放的氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物分別達(dá) 595/196 萬(wàn)噸，占全國(guó)排放總量的 33.3%與 19.3%。因此，在“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”和“雙碳”政策驅(qū)動(dòng) 下，汽車減排、低碳化發(fā)展形勢(shì)較為緊迫。

燃油乘用車整體降耗目標(biāo)不斷提升，新能源汽車助力節(jié)能減排潛力顯著。按照 2020 年 10月正式發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖 2.0》規(guī)劃，2020-2035年我國(guó)乘用車百公里油耗年均降幅逐步提高，減排壓力逐年 增加。然而依據(jù)國(guó)家部委發(fā)布的 2016-2019 年度《中國(guó)乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分核算情況 表》，可計(jì)算得到 2016-2019年傳統(tǒng)能源乘用車新車實(shí)際平均百公里油耗分別為 6.88L、6.77L、6.62L 及 6.46L， 始終高于達(dá)標(biāo)油耗 6.7L、6.4L、6L、5.5L。但受新能源汽車銷量持續(xù)提升影響，乘用車總體新車平均百公里油耗低于達(dá)標(biāo)值，且拉動(dòng)幅度越來(lái)越大。由此可見(jiàn)，新能源汽車具有較大節(jié)能減排潛力，隨著新能源汽車滲透率的逐步提高，可以進(jìn)一步緩解汽車行業(yè)的節(jié)能減排壓力。

技術(shù)路線圖明確新能源發(fā)展目標(biāo)，2035年節(jié)能與新能源汽車銷量占比各 50%。為進(jìn)一步推動(dòng)汽車低碳化進(jìn) 程，《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖（2.0 版）》提出“汽車產(chǎn)業(yè)碳排放總量先于國(guó)家碳排放承諾于 2028 年左右提前達(dá)到峰值，到 2035年排放總量較峰值下降 20%以上”和“新能源汽車逐漸成為主流產(chǎn)品，汽車產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn) 電動(dòng)化轉(zhuǎn)型”等愿景目標(biāo)。具體里程碑目標(biāo)如下：至 2035 年，節(jié)能汽車與新能源汽車年銷量各占50%，汽車產(chǎn) 業(yè)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)化轉(zhuǎn)型；氫燃料電池汽車保有量達(dá)到 100 萬(wàn)輛左右，商用車實(shí)現(xiàn)氫動(dòng)力轉(zhuǎn)型。

全球電動(dòng)化趨勢(shì)不斷提速，新能源汽車滲透率持續(xù)超預(yù)期。國(guó)際能源署（IEA）數(shù)據(jù)顯示，2010-2020 年， 隨著各國(guó)政府加速電動(dòng)化轉(zhuǎn)型，汽車行業(yè)全面向“新四化”進(jìn)軍，全球新能源汽車實(shí)現(xiàn)年銷量“十連增”, CAGR 約 81%，新能源汽車（純電+插混）滲透率由 0.01%上升至接近 4%。進(jìn)入 2021年以來(lái)，中國(guó)、歐洲作為全球前兩 大新能源汽車市場(chǎng)，銷量表現(xiàn)持續(xù)超預(yù)期。2021 國(guó)內(nèi)新能源汽車?yán)塾?jì)銷量 352.1 萬(wàn)輛，同比+158%，滲透率達(dá) 14.2%，提升 8 個(gè) pct，首次突破兩位數(shù)。同時(shí)期歐洲新能源汽車銷量達(dá) 214.2 萬(wàn)輛，同比+70%，滲透率達(dá)到 14.6%， 提升 6 個(gè) pct，延續(xù)了 2020 年以來(lái)超高景氣表現(xiàn)；美國(guó)新能源汽車銷量達(dá) 65.2 萬(wàn)輛，同比+101%，滲透率達(dá)到 4.3%，提升 2 個(gè) pct，預(yù)計(jì) 2022 年有望達(dá)到 8%。

車重制約降耗、續(xù)航能力提升，輕量化需求順應(yīng)而生。電動(dòng)車動(dòng)力系統(tǒng)包括電池、電機(jī)和電控三大系統(tǒng)， 通常占整車總質(zhì)量的 30~40%，在動(dòng)力電池能量密度的現(xiàn)有水平下，電動(dòng)車以及廣義新能源汽車的動(dòng)力系統(tǒng)質(zhì)量與空間占比顯著高于傳統(tǒng)燃油車，車重高于傳統(tǒng)燃油車 5~25%，未來(lái)搭載智能網(wǎng)聯(lián)相關(guān)配置后，車重會(huì)進(jìn)一步 上升。以廣汽豐田品牌的 C-HR 及其純電車型 C-HR EV 為例，純電車型的整備質(zhì)量高于燃油版本 18.27%。目 前，由于電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)過(guò)重、配套成熟度不高等問(wèn)題，電動(dòng)汽車的實(shí)際續(xù)航能力被嚴(yán)重制約，成為影響消費(fèi)者購(gòu)車決策的重要因素。因此通過(guò)減輕整車重量以提高汽車?yán)m(xù)航能力成為解決該問(wèn)題的熱點(diǎn)技術(shù)路線，電動(dòng)汽車的 輕量化需求隨之誕生。

輕量化可全面提升降耗和續(xù)航效率，是節(jié)能減排的有效手段之一。在節(jié)能減排和新能源汽車長(zhǎng)續(xù)航里程持 續(xù)提升的需求下，汽車輕量化是目前最直接且有效的手段。電動(dòng)汽車與燃油車的整備質(zhì)量每減少 10%，續(xù)航里程均增加 6-8%，尾氣排放量和能耗將減少 6-8%。此外，在保證安全強(qiáng)度的前提下，汽車重量越輕，加速時(shí)間越短，車身動(dòng)態(tài)響應(yīng)更靈活，制動(dòng) 距離、車身震動(dòng)和噪音也會(huì)減少。隨著消費(fèi)者對(duì)汽車駕乘體驗(yàn)要求的不斷提高，輕量化帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)性、安全性 和舒適性等方面的提升將更加迎合消費(fèi)者的需求，采取輕量化技術(shù)的車企的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)將更加凸顯。因此通過(guò)輕 量化方案來(lái)提升節(jié)能和電動(dòng)汽車的降耗和續(xù)航能力已成為當(dāng)前的優(yōu)先選擇。

1.2 輕量化技術(shù)多點(diǎn)突破，鋁壓鑄工藝綜合占優(yōu)

材料、工藝、設(shè)計(jì)多點(diǎn)突破，三大舉措相輔相成。目前實(shí)現(xiàn)輕量化的路徑主要包括材料、工藝和設(shè)計(jì)三個(gè) 方向。1）輕量化材料：采用高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金、碳纖維材料等輕量化材料代替普通鋼材料，通過(guò)降低 用量或降低密度實(shí)現(xiàn)減重；2）輕量化工藝：發(fā)展一體化壓鑄、激光拼焊、液壓成形、輕量化連接等制造工藝， 通過(guò)減少零部件或連接件用量實(shí)現(xiàn)減重；3）輕量化設(shè)計(jì)：通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化設(shè)計(jì)軟件和力學(xué)理論對(duì)現(xiàn)有零部件 進(jìn)行尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、拓?fù)鋬?yōu)化實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品減重。其中，材料輕量化是工藝和結(jié)構(gòu)輕量化的基礎(chǔ)，根據(jù)輕量 化材料的選用，工藝與結(jié)構(gòu)在其基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步減重設(shè)計(jì)；同時(shí)針對(duì)工藝與結(jié)構(gòu)減重的技術(shù)發(fā)展，還可以進(jìn) 一步拓展不同的輕量化材料的應(yīng)用范圍。輕量化三大舉措彼此相輔相成，共同發(fā)展。

鋁壓鑄工藝綜合優(yōu)勢(shì)突出，一體化壓鑄趨勢(shì)逐步凸顯。在不同的輕量化材料中，鋁合金的性能、密度、成 本和可加工性等綜合優(yōu)勢(shì)突出，與多種金屬合金和碳纖維相比是極具性價(jià)比和技術(shù)成熟度的輕量化材料。在制 造工藝中，高壓壓鑄產(chǎn)品在高壓下成型，具有致密性高、產(chǎn)品強(qiáng)度及表面硬度高、表面光潔度好等優(yōu)勢(shì)，適合 生產(chǎn)復(fù)雜、薄壁的各類結(jié)構(gòu)件。當(dāng)前汽車技術(shù)迭代和產(chǎn)能提升需求不斷加速，鋁壓鑄方案綜合優(yōu)勢(shì)明顯。隨著 新型鋁合金材料和大型壓鑄設(shè)備的研發(fā)攻關(guān)不斷取得突破，車企和壓鑄廠商已經(jīng)開(kāi)始陸續(xù)布局大噸位壓鑄機(jī)， 一體化壓鑄技術(shù)的成熟度快速爬坡。隨著大噸位壓鑄機(jī)的落地投產(chǎn)，采用一體化壓鑄技術(shù)生產(chǎn)大型車用結(jié)構(gòu)件 的趨勢(shì)將更加清晰。一體化壓鑄技術(shù)可以生產(chǎn)更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，從而為輕量化設(shè)計(jì)提供更可靠的生產(chǎn)工藝。（報(bào)告來(lái)源：未來(lái)智庫(kù)）

二、汽車鋁合金市場(chǎng)空間廣闊，車用鋁鑄件應(yīng)用占比第一

2.1 鋁合金具備綜合優(yōu)勢(shì)，單車用鋁量提升顯著

鋼鋁車身是當(dāng)下主流方案，鋁合金中長(zhǎng)期增量?jī)?yōu)勢(shì)明顯。根據(jù)現(xiàn)有工藝與成本因素，高強(qiáng)度鋼和鋁合金占 據(jù)了輕量化市場(chǎng)較大份額。高強(qiáng)度鋼的材料成本因強(qiáng)度不同范圍跨度大，工藝技術(shù)成熟，同時(shí)在抗碰撞性能方 面較鋁、鎂合金具有明顯的優(yōu)勢(shì)，多用于白車身上的結(jié)構(gòu)件、安全件上。高強(qiáng)度鋼通過(guò)提高自身強(qiáng)度性能減少 車身鋼材用量來(lái)實(shí)現(xiàn)輕量化。鋁合金的優(yōu)勢(shì)在于本身密度比鋼低，且優(yōu)良的金屬性質(zhì)使其可以更好地將材料減 重與工藝、結(jié)構(gòu)輕量化結(jié)合起來(lái)，綜合減重。隨著輕量化趨勢(shì)、技術(shù)和材料的不斷進(jìn)步，鋁合金將成為輕量化 市場(chǎng)最主要的材料。《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》中規(guī)劃了我國(guó)輕量化分階段目標(biāo)，2025 年與 2030 年單 車鋁合金將分別達(dá)到 250kg、350kg，用量將大幅超越高強(qiáng)度鋼。鎂合金減重效果優(yōu)于鋁，一般應(yīng)用于內(nèi)飾和傳 動(dòng)零部件；目前主要受限于鎂自身化學(xué)性質(zhì)活躍、加工生產(chǎn)成本高昂，價(jià)格高于鋁 2-3 倍，無(wú)法普遍應(yīng)用于大 眾車型。碳纖維復(fù)合材料減重率最優(yōu)，還具有耐腐蝕性以及良好的可加工、可設(shè)計(jì)性；但碳纖維目前受限于制 造加工成本與難度高、回收再利用率低等因素，價(jià)格高達(dá) 120 元/kg 以上，多應(yīng)用在賽車、超跑等豪華轎車中。

鋁合金減重率和性價(jià)比兼顧，單車用鋁量提升顯著。相比于輕量化的其他材料——高強(qiáng)度鋼、鎂合金和碳 纖維，（1）從成本看：鋁合金材料價(jià)格略高于高強(qiáng)度鋼，遠(yuǎn)低于鎂合金與碳纖維材料；（2）從減重率看：鋁 合金密度為 2.8g/cm3，減重率在 40%~50%之間，僅弱于碳纖維和鎂合金，大幅強(qiáng)于高強(qiáng)度鋼；（3）從工藝難 度看：鋁合金相關(guān)工藝已十分成熟，生產(chǎn)效率較高，鋁壓鑄、鋁壓延、鋁擠壓、鋁鍛造工藝已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用； （4）從回收率上看：鋁合金的回收率最高，廣泛應(yīng)用可推動(dòng)再生鋁產(chǎn)業(yè)發(fā)展，符合當(dāng)前節(jié)能減排迫切需求，同 時(shí)也可進(jìn)一步降低上游原材料成本。綜合上述在高比強(qiáng)度、高減重率、防腐性能優(yōu)異等優(yōu)勢(shì)，鋁合金材料在汽 車上的用量逐年增長(zhǎng)。 2016-2019 年，中國(guó)乘用車單車用鋁量方面，燃油車、純電動(dòng)車、混動(dòng)車單車用鋁量增幅分別為 15.7%、33.6%、 28.1%，且純電動(dòng)汽車單車用鋁量增速明顯高于傳統(tǒng)燃油車。

2.2 鋁合金產(chǎn)業(yè)鏈：上游受大宗商品價(jià)格影響，下游交通運(yùn)輸行業(yè)用量最多

產(chǎn)業(yè)鏈上游為鋁合金冶煉生產(chǎn)、下游深加工制造應(yīng)用空間廣闊。產(chǎn)業(yè)鏈上游為將電解鋁、再生鋁等原材料 與中間合金熔煉加工為鋁合金，下游為汽車、建筑等廠商。上游純鋁等原材料價(jià)格和下游汽車建筑等行業(yè)需求 對(duì)鋁合金加工公司的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)產(chǎn)生影響。

上游受大宗商品價(jià)格影響，中游具備一定議價(jià)能力。鋁合金產(chǎn)業(yè)鏈上游為鋁合金冶煉，鋁料從來(lái)源上分為 電解鋁與再生鋁。上游材料供應(yīng)商受大宗商品價(jià)格影響大，中游制造廠商一般采取成本加成定價(jià)，定期根據(jù)鋁 價(jià)的變動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，具備技術(shù)壁壘的鋁壓鑄制造商有一定議價(jià)能力，可以通過(guò)與下游客戶談判提高產(chǎn)品價(jià)格轉(zhuǎn) 嫁成本，具有一定抗風(fēng)險(xiǎn)能力。但由于中游制造商在結(jié)算上對(duì)上下游存在時(shí)間差，若短時(shí)間內(nèi)鋁價(jià)發(fā)生劇烈波 動(dòng)，產(chǎn)品價(jià)格未能及時(shí)調(diào)整，會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)對(duì)公司經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)?cè)斐刹焕绊憽?021 年受宏觀經(jīng)濟(jì)調(diào)控+疫情持 續(xù)影響供給等因素?cái)_動(dòng)，鋁價(jià)波動(dòng)較為劇烈，Q2、Q3 持續(xù)上漲，一度突破 20000 元/噸，鋁壓鑄供應(yīng)商受鋁價(jià) 波動(dòng)影響，毛利相對(duì)承壓。

“雙碳”調(diào)控下再生鋁產(chǎn)量持續(xù)提升，有望帶動(dòng)行業(yè)整體成本下降。原材料方面，目前電解鋁與再生鋁的市 場(chǎng)占比約為 4：1。電解鋁又稱原鋁，由鋁土礦中的氧化鋁與用燒堿冶煉而成的預(yù)焙陽(yáng)極一起電解而成；再生鋁 是將工業(yè)生產(chǎn)與社會(huì)消費(fèi)中的可回收廢鋁材重新熔煉成型。生產(chǎn)電解鋁消耗的電力資源較大，在“雙碳”背景下 面臨限產(chǎn)調(diào)控的趨勢(shì)。而每利用一噸的再生鋁合金比電解鋁可降低二氧化碳、二氧化硫排放 11 噸，節(jié)約用電 1.3 萬(wàn)度，能源消耗小且環(huán)境友好；此外，再生鋁價(jià)格低于電解鋁 800-1000 元/噸，具有成本優(yōu)勢(shì)，再生鋁市場(chǎng) 迎來(lái)機(jī)遇。一般而言，原鋁相對(duì)比再生鋁，強(qiáng)度、硬度、韌性、抗氧化性能更強(qiáng)，使用壽命更長(zhǎng)，因此對(duì)于硬 度、抗撞擊能力有要求的部件（如車身結(jié)構(gòu)件）只能用原鋁，不能用回收鋁；但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，再生鋁 的質(zhì)量已經(jīng)越來(lái)越接近于原生鋁。未來(lái)預(yù)計(jì)再生鋁對(duì)電解鋁的替代趨勢(shì)將會(huì)愈發(fā)顯著，助力上游原材料降本。

下游深加工應(yīng)用廣泛，交通部門（含汽車）用量最多。鋁合金深加工的下游產(chǎn)業(yè)覆蓋廣泛，包括建筑建材、 交通運(yùn)輸（航空、汽車等）、電線電纜與食品醫(yī)藥包裝等。交 通和建筑部門占比最高，分別為 29%、26%。其中，交通板塊對(duì)鋁的需求占比將會(huì)持續(xù)保持，且總量不斷增加， 因而車用鋁合金制造廠商的訂單量受下游整車廠影響較大。此外，新能源單車用鋁量普遍高于傳統(tǒng)燃油車近 42%， 隨著新能源汽車滲透率的提高，車用鋁合金的市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)不斷擴(kuò)大。

2.3 應(yīng)用：汽車鋁合金應(yīng)用廣泛，汽車鋁鑄件占比超 70%

2.3.1 車用鋁合金覆蓋范圍廣泛，單車用鋁量持續(xù)提升

車用鋁合金目前主要應(yīng)用于白車身、動(dòng)力總成、底盤和內(nèi)飾，且繼續(xù)向其余部件滲透。鋁合金在整車上的 應(yīng)用廣泛，主要包括汽車的白車身、動(dòng)力系統(tǒng)、底盤等部分。從汽車各部件質(zhì)量分布來(lái)看，車身、動(dòng)力與傳動(dòng) 系統(tǒng)、底盤、內(nèi)飾等占比較大，分別為 27.2%、22.5%、20.4%、20.4%，合計(jì)超過(guò)整車質(zhì)量 90%，為輕量化的主 要突破方向。北美輕型車的單車用鋁量 2020 年總計(jì) 208.2Kg；其中，單車發(fā)動(dòng) 機(jī)、變速和傳動(dòng)系統(tǒng)、車輪、覆蓋件用鋁量分別為 47.2Kg、38.6kg、32.7Kg 和 26.8Kg，合計(jì)占比約 70%。預(yù)計(jì) 至 2026 年，車身結(jié)構(gòu)件和覆蓋件鋁合金滲透率將快速增長(zhǎng)；懸架部件的份額也會(huì)增加至 7%；三電部件（如電 池盒、電機(jī)外殼、轉(zhuǎn)換器外殼、BMS 外殼等）將成為用鋁增量最大的部位；整車單車用鋁量將會(huì)增加至 233.2Kg。

2.3.2 鋁合金加工分為鑄造和形變，壓鑄工藝最為成熟與高效

車用鋁合金加工工藝分為鑄造和形變，鋁鑄件在汽車用鋁中占比最高。（1）鑄造鋁合金：將鋁合金加熱至 熔融狀態(tài)，流入模具中冷卻成型后加工成汽車零部件。鑄造鋁合金具有良好的導(dǎo)熱性和抗腐蝕性，兼顧提高汽 車在縱向和橫向震動(dòng)中的性能。鑄造鋁合金被車企廣泛使用在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸、汽車搖臂、輪轂、變速箱殼體等耐 久性要求高、結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的位置。（2）形變鋁合金：變形鋁合金是指通過(guò)沖壓、彎曲、軋制、擠壓等工藝使 其組織、形狀發(fā)生變化的鋁合金。應(yīng)用上，鑄造鋁合金一般用于結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的部件，形變鋁合金則適用于結(jié) 構(gòu)較為簡(jiǎn)單、對(duì)機(jī)械性能要求更高的汽車部位。根據(jù)中國(guó)船舶重工集團(tuán)數(shù)據(jù)顯示目前汽車各類鋁合金實(shí)際占比 為鑄鋁 77%，軋制材、擠壓材各占 10%，鍛造材最低，僅占 3%。

形變鋁合金機(jī)械性能好但應(yīng)用范圍有限，無(wú)法完成汽車精密結(jié)構(gòu)件。車用形變鋁合金主要包括鍛造、擠壓 和軋制鋁合金，三種形變鋁合金受力方法不同，成形與性能也各不相同。（1）鍛造鋁合金質(zhì)量良好，沖擊力承 受能力強(qiáng)，應(yīng)用于大型軋鋼機(jī)的軋輥、汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子、汽車和拖拉機(jī)的曲軸、連桿等。（2）擠壓鋁合金 工藝靈活度高，擠壓鋁型材作車身骨架除了可以減輕重量，還可以通過(guò)局部零部件特殊結(jié)構(gòu)增加零部件強(qiáng)度， 但存在廢料損失大、工具損耗導(dǎo)致成本高等問(wèn)題。（3）軋制是鋁型材、鋁板的主要成型工藝，主要用在金屬材 料型材、板、管材。形變鋁合金具有塑性高、機(jī)械性能好的優(yōu)點(diǎn)，但無(wú)法完成汽車精密結(jié)構(gòu)件，產(chǎn)品應(yīng)用范圍 有限。

鑄造鋁合金工藝分為砂型鑄造和特種鑄造兩大類，特種鑄造更適用于汽車鋁合金加工。砂鑄是最為傳統(tǒng)的 在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造方法，但產(chǎn)品精度不高且生產(chǎn)率較低；在其基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的重力鑄造雖然可以進(jìn) 一步改善問(wèn)題，但也存在限制鑄件體積、需嚴(yán)格控制模具溫度否則會(huì)影響鑄件質(zhì)量的問(wèn)題。因此，砂型鑄造在 汽車零部件的應(yīng)用并不廣泛。砂鑄之外的鑄造工藝統(tǒng)稱為特種鑄造，包括壓力鑄造、擠壓鑄造、離心鑄造、連 續(xù)鑄造等。其中，壓力鑄造工藝最為成熟且高效；擠壓鑄造產(chǎn)品機(jī)械性能較好于一般壓鑄工藝，具有液態(tài)金屬 利用率高、工序簡(jiǎn)化和質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但難以生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的部件，影響產(chǎn)品應(yīng)用范圍；而離心、連續(xù)鑄造 的產(chǎn)品生產(chǎn)較為固定，離心鑄造一般用于生產(chǎn)管狀類器具，連續(xù)鑄造則用于生產(chǎn)斷面形狀不變的長(zhǎng)鑄件。

壓鑄是鑄造工藝中最成熟、效率最高的制造技術(shù)之一，目前在汽車鑄件中占比超 70%。壓鑄是利用高壓將 金屬熔液壓入模具內(nèi)，并在壓力下冷卻成型的制造工藝。根據(jù)中國(guó)有色金屬加工工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)分析顯示，汽車 用鋁中壓鑄件占鑄件的比重超 70%。工藝優(yōu)點(diǎn)：（1）壓鑄時(shí)金屬液體承受壓力高，流速快；（2）產(chǎn)品質(zhì)量好， 尺寸穩(wěn)定，互換性好；（3）生產(chǎn)效率高，壓鑄模使用次數(shù)多；（4）適合大批量生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益好。工藝缺點(diǎn)： （1）鑄件容易產(chǎn)生細(xì)小的氣孔和縮松，導(dǎo)致壓鑄件塑性低，不宜在沖擊載荷及有震動(dòng)的情況下工作；（2）高 熔點(diǎn)合金壓鑄時(shí)，壽命低，影響壓鑄生產(chǎn)的擴(kuò)大。為了解決上述氣泡等缺點(diǎn)，壓鑄工藝如差壓壓鑄、真空壓鑄 等也在不斷發(fā)展迭代。此前壓鑄工藝主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋和缸體、懸臂架、變速器、發(fā)電機(jī)支架、離合器殼、 汽車空調(diào)壓縮機(jī)等，目前隨著一體化、大型化壓鑄技術(shù)的進(jìn)步，逐步向大型三電、車身結(jié)構(gòu)件等方向延伸。

2.4 市場(chǎng)測(cè)算：新能源助力全球鋁鑄件需求加速，預(yù)計(jì) 2025 年市場(chǎng)規(guī)模將超 6600 億元

2021年全球汽車鋁合金市場(chǎng)規(guī)模超 4500 億元，預(yù)計(jì) 2025 年將增長(zhǎng)至 6695 億元。我們用單車用鋁量乘以 鋁合金單價(jià)和汽車銷量得到汽車鋁合金市場(chǎng)容量。2021 年中國(guó) 燃油車單車用鋁量預(yù)計(jì)為 150kg/輛，新能源車單車用鋁量預(yù)計(jì)為 220kg/輛，新能源乘用車滲透率達(dá) 14.2%，可 算得整體單車用鋁 160kg/輛；2025 年單車用鋁量將達(dá)到 240kg/輛。假設(shè)汽車各地區(qū)汽車銷量和鋁合金件單價(jià)（40 元/kg），可算得 2021年北美、歐洲、中國(guó)鋁合金市場(chǎng)分別為 1517 億元、1297 億元、1759 億元，全球市場(chǎng)容量共計(jì) 4573 億元，預(yù)計(jì) 2025年全球鋁合金將市場(chǎng)容量達(dá)到 6695 億元。

鋁鑄件占汽車用鋁比例約 77%，2021 年中國(guó)汽車鋁鑄件市場(chǎng)規(guī)模約 1355億元，全球市場(chǎng)規(guī)模約 3521億元。 根據(jù)中國(guó)有色金屬加工工業(yè)協(xié)會(huì)相關(guān)文獻(xiàn)顯示，汽車鑄造鋁合金在汽車各類鋁合金中實(shí)際占比約 77%。我們用 汽車鋁合金市場(chǎng)容量乘以汽車鋁鑄件占比得到汽車鋁鑄件市場(chǎng)容量。其余假設(shè)與前文保持不變，可算得 2021 年 北美、歐洲、中國(guó)鋁合金市場(chǎng)分別為 1168 億元、999 億元、1355 億元，全球市場(chǎng)容量共計(jì) 3521 億元，預(yù)計(jì) 2025 年全球鋁合金將市場(chǎng)容量達(dá)到 5155 億元。（報(bào)告來(lái)源：未來(lái)智庫(kù)）

三、一體化壓鑄引領(lǐng)技術(shù)變革，工藝升級(jí)提升行業(yè)壁壘

3.1 一體化壓鑄：汽車制造的顛覆性技術(shù)革命

傳統(tǒng)車身制造覆蓋四大工藝，整車廠與零部件廠商分工合作。（1）沖壓：借助壓力機(jī)與模具將板材連續(xù)沖 壓為小塊鈑金零件；（2）焊裝：將沖壓好的車身零件用夾具定位，采用裝配后焊接的方法將其接合形成車身總 成（即白車身）；（3）噴涂：噴涂油漆于白車身上，起到防腐蝕與裝飾的作用；（4）總裝：將車身、動(dòng)力系 統(tǒng)、電控系統(tǒng)、內(nèi)外飾等各零件裝配生產(chǎn)為整車。傳統(tǒng)車身制造的各項(xiàng)流程由整車廠與零部件制造商合作完成， 沖壓環(huán)節(jié)分為整車廠沖壓外覆蓋件以及外部零部件廠沖壓結(jié)構(gòu)組件，由于結(jié)構(gòu)組件的尺寸在 300mm 以下，一般 采用中小型壓力機(jī)，而覆蓋件尺寸通常在 800mm 以上需要大型壓力機(jī)連續(xù)沖壓。沖壓環(huán)節(jié)完成后，零部件廠商 采用多個(gè)機(jī)器人組成焊點(diǎn)車間進(jìn)行組件焊接，之后再送至整車廠與其生產(chǎn)的外覆蓋件焊接成白車身，并進(jìn)行涂 裝和總裝。相較于零部件廠，整車廠產(chǎn)線使用的壓力機(jī)、模具、機(jī)器人遠(yuǎn)高于零部件廠，產(chǎn)線投資也更高。

輕量化需求推動(dòng)鋁合金應(yīng)用，傳統(tǒng)壓鑄工藝多路徑改良。汽車輕量化的需求推動(dòng)車身和底盤的部分零部件 逐步由鋁合金件替代鋼制部件，其中鋁鑄件的占比最高。高壓壓鑄工藝是生產(chǎn)鋁鑄件的常用工藝。它通常指壓 力為 4～500MPa，金屬充填速度為 0.5—120m/s 的壓鑄工藝。高壓壓鑄產(chǎn)品具有成型精密、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)， 但由于高速壓射時(shí)模具型腔中的氣體不能被有效排除，會(huì)形成氣孔缺陷，導(dǎo)致鑄件力學(xué)性能相對(duì)較弱。為了滿 足汽車零部件的性能與質(zhì)量要求，行業(yè)需要解決傳統(tǒng)高壓壓鑄工藝存在的問(wèn)題，其中包括降低壓力、降低速度 或者減少空氣含量三種主要技術(shù)升級(jí)路徑。

路徑一：低壓/差壓壓鑄通過(guò)降低填充壓力以提高鑄件內(nèi)部質(zhì)量，設(shè)備操作難度增加，工藝效率有待提升。 為克服鑄件在高壓下快速填充導(dǎo)致的氣孔缺陷，行業(yè)開(kāi)始嘗試降低液體金屬的充填型腔及凝固過(guò)程中的壓力， 即低壓壓鑄。低壓采用底注式充型，金屬液充型平穩(wěn)，無(wú)飛濺現(xiàn)象，可避免卷入氣體及對(duì)型壁和型芯的沖刷， 提高了鑄件的合格率，鑄件成形性好，對(duì)于大型薄壁鑄件的成形更為有利，目前應(yīng)用于輪轂、氣缸架等傳統(tǒng)產(chǎn) 品。但有些鑄件的內(nèi)部質(zhì)量要求高，希望在較高的壓力下結(jié)晶，一般低壓鑄造時(shí)的結(jié)晶壓力不能太大，因而在 低壓鑄造的基礎(chǔ)上發(fā)展出了差壓壓鑄。與一般鑄造方法相比，差壓壓鑄使鑄件強(qiáng)度提高約 25％，延伸率提高約 50％；但設(shè)備較龐大，操作麻煩，只有特殊要求時(shí)才應(yīng)用，目前應(yīng)用于轉(zhuǎn)向節(jié)等產(chǎn)品。

路徑二：超低速壓鑄可降低工藝壓射速度，但生產(chǎn)效率大幅降低，且會(huì)對(duì)后續(xù)清理工作帶來(lái)困難。除了降 低壓力，還可以采用超低速壓鑄方法，在普通壓鑄基礎(chǔ)上，降低壓鑄過(guò)程中低速階段的壓射速度，并將液態(tài)金 屬保持在高壓狀態(tài)下，從而以層流方式充填壓鑄模具型腔，在壓力作用下快速凝固從而獲得氣體含量很低的鑄 件。但超低速壓鑄方法生產(chǎn)效率大幅降低，且為降低速度其鑄件內(nèi)澆口較粗大，給后續(xù)清理工作帶來(lái)困難，故 實(shí)際應(yīng)用較少。

路徑三：真空/充氧壓鑄減少型腔中空氣含量，設(shè)備成本較高，對(duì)工藝技術(shù)要求高。另一種提高鑄件力學(xué)性 能和表面質(zhì)量的方法，即在壓鑄過(guò)程中不斷降低空氣含量。目前在這種方法上，有兩種工藝。（1）真空壓鑄： 通過(guò)在壓鑄過(guò)程中抽除壓鑄模具型腔內(nèi)的氣體而消除或顯著減少壓鑄件內(nèi)的氣孔和溶解氣體。真空壓鑄可使用 較低的比壓及鑄造性能較差的合金，有可能用小機(jī)器壓鑄較大的鑄件，并通過(guò)改善充填條件，壓鑄較薄的鑄件。 但真空壓鑄工藝的模具密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造及安裝較困難，因而成本較高，且如果控制不當(dāng)，工藝效果就不甚 顯著。目前，真空壓鑄用于車架、減震塔部位等。（2）充氧壓鑄：在壓射前，向壓室及型腔內(nèi)通入氧氣類活性 氣體以取代型腔中的空氣，在金屬液充填時(shí)，一部分氧氣排除，另一部分與噴射金屬液經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生金屬 氧化物，并分散于鑄件內(nèi)部，從而減少鑄件內(nèi)部含氣量。充氧工藝對(duì)澆口速度有較高要求，且操作工序復(fù)雜、 工藝參數(shù)不易控制，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較少。

鋁合金焊接工藝難度較大，一體化壓鑄技術(shù)另辟蹊徑。隨著壓鑄工藝不斷發(fā)展成熟，汽車鋁壓鑄占比 越來(lái)越大。但在組裝焊接的過(guò)程中，因?yàn)殇X合金表面的氧化層熔點(diǎn)較高等特性，采用傳統(tǒng)熔化焊存在熱輸 入過(guò)大引起的變形、氣孔、焊接接頭系數(shù)低等問(wèn)題，同時(shí)由于型材的厚度、斷面都各不相同，在焊接時(shí)就 產(chǎn)生了很多種組合，尤其在厚度差異很大時(shí)，熱輸入非常難以控制。因此，傳統(tǒng)的焊接工藝已無(wú)法滿足鋁 合金材料的連接要求。目前采用的解決方法一類是發(fā)展先進(jìn)焊接技術(shù)，包括主流的摩擦攪拌焊以及更加先 進(jìn)的激光焊。或者發(fā)展新型連接技術(shù)包括沖鉚技術(shù)、螺栓自擰緊技術(shù)和膠接技術(shù)。采用新型焊接和連接技 術(shù)的方案在提高工藝難度的同時(shí)還會(huì)增加設(shè)備和時(shí)間成本。因此，改變傳統(tǒng)車身生產(chǎn)流程先生產(chǎn)結(jié)構(gòu)件后 焊接組裝的一體化壓鑄技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，一體化壓鑄所需生產(chǎn)零部件數(shù)量驟減，同時(shí)大幅減少焊接、涂膠環(huán) 節(jié)，極大簡(jiǎn)化了車身整體生產(chǎn)流程。特斯拉專利中給出的一體化壓鑄設(shè)備 Giga Press 的生產(chǎn)節(jié)拍范圍為 60 －120 秒，可以顯著提高車身的生產(chǎn)效率。

特斯拉破局車身一體化壓鑄，掀起汽車制造革命。2020 年 9 月 22 日，特斯拉宣布其 Model Y 將采用一體 式壓鑄后底板總成，可使下車體總成重量降低 30%，制造成本下降 40%。由于所有零件一次壓鑄成型，Model Y 的零件數(shù)量比 Model 3 減少 79 個(gè)，焊點(diǎn)約由 700-800 個(gè)減少到 50 個(gè)；新的合金材料使特斯拉一體壓鑄的后底 板總成不需要再進(jìn)行熱處理，制造時(shí)間由傳統(tǒng)工藝的 1-2 小時(shí)縮減至 3-5 分鐘，可實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)直供，如果采用傳統(tǒng) 沖壓焊接工藝必須多線并進(jìn)，才能滿足生產(chǎn)節(jié)奏。下一步，特斯拉計(jì)劃用 2-3 個(gè)大型壓鑄件替換由 370 個(gè)零件 組成的整個(gè)下車體總成，重量將進(jìn)一步降低 10%，對(duì)應(yīng)續(xù)航里程可增加 14%。Model Y 的成功展現(xiàn)了一體壓鑄 所帶來(lái)的生產(chǎn)效率的提升、生產(chǎn)成本的有效降低。在特斯拉的引領(lǐng)下，以蔚小理為代表的造車新勢(shì)力們積極布 局一體化壓鑄技術(shù)，有望引領(lǐng)汽車制造業(yè)新的工藝革命。

新能源三電系統(tǒng)輕量化潛力巨大，電池盒輕量化是增量領(lǐng)域。隨著特斯拉在車身件上的成功突破和應(yīng)用， 其他系統(tǒng)和零部件的輕量化也在加速推進(jìn)。新能源汽車采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)大幅優(yōu)化，動(dòng)力源由車載 電池包提供，三電系統(tǒng)導(dǎo)致新能源車較傳統(tǒng)燃油車重量增加了 200-300kg，極大影響了續(xù)航里程，因此新能源車 三電系統(tǒng)的輕量化潛力巨大。在電池能量密度提升逐漸進(jìn)入瓶頸期后，電池盒輕量化已成為當(dāng)前的重要的技術(shù) 路徑。電池盒除了對(duì)電池起到承載作用，還要求能夠保護(hù)電芯在受到外界碰撞或擠壓時(shí)不被損壞，提高動(dòng)力電 池系統(tǒng)的安全性，另一方面對(duì)其導(dǎo)熱、導(dǎo)電、防水、絕緣性能也有較高要求。因此，隨著新能源車滲透率不斷 提升，滿足各項(xiàng)安全性能要求的輕量化電池盒是全新的增量市場(chǎng)。

當(dāng)前電池盒生產(chǎn)工藝效率較低，一體化壓鑄有望釋放電池盒產(chǎn)能瓶頸，目前擠壓鋁合金工藝是電池托盤的 主流生產(chǎn)方案，性能上擠壓鋁合金電池托盤具有高剛性、抗震動(dòng)、擠壓及沖擊等性能，還可以通過(guò)型材的拼接 及加工來(lái)滿足不同的需求，具有設(shè)計(jì)靈活、加工方便、易于修改等優(yōu)點(diǎn)。然而，電池盒的焊道多且長(zhǎng)，同時(shí)又 要求焊道要小，這些都對(duì)生產(chǎn)技術(shù)提出了非常高的要求。提高生產(chǎn)成本的同時(shí)還會(huì)降低電池盒的生產(chǎn)效率，不 能適配新能源車快速提升的滲透率。隨著大噸位壓鑄機(jī)工藝和新型鋁合金材料的不斷突破，一體化壓鑄技術(shù)有 望生產(chǎn)出滿足安全性能要求的電池盒。參考特斯拉 Giga Press 的生產(chǎn)效率，一體化壓鑄工藝有潛力替代部分傳 統(tǒng)擠壓焊接工藝產(chǎn)能，助力電池盒突破產(chǎn)能瓶頸的同時(shí)降低生產(chǎn)成本。

電池包內(nèi)部結(jié)構(gòu)不斷簡(jiǎn)化是趨勢(shì)，一體化壓鑄電池盒前景廣闊。目前電池包的結(jié)構(gòu)趨勢(shì)是從結(jié)構(gòu)端往無(wú)模 組方案演進(jìn)。最經(jīng)典的是“小模組”技術(shù)，即“電芯-模組-PACK”三層分級(jí)架構(gòu)，模組即可以保護(hù)、支撐和集 成電芯，同時(shí)有助于溫度控制、防止熱失控傳播也便于維修。但模組的存在，使得整個(gè)電池包的空間利用率有 所下降，模組越多，零部件越多，電池盒的結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。因此，將模組做大做少乃至于無(wú)模組是近年來(lái)電池 系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)層面的主要關(guān)注點(diǎn)，特斯拉 Model 3 的大模組也反映了這一趨勢(shì)。寧德時(shí)代的 CTP（cell to Pack） 技術(shù)和比亞迪的刀片電池技術(shù)均屬于無(wú)模組方案，根據(jù)寧德時(shí)代稱，CTP 能夠省掉或者減少組裝模組的端板、 側(cè)板以及用于固定模組的螺釘?shù)染o固件，零部件數(shù)量減少了約 40%，電池托盤結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡(jiǎn)化。特斯拉推出的 CTC（Cell to Chassis）電池集成方案是直接將電芯集成在地板框架內(nèi)部，將地板上下板作為電池殼體。它是 CTP 方案的進(jìn)一步集成，完全使用地板的上下板代替電池殼體和蓋板，與車身地板和底盤一體化設(shè)計(jì)，從根本 上改變了電池的安裝形式，也為一體化壓鑄電池盒提供了廣闊的應(yīng)用前景。

3.2 一體化壓鑄將全面提高生產(chǎn)環(huán)節(jié)的資金與技術(shù)壁壘

3.2.1 行業(yè)特點(diǎn)：汽車鋁壓鑄行業(yè)同時(shí)具備資本與技術(shù)密集型特征

汽車鋁壓鑄屬于資金密集型行業(yè)，一體化壓鑄進(jìn)一步提升門檻。為了保證產(chǎn)品的精度、強(qiáng)度、可加工性等 技術(shù)指標(biāo)達(dá)到較高的水平，汽車鋁壓鑄企業(yè)需要投入熔煉、壓鑄、模具生產(chǎn)、機(jī)加工、精密檢測(cè)等加工設(shè)備， 前期購(gòu)置費(fèi)用高。為了提升產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率，部分行業(yè)龍頭企業(yè)不斷推進(jìn)自動(dòng)化、智能化戰(zhàn)略，引入工業(yè) 機(jī)器人廣泛應(yīng)用于壓鑄、精密機(jī)加工、去毛刺、拋光等各生產(chǎn)工序，以提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、改善工 作環(huán)境、精簡(jiǎn)生產(chǎn)用工、減少次品率以及提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，對(duì)企業(yè)的資金提出了更高需求。2021 年以來(lái)大 型化、一體化壓鑄進(jìn)一步提升了大型壓鑄機(jī)的購(gòu)置門檻。壓鑄機(jī)單價(jià)與噸位成正比關(guān)系：中小型壓鑄機(jī)（鎖模 力 50 噸以下）在 15 萬(wàn)以下，100 噸以上價(jià)格隨鎖模力同步上升，1000 噸以上價(jià)格增長(zhǎng)幅度明顯加快，5000T 壓鑄島單機(jī)采購(gòu)金額約在 1500-2000 萬(wàn)元左右；壓鑄機(jī)周邊配套設(shè)備通常增加 20%-30%成本；國(guó)外進(jìn)口壓鑄機(jī) 價(jià)格更是高于國(guó)內(nèi) 2-3 倍。大型一體化壓鑄機(jī)的采購(gòu)與投產(chǎn)極大抬高了鋁壓鑄行業(yè)的資金門檻。

新能源滲透率提升驅(qū)動(dòng)需求加速，三電技術(shù)迭代提升技術(shù)門檻。隨著新能源汽車滲透率快速提升，續(xù)航里 程問(wèn)題是新能源汽車積極布局輕量化技術(shù)的重要推手。特斯拉在 Model Y 車型首次嘗試使用一體壓鑄結(jié)構(gòu)件選 擇后底板進(jìn)行壓鑄，很大原因是這個(gè)部位碰撞受損的幾率小，而前車身和后車身的零部件對(duì)壓鑄件的抗撞等性 能要求更高，對(duì)遠(yuǎn)澆端和近澆端性能的一致性也更苛刻，這些都對(duì)大型車身件乃至整車身的一體化壓鑄技術(shù)提 出了更高的挑戰(zhàn)。新能源汽車三電系統(tǒng)通常占新能源汽車整車重量的 30-40%，三電系 統(tǒng)的輕量化是新能源汽車實(shí)現(xiàn)輕量化和提升續(xù)航的關(guān)鍵路徑。隨著整車廠對(duì)進(jìn)行三電系統(tǒng)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，如 高壓三合一（DC-DC 直流轉(zhuǎn)換裝置、OBC 車載充電器、PDU 高壓配電箱）、驅(qū)動(dòng)三合一（電機(jī)、電機(jī)控制器、 減速器）等，多合一裝置的結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，對(duì)適用于多合一裝置的鋁壓鑄殼體的結(jié)構(gòu)、精度和性能的要求也愈 發(fā)嚴(yán)格。因此采用一體化壓鑄技術(shù)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鋁制車身結(jié)構(gòu)件、三電系統(tǒng)缸體和殼體需要更先進(jìn)的工藝和 更長(zhǎng)久參數(shù)積累來(lái)保證鑄件的良品率。新能源客戶需求的日益多樣化和高標(biāo)準(zhǔn)化，促使了鋁壓鑄企業(yè)的技術(shù)分 化和賽道競(jìng)爭(zhēng)。汽車精密壓鑄件行業(yè)的技術(shù)壁壘呈現(xiàn)不斷提高的趨勢(shì)。

3.2.2 原材料壁壘：新型鋁合金材料是一體化壓鑄的基礎(chǔ)

大尺寸疊加復(fù)雜結(jié)構(gòu)提高流動(dòng)性要求，降低流長(zhǎng)放大裕度抵消遠(yuǎn)端性能下降。一體化壓鑄的車身件通常具 有尺寸大和結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特征，因此壓鑄過(guò)程中鋁液在模腔內(nèi)的流長(zhǎng)較長(zhǎng)，需要原材料具有良好的流動(dòng)性。同時(shí)， 一體化壓鑄件需要滿足車身不同部位對(duì)受力、強(qiáng)度以及韌性的不同要求。強(qiáng)度相關(guān)的結(jié)構(gòu)件，抗拉強(qiáng)度通常≥ 210mpa，伸長(zhǎng)率≥ 7％。韌性相關(guān)的結(jié)構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度通常≥180mpa，伸長(zhǎng)率≥10％；然而隨著流長(zhǎng)增加，原 材料充填遠(yuǎn)端的力學(xué)性能會(huì)有所下降，甚至與充填近端產(chǎn)生巨大差異，難以保證產(chǎn)品力學(xué)性能上的一致性。當(dāng) 前一方面可以在不改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)外形的基礎(chǔ)上，可以通過(guò)降低流長(zhǎng)來(lái)大幅度提高充填末端的力學(xué)性能。從材料 改良的角度，可以通過(guò)不斷提高原材料的基礎(chǔ)力學(xué)性能來(lái)抵消充填遠(yuǎn)端在力學(xué)性能上下降，通過(guò)放大原材料的 性能裕度來(lái)滿足一體化壓鑄產(chǎn)品的尺寸越來(lái)越大的要求。

不同系列鋁合金性能差異較大，流動(dòng)性和力學(xué)性能平衡是關(guān)鍵壁壘。傳統(tǒng)的汽車壓鑄鋁合金包括 Al-Si、Al-Cu 和 Al-Mg 三個(gè)主要系列。（1）Al-Si 合金：Si 元素的加入可以改善流動(dòng)性。增加 Si 的含量話可提高鋁合金的耐 磨性、硬度和強(qiáng)度，降低收縮率，但導(dǎo)電性也會(huì)降低。含硅達(dá)到 16%至 18%的合金可以做發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。（2）Al-Cu 合金：Cu 可以通過(guò)固溶強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化提高合金的強(qiáng)度，有較高的熱處理強(qiáng)化效果和較好的熱穩(wěn)定性，適合鑄 造高溫下使用的零件，具有較高的機(jī)械性能，較好的切削性；但缺點(diǎn)是鑄造性能較差，易產(chǎn)生裂紋，耐蝕性也 不好。（3）Al-Mg 合金：鋁鎂合金中鎂元素占比大于 5%，具有較好的抗拉強(qiáng)度和硬度，抗腐蝕性好。不同系 列的鋁合金材料雖然應(yīng)用成熟，但性能差異較大。為保證流動(dòng)性，應(yīng)用于一體化壓鑄的鋁合金需要保有一定量 的硅元素，但壓鑄后形成的粗晶硅又會(huì)嚴(yán)重影響材料的力學(xué)性能，這就需要加入不同的其它合金元素來(lái)細(xì)化晶 粒。這又會(huì)增加材料成本，導(dǎo)致產(chǎn)品成本的大幅增加，無(wú)法批量運(yùn)用。現(xiàn)有量產(chǎn)運(yùn)用的材料都有著專利壁壘。

熱處理可能降低一體化產(chǎn)品良率，免熱處理材料進(jìn)一步提升技術(shù)含量。傳統(tǒng)的鋁壓鑄車身件為滿足高延伸 率性能，通常需要進(jìn)行熱處理，但是隨著一體化鑄件尺寸越來(lái)越大，進(jìn)行熱處理時(shí)容易發(fā)生形變導(dǎo)致良品率降 低，因此需要開(kāi)發(fā)免熱處理的鋁合金材料。通過(guò)在現(xiàn)有合金的基礎(chǔ)上添加新的微量元素或者調(diào)整微量元素比例 以改善材料性能是免熱處理材料的開(kāi)發(fā)的主流路徑。特斯拉、美國(guó)美鋁、德國(guó)萊茵菲爾德、立中集團(tuán)、帥翼馳 集團(tuán)、華人運(yùn)通與上海交大等企業(yè)均有布局。以立中集團(tuán)研發(fā)的免熱合金為例，免熱合金含有更高硅量，無(wú)需 經(jīng)過(guò)熱加工即可具備更高強(qiáng)度。特斯拉自研的新型鋁合金材料強(qiáng)度可以調(diào)整至 90MPa 到 150Mpa，導(dǎo)電性可以 達(dá)到 40% IACS 到 60% IACS。各家均對(duì)新材料配比嚴(yán)格保密，一旦新型免熱處理材料配方試制成功并獲得專利 授權(quán)即可對(duì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手形成先發(fā)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步筑牢競(jìng)爭(zhēng)壁壘。

3.2.3 設(shè)備壁壘：一體化壓鑄需要大型化設(shè)備和定制化模具

壓鑄機(jī)是鑄件生產(chǎn)的核心設(shè)備，噸位提升推高生產(chǎn)難度。壓鑄機(jī)屬于標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)器，根據(jù)安裝的模具不同以 生產(chǎn)多樣化零部件產(chǎn)品。根據(jù)工藝方式，壓鑄機(jī)分為熱室與冷室壓鑄機(jī)，其中熱室壓鑄機(jī)的自動(dòng)化程度高，材 料損耗少，生產(chǎn)效率比冷室壓鑄機(jī)更高，但受機(jī)件耐熱能力的制約，目前還只能用于鋅合金、鎂合金等低熔點(diǎn) 材料的鑄件生產(chǎn)，主要用于小型鋁、鎂合金壓鑄件的生產(chǎn)。而冷室壓鑄機(jī)由于熔點(diǎn)較高，當(dāng)今廣泛使用的鋁合 金壓鑄件只能在冷室壓鑄機(jī)上生產(chǎn)，1000 噸以上的大型壓鑄機(jī)均為冷室機(jī)。壓鑄機(jī)合模后，通過(guò)壓射系統(tǒng)將高 溫熔融金屬液快速地充填至模具中，在壓力作用下使熔融金屬液冷卻成型，開(kāi)模后可以得到固體金屬鑄件。壓 鑄機(jī)、壓鑄模具與配套的熔煉爐、機(jī)邊爐、取件和清理噴霧機(jī)器人、切邊設(shè)備、機(jī)加工機(jī)床、檢測(cè)設(shè)備、冷卻 系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)等周邊設(shè)備組合在一起，形成壓鑄島。根據(jù)鎖模力，壓鑄機(jī)分為小型（160-400 噸）、中型（400-1000 噸）、大型（大于 1000 噸）和超大型（大于 5000 噸）壓鑄機(jī)。

一體化壓鑄要求更高工藝水平，壓鑄機(jī)噸位不斷突破提升。目前量產(chǎn)的鋁合金單體壓鑄結(jié)構(gòu)零件，如后縱 梁、減震塔、尾門內(nèi)板以及門框加強(qiáng)板等，形狀規(guī)則，結(jié)構(gòu)緊湊，型面變化小，料厚相對(duì)均勻，因而易于壓鑄。 但一體壓鑄零件包含了整車左右側(cè)的后輪罩內(nèi)板、后縱梁、地板連接板、梁內(nèi)加強(qiáng)板等零件，型面、截面以及 料厚的變化都更加劇烈。因而一體式車身對(duì)工藝上的流態(tài)、壓射比壓與速度等參數(shù)的控制更加嚴(yán)格，對(duì)設(shè)備的 精準(zhǔn)與閾值、模具的抵抗沖擊變形能力要求更為苛刻。當(dāng)生產(chǎn)乘用車和商用車的變速箱外殼與發(fā)動(dòng)機(jī)缸體等鑄 件時(shí)，壓鑄機(jī)的鎖模力大致要求在 5000 噸以內(nèi)。隨著一體化壓鑄技術(shù)的不斷突破以及行業(yè)對(duì)輕量化的需求，一 體化壓鑄的車身結(jié)構(gòu)件尺寸逐漸增大，需要的壓鑄機(jī)的噸位相應(yīng)提升。因此一體化壓鑄工藝所需的大噸位壓鑄 機(jī)仍是制約企業(yè)量產(chǎn)的重要因素，但隨著壓鑄機(jī)不斷地噸位突破，該難題即將解決。以特斯拉為例，已將一體 式壓鑄技術(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)工藝進(jìn)行布局，14 臺(tái)一體式壓鑄設(shè)備分置于四家工廠，其中，德州工廠計(jì)劃引進(jìn) 1 臺(tái) IDRA 8000 噸級(jí)的壓鑄設(shè)備，和 IDRA 聯(lián)合研發(fā) 12000 噸超級(jí)壓鑄機(jī)也在進(jìn)行中。

國(guó)產(chǎn)大噸位壓鑄機(jī)具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，壓鑄廠商積極布局大型壓鑄機(jī)。力勁集團(tuán)率先突破 6000 噸合模力的大 型壓鑄機(jī)成為特斯拉全球供應(yīng)商，其與子公司意德拉交付與未交付的 6000-9000T 不同噸位的超大型壓鑄單元訂 單近 30 臺(tái)（套）；2021 年 4 月，美利信科技&海天金屬 8800 噸壓鑄機(jī)全球首發(fā)，讓國(guó)產(chǎn)大噸位壓鑄裝備擁有 了更強(qiáng)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。目前，文燦股份與力勁集團(tuán)簽訂《戰(zhàn)略合作協(xié)議》，擬采購(gòu)包括 6000T 在內(nèi)的 7 臺(tái)大型 壓鑄機(jī)，用于研發(fā)及生產(chǎn)車身結(jié)構(gòu)件、一體化電池盒托盤、電機(jī)殼、變速箱殼體等，其中 6000T、4500T 型號(hào)共 2 臺(tái) 壓鑄機(jī)已通過(guò)公司預(yù)驗(yàn)收。泉峰汽車南京總部的 2700T 和 5000T 壓鑄機(jī)已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)使用狀態(tài)，馬鞍山生產(chǎn)基 地將增設(shè) 2000T、2200T（兩臺(tái)）、2700T（兩臺(tái)），3000T、4000T、4200T、4400T、6000T、8000T 各一 臺(tái)大型壓鑄設(shè)備。愛(ài)柯迪擬購(gòu)入 45 臺(tái)壓鑄機(jī)，其中 1000T 以上壓鑄機(jī) 35 臺(tái)，包括了 4 臺(tái) 4400T、2 臺(tái) 6100T 、 和 2 臺(tái) 8400T，以滿足中大件壓鑄產(chǎn)品的生產(chǎn)需求。

一體化壓鑄提高了模具壁壘，抗壓力和形狀設(shè)計(jì)要求激增。模具的設(shè)計(jì)與制造是生產(chǎn)一體化壓鑄件的重要 前端工序，隨著壓鑄機(jī)鎖模力的提高，一體化壓鑄件精度的增加以及壓鑄件“多合一”趨勢(shì)帶來(lái)設(shè)計(jì)復(fù)雜度的 上升，模具的角度、熱流道和制造成型難度提升，導(dǎo)致模具的抗壓力、和形狀設(shè)計(jì)要求激增。（1）抗壓力。一 體化壓鑄的鎖模力增強(qiáng)，以前的壓鑄機(jī)鎖模力大多在 5000t 以下，隨著 6000t、8000t 甚至 12000t 壓鑄機(jī)的不斷 普及，模具在工作時(shí)將會(huì)承受更多壓力，從而造成損傷。同時(shí)，在金屬熔煉和鑄件脫模時(shí)，模具需要承受各種 維度的拉力和推力的影響，容易造成裂紋，影響模具的使用壽命。（2）形狀設(shè)計(jì)。一體化壓鑄件往往是將多個(gè) 零部件一體化壓鑄成型，比如長(zhǎng)城和比亞迪的“多合一”殼體，所以模具體積更大，金屬流通通道更加復(fù)雜。 在壓鑄過(guò)程中，金屬液將在模具中流動(dòng)，隨著模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，金屬液容易在流動(dòng)通道的轉(zhuǎn)角處無(wú)法充分填 充造成缺陷，同時(shí)更加容易產(chǎn)生氣泡對(duì)良率產(chǎn)生影響。

國(guó)內(nèi)一體化壓鑄模具逐漸向定制化發(fā)展，鋁壓鑄企業(yè)基本具有模具自研能力。不同車型大小、空間、結(jié)構(gòu) 存在差異，導(dǎo)致一體化壓鑄件并不能成為大多數(shù)車企通用的標(biāo)準(zhǔn)件，需要根據(jù)不同車型單獨(dú)設(shè)計(jì)，進(jìn)行定制化 開(kāi)發(fā)。由于模具壁壘的提高，鋁壓鑄企業(yè)紛紛拓展技術(shù)團(tuán)隊(duì)成立單獨(dú)的子公司或者部門，加強(qiáng)模具自研和定制 化開(kāi)發(fā)能力，隨著一體化壓鑄的技術(shù)推進(jìn)，鋁壓鑄企業(yè)不斷加強(qiáng)自主研發(fā)，部分龍頭企業(yè)已經(jīng)擁有大型和復(fù)雜 模具的開(kāi)發(fā)能力，具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

3.2.4 工藝壁壘：一體化壓鑄廠商需要兼具研發(fā)能力和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)積累

面向客戶需求提供產(chǎn)品方案，研發(fā)能力成為重要競(jìng)爭(zhēng)環(huán)節(jié)。隨著一體化壓鑄技術(shù)的落地應(yīng)用，因?yàn)橐惑w化 壓鑄的大型產(chǎn)品相對(duì)小型鑄件的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，不同部位的需要滿足的力學(xué)性能和要求的工藝參數(shù)也可能差異巨 大，所以在新產(chǎn)品生產(chǎn)前，壓鑄企業(yè)需要面向客戶的需求深入?yún)⑴c到一體化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)流程，即要參與到 產(chǎn)品前期的方案設(shè)計(jì)中，根據(jù)客戶需求和產(chǎn)品要求對(duì)壓鑄工藝進(jìn)行針對(duì)性的參數(shù)優(yōu)化、模具設(shè)計(jì)和技術(shù)改造， 需要經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)論證和優(yōu)化改造環(huán)節(jié)后才能通過(guò)生產(chǎn)批準(zhǔn)程序并最終進(jìn)入產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)。是否具有獨(dú)立開(kāi) 發(fā)甚至同步開(kāi)發(fā)的能力是汽車一級(jí)零部件供應(yīng)商和整車廠商選擇供應(yīng)商的重要評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)是客戶 與公司共同研發(fā)的過(guò)程，公司的技術(shù)研發(fā)能力成為核心競(jìng)爭(zhēng)力之一，同時(shí)也是獲取訂單的重要手段之一。

一體化壓鑄工藝環(huán)節(jié)復(fù)雜，全流程操作要素確保產(chǎn)品質(zhì)量。一體化壓鑄產(chǎn)品的大型化和結(jié)構(gòu)復(fù)雜化趨勢(shì)， 對(duì)企業(yè)的壓鑄工藝參數(shù)控制和生產(chǎn)流程管理等都提出了更高要求。（1）合金熔化和處理：熔化過(guò)程中要避免金 屬雜質(zhì)污染，快速熔化的同時(shí)不可過(guò)熱，防止金屬液氧化及偏析，氧化物和硬夾雜對(duì)鑄件的鑄造性能和力學(xué)性 能都有不利影響，還需要控制熔損，保證合金的高塑性。（2）給液(澆注)方式：熔融金屬液從注入口進(jìn)入模具 內(nèi)部，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，金屬液需要流經(jīng)的路徑不同，如何保證壓鑄件不同部位的性能一致性問(wèn)題是一體化壓鑄 工藝的關(guān)鍵。（3）脫模劑噴涂工藝：脫模劑或潤(rùn)滑劑可產(chǎn)生氣體進(jìn)入鑄件，在選用脫模劑或潤(rùn)滑劑時(shí)，要經(jīng)過(guò) 驗(yàn)證，選用發(fā)氣性低和揮發(fā)性好的產(chǎn)品。（4）壓鑄過(guò)程：壓鑄工藝對(duì)生產(chǎn)合格的汽車結(jié)構(gòu)件十分重要，正確地 選擇壓射模式、壓射參數(shù)等有利于減少壓鑄件中的缺陷。壓鑄機(jī)性能穩(wěn)定，要有靈活的編程模式和實(shí)時(shí)控制系 統(tǒng)，保證整個(gè)壓鑄過(guò)程合理及工藝參數(shù)偏差最小。對(duì)模具溫度應(yīng)進(jìn)行精確控制，通過(guò)冷卻水分配器，監(jiān)控各個(gè) 冷卻回路的流量及溫度，形成要求的溫度分布。目前，具有傳統(tǒng)高壓壓鑄生產(chǎn)線的廠商中只有頭部的幾家掌握 了一體化結(jié)構(gòu)件的壓鑄工藝。可見(jiàn)一體化壓鑄工藝具有較高的技術(shù)門檻，行業(yè)格局將進(jìn)一步向頭部企業(yè)集中。

產(chǎn)品精度要求不斷提升，精密機(jī)加工能力重要性凸顯。一體化壓鑄除了對(duì)原材料的熔煉、轉(zhuǎn)運(yùn)保溫以及壓 鑄成型等工藝要求高，對(duì)于鑄件清理和鑄件后處理等也都提出了新的要求。壓鑄成型后需要鑄件清理，將產(chǎn)品 與輔助成型的澆道排氣板集渣包分離，采用撞擊，沖切，鋸切等方式實(shí)現(xiàn)；鑄件后處理指用鑄件毛刺打磨等工序確保產(chǎn)品符合客戶要求，通過(guò)固溶、時(shí)效處理或單獨(dú)時(shí)效處理等工序改善鑄件內(nèi)部組織性能，通過(guò)研磨、噴 砂、拋丸等工序?qū)崿F(xiàn)鑄件表面質(zhì)量要求。

壓鑄過(guò)程由于受到脫模斜度的要求，受到模具制造精度的限制及其熱 變形、脫模變形等高壓壓鑄特定工藝的限制，導(dǎo)致鑄件的尺寸精度、位置精度等可能沒(méi)有達(dá)到圖紙的設(shè)計(jì)要求。 而像三電殼體這類對(duì)密封性能有極高要求的部件，除了滿足機(jī)械強(qiáng)度等性能外，還需要嚴(yán)格保證產(chǎn)品的一致性 和裝配的標(biāo)準(zhǔn)化，確保三電系統(tǒng)殼體的密封性能從而避免在一些極端溫度和高壓環(huán)境下三電系統(tǒng)發(fā)生失效。因此，需經(jīng)過(guò)精密機(jī)械加工設(shè)備對(duì)鑄件毛坯進(jìn)行精確加工。隨著一體化壓鑄產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)升級(jí)，汽車零部件的精度要求需要企業(yè)擁有更高的機(jī)加工能力。

3.3 一體化壓鑄將全面降低產(chǎn)線、焊接、人工和電池成本，并提升材料利用率

壓鑄島由壓鑄機(jī)和周邊設(shè)備組成，推算特斯拉白車身一體化設(shè)備成本約 3 億元。壓鑄機(jī)與熔煉爐、切邊設(shè) 備、機(jī)加工機(jī)床等設(shè)備組合成壓鑄島。從特斯拉實(shí)現(xiàn)車身一體化壓鑄進(jìn)程來(lái)看，行業(yè)目前普遍遵循了先部分再 總成的技術(shù)發(fā)展思路，即先實(shí)現(xiàn)部分難度相對(duì)較低的下車身一體化壓鑄，再實(shí)現(xiàn)下車身總成一體化壓鑄，最后 實(shí)現(xiàn)全車身一體化壓鑄，預(yù)計(jì)從部分下車身到下車身總成一體化壓鑄技術(shù)成熟時(shí)間需要 2-3 年。根據(jù)特斯拉電 池日公開(kāi)信息，特斯拉已經(jīng)使用 6000T 壓鑄機(jī)實(shí)現(xiàn) Model Y 后底板量產(chǎn)，單套壓鑄島的價(jià)格約在 5000 萬(wàn)元，按 照目前技術(shù)階段來(lái)看，現(xiàn)有壓鑄機(jī)鎖模力條件需要使用 2-3 個(gè)壓鑄件實(shí)現(xiàn)下車體一體化壓鑄，待技術(shù)水平相對(duì) 成熟，未來(lái)行業(yè)有可能直接使用更大噸位的壓鑄機(jī)實(shí)現(xiàn)下車身總成一次壓鑄成型。以特斯拉電池日公布的方案 為例，我們認(rèn)為特斯拉下車體將使用 3 個(gè) 6000-8000T 壓鑄機(jī)，上車體可能使用 1 個(gè) 8000T 壓鑄機(jī)，推算目前白 車身所需壓鑄島設(shè)備成本需要約 3 億元。

全鋁壓鑄車身較傳統(tǒng)全鋁車身具成本優(yōu)勢(shì)，未來(lái)隨著技術(shù)成熟有望實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步下探。傳統(tǒng)燃油車一般采用 鋼制焊接車身，隨著輕量化需求不斷提升，鋼鋁混合車身甚至全鋁車身成為新能源汽車的選擇。最初，大眾、 寶馬等車企在豪華車型上選擇嘗試全鋁焊接車身，雖然車重顯著降低但是生產(chǎn)和維護(hù)成本高昂，后來(lái)車企逐漸 從全鋁焊接車身轉(zhuǎn)為普遍采用鋼鋁混合車身。從提高生產(chǎn)效率角度出發(fā)，特斯拉研發(fā)出一體化壓鑄技術(shù)節(jié)省了 大量的生產(chǎn)和焊接環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)部分車身零部件的制造成本大幅下探。從目前技術(shù)發(fā)展階段來(lái)看，由于大型化壓 鑄技術(shù)尚未成熟，目前全鋁非壓鑄車身成本>全鋁部分一體化壓鑄車身成本>鋼鋁混合非壓鑄車身成本>鋼鋁混 合部分一體化壓鑄車身成本>鋼制車身成本，一體化壓鑄全面成熟尚需時(shí)間，未來(lái)隨著技術(shù)成熟度逐步升級(jí)逐步 減少所需零部件個(gè)數(shù)和焊接環(huán)節(jié)，全鋁一體化壓鑄車身的成本會(huì)隨著壓鑄件數(shù)量增加帶來(lái)焊點(diǎn)減少而實(shí)現(xiàn)進(jìn)一 步下探。

一體化壓鑄將全面降低產(chǎn)線投資、焊接成本、人工成本和電池成本，并提升材料利用率。（1）減少產(chǎn)線投資。一體化壓鑄由于集成度提升顯著減少了所需生產(chǎn)零部件數(shù)量，過(guò)去生產(chǎn)單一零部件需要投入不同的產(chǎn)線， 一體化壓鑄可以顯著降低產(chǎn)線數(shù)量、設(shè)備數(shù)量和模具數(shù)量。（2）減少焊接成本。一體化壓鑄件由于整體一次成型，不再需要大量焊接/涂膠工藝，節(jié)省了工藝流程。同時(shí)，沖壓后的焊接、鉚接工序多，造成設(shè)備多占地面積 大，一個(gè)成品的整體成型節(jié)拍長(zhǎng)，一體化壓鑄可以節(jié)約場(chǎng)地面積。

（3）節(jié)省人工成本。一體化壓鑄提升了生產(chǎn) 效率，大幅提升產(chǎn)線自動(dòng)化程度并減少工人數(shù)量，使得整體人工費(fèi)用降低。（4）降低電池成本。以常見(jiàn)的 100kwh 電池為例，假設(shè)使用全鋁車身后整車減重 10%，那么電池容量可以減少約 10kwh。以磷酸鐵鋰電池 pack 成本 800 元/kwh 計(jì)算，采用一體化壓鑄工藝可實(shí)現(xiàn)同等續(xù)航條件下節(jié)省電池成本 8000 元或同等電池成本提升續(xù)航里 程。（5）提高材料利用率。傳統(tǒng)沖壓件由多種合金焊接而成，原材料回收難度大，只能作為廢品變賣。壓鑄件 使用鋁合金的鋁合金含量很高，材料回用度一般能達(dá)到 95%以上，顯著高于沖壓件。

四、龍頭車企躬身入局，一體化壓鑄方興未艾

4.1 大眾：全球率先嘗試全鋁車身，下一代 SSP 平臺(tái)引入一體化壓鑄

基于空間架構(gòu)技術(shù)的研究，大眾率先實(shí)現(xiàn)全鋁車身量產(chǎn)。大眾是全球率先嘗試輕量化的車企，通過(guò)奧迪空 間架構(gòu)技術(shù)（ASF）優(yōu)化車架結(jié)構(gòu)，并在關(guān)鍵部位應(yīng)用超高強(qiáng)度材質(zhì)，非承重部位使用輕量化材料來(lái)達(dá)到整車 輕量化的目的。大眾集團(tuán)不同品牌的市場(chǎng)定位不同，應(yīng)用的輕量化材料各異：奢華跑車保時(shí)捷大量應(yīng)用碳纖維 和鋁合金材料；奧迪等豪華型車采用鋁、鎂合金等輕量化金屬；桑塔納等經(jīng)濟(jì)型車則采用高強(qiáng)度鋼板代替?zhèn)鹘y(tǒng) 鋼板。大眾旗下奧迪是全球第一個(gè)實(shí)現(xiàn)全鋁車身量產(chǎn)的車企，早在 1982 年奧迪就開(kāi)始研究“高度鋁制轎車”項(xiàng) 目，1987 年首款應(yīng)用全鋁車身技術(shù)的奧迪 V8 量產(chǎn)，1993 年法蘭克福車展上奧迪 A8 橫空出世，此后二十余年 逐步將全鋁車身技術(shù)推廣至其他車型。

大眾的全鋁車身并非只有鋁合金，不同材料之間的拼接提升了工藝難度。奧迪 A8 的車身使用了鋁合金、 高強(qiáng)度鋼、碳纖維和鎂合金 4 種材料，其中車身框架和關(guān)鍵部位使用鋁合金和高強(qiáng)度鋼，車廂后部使用碳纖維， 鎂合金使用較少。鋁合金、高強(qiáng)度鋼、碳纖維和鎂合金占比分別為 58%、40.5%、1%和 0.5%。多種材質(zhì)的應(yīng)用 意味著連接方式的改變，新一代奧迪 A8 車身的連接方式達(dá)到 14 種，激光焊、電阻點(diǎn)焊、攪拌摩擦焊、MAG 焊等 8 種焊接技術(shù)和熱熔自攻絲連接、卷邊連接、鉚接等 6 種連接技術(shù)。早期的全鋁車身由于制造成本高昂， 加上 14 種連接工藝提高了工藝難度，導(dǎo)致未能成為快速推廣。

大眾推出下一代電動(dòng)平臺(tái) SSP，引入一體化壓鑄技術(shù)與特斯拉競(jìng)爭(zhēng)。2021 年 7 月大眾發(fā)布 2030 NEW AUTO 戰(zhàn)略，加速向電動(dòng)化和軟件驅(qū)動(dòng)型移動(dòng)出行商轉(zhuǎn)型。大眾在燃油時(shí)代有 MQB（大眾）、MSB（保時(shí)捷）、MLB （奧迪）三大平臺(tái)，出于電動(dòng)轉(zhuǎn)型需要又陸續(xù)開(kāi)發(fā)了電動(dòng)平臺(tái) MEB（大眾）、PPE（保斯捷、奧迪）。根據(jù)最 新戰(zhàn)略，公司計(jì)劃將燃油平臺(tái)和電動(dòng)平臺(tái)整合推出下一代電動(dòng)平臺(tái) SSP（Scalable System Platform）用于生產(chǎn)車 身架構(gòu)更優(yōu)異、能夠兼容不同電池以滿足續(xù)航需求以及支持 L4 級(jí)自動(dòng)駕駛功能的車型。SSP 平臺(tái)計(jì)劃引入一體 化壓鑄技術(shù)，預(yù)計(jì)全生命周期產(chǎn)量超 4000 萬(wàn)臺(tái)，首款車型 Trinity 將于 2026 年投產(chǎn)。

4.2 特斯拉：率先推出一體化壓鑄，掀起汽車制造新革命

特斯拉率先掌握一體化壓鑄技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn) Model Y 后底板減重。2020 年 9 月，特斯拉在電池日上宣布 Model Y 將采用一體化壓鑄后底板總成，該技術(shù)替代了傳統(tǒng)車身的“沖壓+焊接”工藝，通過(guò)一次壓鑄成型可以 降低下車體總成重量 30%，制造成本下降 40%。受限于壓鑄機(jī)噸位不足，特斯拉無(wú)法將整個(gè)下車體總成一次壓 鑄成型，只能將其分為前/后兩個(gè)底板或者前/中/后三個(gè)底板。目前，特斯拉已經(jīng)能夠通過(guò)鎖模力 6000t 的壓鑄機(jī) 可以減少 79 個(gè)零部件實(shí)現(xiàn)后底板一體化壓鑄，后續(xù)計(jì)劃將通過(guò) 2-3 個(gè)壓鑄件實(shí)現(xiàn)下車體 370 個(gè)零部件的全部替 換，屆時(shí)下地板總成質(zhì)量將進(jìn)一步下降 10%。根據(jù)特斯拉數(shù)據(jù)顯示，Model Y 一體化壓鑄后車身重 66kg，比尺 寸更小的 Model 3 同樣部位輕 10-20kg，技術(shù)革命帶來(lái)的減重效果顯著。

體化壓鑄可以減少焊點(diǎn)和熱處理時(shí)間，兼顧降低制造成本、提高生產(chǎn)效率。一體化壓鑄技術(shù)可以使得特 斯拉 Model Y 白車身焊點(diǎn)從 700-800 個(gè)減少到 50 個(gè)，相比傳統(tǒng)的“沖壓+焊接”工藝，預(yù)計(jì) Model Y 一體化壓 鑄后底板減少了繁雜的焊接工序和大量人員，縮短了制造時(shí)間、降低了工廠產(chǎn)線的復(fù)雜程度和后期維護(hù)成本。 同時(shí)，一體化壓鑄工藝與傳統(tǒng)壓鑄工藝相比不再需要熱處理，特斯拉披露使用一體化壓鑄后的制造時(shí)間從傳統(tǒng) 壓鑄的 1-2 小時(shí)縮短至 3-5 分鐘，制造成本和生產(chǎn)效率進(jìn)一步得到優(yōu)化。

后底板試制成功后特斯拉再購(gòu) 13 臺(tái)壓鑄機(jī)，實(shí)現(xiàn)前車身和 Cybertruck 一體化壓鑄。2020 年 8 月，特斯拉 加州 Fremant 工廠率先使用 6000t 壓鑄機(jī)成功實(shí)現(xiàn) Model Y 后底板總成量產(chǎn)。由于 6000t 壓鑄機(jī)的最大壓鑄體積 上限只能實(shí)現(xiàn)后底板一體化壓鑄，特斯拉決定再向力勁集團(tuán)購(gòu)買 13 臺(tái) 6000t 壓鑄機(jī)，其中 8 臺(tái)投放至德國(guó)工廠， 3 臺(tái)投放至上海工廠。除了后底板總成以外，特斯拉也將在德州工廠和柏林工廠實(shí)現(xiàn) Model Y 前車身一體化壓 鑄.。2020 年 3 月特斯拉在財(cái)報(bào)會(huì)上宣布已經(jīng)訂購(gòu) 8000t 壓鑄機(jī)用來(lái)生產(chǎn) Cybertruck 車身后底板。特斯拉和意德拉（力勁子公司）正在共同開(kāi)發(fā) 12000t 壓鑄機(jī)，用于整個(gè)白車身的一體化壓鑄。

CTC 技術(shù)將電池組作為車身結(jié)構(gòu)件連接車身前后底板，開(kāi)辟一體化壓鑄新方向。電池包技術(shù)經(jīng)歷了傳統(tǒng)技 術(shù)-CTP 技術(shù)-CTC 技術(shù)三代，在空間利用率和集成方案上有差異。2020 年，特斯拉電池日上馬斯克提出了電池 整包封裝技術(shù) CTC（Cell to Chassis），取消 Pack 設(shè)計(jì)直接將電芯或模組安裝到車身上。第二代電池包封裝技術(shù) CTP 先將電池本身集成再安裝到車身上，CTC 技術(shù)則直接將車身底板作為電池上蓋。具體而言，特斯拉直接將 座椅直接安裝在電池蓋上，并與一體化壓鑄成型的前后車身底板相連。該技術(shù)將在柏林工廠使用，用于生產(chǎn) Model Y。CTC 技術(shù)是特斯拉實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的又一舉措，也是一體化壓鑄發(fā)展的新方向。寧德時(shí)代也宣布將 在 2025 年提出高度集成化的 CTC 電池技術(shù)。

4.3 造車新勢(shì)力迅速跟進(jìn)，傳統(tǒng) OEM 處于變革前夕

蔚來(lái) ES8 打造全鋁車身，率先推出車身一體化。一體化壓鑄在生產(chǎn)效率、制造成本上優(yōu)勢(shì)顯著，由于特斯 拉的帶動(dòng)效應(yīng)，國(guó)內(nèi)造車新勢(shì)力積極跟進(jìn)一體化壓鑄技術(shù)。基于輕量化考量，蔚來(lái)從造車伊始就獨(dú)立研發(fā)輕量 化全鋁車身平臺(tái)，并且在車身最關(guān)鍵的傳力路徑和承載部位上也使用高性能鋁材。根據(jù)蔚來(lái)官方數(shù)據(jù)，以蔚來(lái) ES8 為例，白車身重 335kg，比傳統(tǒng)鋼制車身減重近 40%，車身用鋁率高達(dá) 96.4%，為全球最高。但由于 ES8 采用的仍是傳統(tǒng)鋁壓鑄工藝，所以仍然需要 7 種連接技術(shù)，包括鋁點(diǎn)焊、鉚接、膠接、激光焊接等。除了車身 結(jié)構(gòu)件以外，蔚來(lái)的底盤、動(dòng)力總成和內(nèi)外飾輕量化推進(jìn)速度更快，控制臂、副車架、“三電”殼體等基本使 用鋁制材料。2021 年 10 月公司宣布與帥翼馳成功開(kāi)發(fā)了制造大型壓鑄件的免熱處理材料，與文燦合作率先對(duì) 后底板結(jié)構(gòu)件采用一體化壓鑄。

小鵬自主研發(fā)理想積極推進(jìn)，向一體化漸進(jìn)式過(guò)渡。小鵬和理想的一體化壓鑄進(jìn)程落后于特斯拉和蔚來(lái)， 快于國(guó)內(nèi)自主 OEM。小鵬 P7 使用了高強(qiáng)度鋼鋁混合車身，鋼鋁合金占比達(dá) 60%，兼顧了剛度和輕量化需求， 但是于 2021 年下半年積極轉(zhuǎn)型一體化壓鑄。公司采用“兩條腿”走路的策略，一是在肇慶工廠使用廣東鴻圖的 一體化壓鑄方案，二是在武漢工廠建設(shè)壓鑄島自研一體化壓鑄技術(shù)。2021 年 7 月小鵬武漢工廠項(xiàng)目正式啟動(dòng)， 該項(xiàng)目占地約 1500 畝，規(guī)劃產(chǎn)能 10 萬(wàn)輛，達(dá)產(chǎn)后可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值 300 億元。公司同時(shí)宣布將打造一體化壓鑄工 藝車間，計(jì)劃引進(jìn) 2 臺(tái) 7300t 壓鑄機(jī)，逐步建成一條以上超大型壓鑄島及自動(dòng)化生產(chǎn)線。理想在理想 ONE 車型 的動(dòng)力總成和底盤上已采用鋁壓鑄工藝，車身方面較小鵬和蔚來(lái)進(jìn)度稍慢。目前公司正在積極跟文燦等供應(yīng)商 合作，計(jì)劃于 2022 年推出車身結(jié)構(gòu)件一體化。

傳統(tǒng)車企普遍采用傳統(tǒng)鋁壓鑄工藝，部分領(lǐng)先企業(yè)處于變革前期。自主 OEM 的一體化壓鑄進(jìn)程目前落后 于造車新勢(shì)力，但保持積極觀望，處于變革前夕。一方面大部分傳統(tǒng)車企當(dāng)前銷量結(jié)構(gòu)仍以燃油車型和中低端 電動(dòng)車型為主，輕量化需求整體不如新勢(shì)力強(qiáng)烈，同時(shí)一體化壓鑄需要運(yùn)用到全新的平臺(tái)，會(huì)涉及到產(chǎn)線升級(jí) 和供應(yīng)商更新，即使大規(guī)模量產(chǎn)新能源車型也會(huì)考慮傳統(tǒng)燃油車產(chǎn)線和供應(yīng)鏈復(fù)用，因此推進(jìn)一體化壓鑄進(jìn)程 相對(duì)較慢，主要以逐步替換中小壓鑄件為主。目前頭部自主 OEM 的動(dòng)力總成和底盤構(gòu)件使用鋁壓鑄技術(shù)已比 較普遍，但仍然采用傳統(tǒng)鋁壓鑄工藝，部分新能源技術(shù)領(lǐng)先的車企已開(kāi)始在三電系統(tǒng)上率先嘗試一體化壓鑄技 術(shù)，車身件尚處于觀望階段。長(zhǎng)城、比亞迪等自主 OEM 目前仍以鋼制車身為主，鋁合金占比不高，但是動(dòng)力 總成和殼體等鋁制壓鑄小件正在逐步替換。比如長(zhǎng)城檬平臺(tái)車身仍以高強(qiáng)度鋼為主，占比高達(dá) 77%，但是在“三 電”部分已經(jīng)開(kāi)始逐步采用鋁壓鑄工藝，比亞迪 DMI 情況類似。

五、一體化壓鑄浪潮已至，龍頭企業(yè)揚(yáng)帆起航

5.1 泉峰汽車: 立足壓鑄匠心為泉，深耕新能源勇攀高峰

“2+N”擴(kuò)張計(jì)劃如火如荼，新產(chǎn)能新訂單亟待釋放。公司是鋁壓鑄優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商，熱交換、引擎等傳統(tǒng)業(yè) 務(wù)穩(wěn)中有升，傳動(dòng)業(yè)務(wù)受益自主 DCT 變速箱滲透率提升迅速增長(zhǎng)，新能源業(yè)務(wù)圍繞“三電系統(tǒng)”布局新產(chǎn)品、 新項(xiàng)目。2021 年純電、混動(dòng)等領(lǐng)域新訂單多點(diǎn)開(kāi)花，持續(xù)突破比亞迪、長(zhǎng)城、新勢(shì)力等主機(jī)廠和采埃孚、法雷 奧等國(guó)際 Tier 1 新能源零部件訂單實(shí)現(xiàn)收入倍增。受限產(chǎn)能壓制和交付壓力，公司一再加快產(chǎn)能建設(shè)，馬鞍山 工廠于 2022 年春節(jié)后正式投產(chǎn)，歐洲工廠將在下半年完工投產(chǎn)，同時(shí)新增南京工廠產(chǎn)能。預(yù)計(jì)全部工廠達(dá)產(chǎn)后， 公司總產(chǎn)值將超 55 億元，“2+N”擴(kuò)張計(jì)劃大幅緩解產(chǎn)能焦慮。

重視研發(fā)構(gòu)建技術(shù)壁壘，5000t 一體化壓鑄訂單實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供貨。公司長(zhǎng)期重視研發(fā)，堅(jiān)定以技術(shù)為本。2013 年前瞻布局新能源汽車零部件，在三電領(lǐng)域積累深厚，2020 年公司敏銳地捕捉到鋁壓鑄行業(yè)向大型化、一體化 轉(zhuǎn)型趨勢(shì)，積極布局一體化壓鑄。目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn) 5000 噸一體化壓鑄訂單穩(wěn)定供貨，6000 噸、8000 噸壓鑄機(jī)將 于下半年逐步到位。2021Q1-Q3 公司營(yíng)收和歸母凈利潤(rùn)分別為 11.89 億元、1.01 億元，同比分別增長(zhǎng) 30.66%、 76.60%。輕量化鋁壓鑄賽道迎來(lái)量?jī)r(jià)齊升的黃金時(shí)代，公司有望憑借核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)夯實(shí)護(hù)城河，充分抓住行業(yè) 發(fā)展機(jī)遇。

5.2 文燦股份：領(lǐng)先布局車身結(jié)構(gòu)件，一體化壓鑄搶占先機(jī)

國(guó)內(nèi)首家實(shí)現(xiàn)車身一體化壓鑄，壓鑄技術(shù)布局全面。文燦股份成立二十余年，是國(guó)內(nèi)高壓鑄鋁結(jié)構(gòu)件龍頭， 總部位于廣東惠州，在廣東佛山、江蘇南通、天津多地建有工廠。2020 年收購(gòu)法國(guó)百煉集團(tuán)后，完成鋁合金高 壓、低壓、重力壓鑄全工藝全布局。2021 年 11 月，公司率先實(shí)現(xiàn)車身后底板車身一體化壓鑄件量產(chǎn)，終端配 套蔚來(lái)汽車，成為繼特斯拉之后，國(guó)內(nèi)第一家擁有車身一體化壓鑄技術(shù)的公司，具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)。2021Q1-Q3， 公司營(yíng)收 29.65 億元，同比增長(zhǎng) 103.60%，海外疫情和公司整合拖累歸母凈利潤(rùn)。

客戶、設(shè)備和材料國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，一體化壓鑄技術(shù)具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)。公司第一大客戶為大眾集團(tuán)，其余重要客戶 涵蓋奔馳、蔚來(lái)、特斯拉等，2020 年 CR5 占比 50.3%。隨著新客戶新項(xiàng)目的不斷拓展，CR5 占比持續(xù)降低。2020 年公司提前進(jìn)行一體化壓鑄賽道的設(shè)備和研發(fā)布局，購(gòu)進(jìn) 6000 噸大型壓鑄設(shè)備，具備較強(qiáng)先發(fā)優(yōu)勢(shì)。2021 年 5 月向力勁集團(tuán)旗下意德拉訂購(gòu) 7 臺(tái) 2800-6000T 大型壓鑄機(jī)用于車身結(jié)構(gòu)件和電池盒一體化壓鑄生產(chǎn)。同月， 再次購(gòu)買 9000T 壓鑄機(jī)，并于 2022 年 2 月交付，致力實(shí)現(xiàn)更高難度的一體化壓鑄技術(shù)。在材料與模具研發(fā)方面， 公司與立中集團(tuán)進(jìn)行合作開(kāi)發(fā)免熱合金，自制 6000T 以下的壓鑄機(jī)模具，并計(jì)劃自 2022 年 1 月份起完成 9000T 模具自制。目前，公司的客戶包括特斯拉、蔚來(lái)汽車、理想汽車等國(guó)內(nèi)外新能源主機(jī)廠，在一體化壓鑄賽道搶 占先機(jī)。

5.3 旭升股份：特斯拉核心供應(yīng)商，客戶結(jié)構(gòu)優(yōu)化成長(zhǎng)可期

特斯拉三電系統(tǒng)供應(yīng)商，募資突破產(chǎn)能瓶頸。公司作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先鋁壓鑄供應(yīng)商，主攻新能源汽車鋁合金零 部件。2014 公司與特斯拉簽訂合同，成為特斯拉三電系統(tǒng)供應(yīng)商，2021H1 特斯拉銷售收入占公司總營(yíng)收 40%。 隨著新能源的高景氣與客戶持續(xù)放量，2021 年 7 月，公司發(fā)行不超過(guò) 13.5 億的可轉(zhuǎn)債，助力公司突破產(chǎn)能瓶頸。 其中，9.7 億用于高性能鋁合金汽車零部件項(xiàng)目，達(dá)產(chǎn)后將新增新能源汽車傳動(dòng)系統(tǒng)殼體產(chǎn)能 234 萬(wàn)件、新能源 汽車電池系統(tǒng)部件產(chǎn)能 57 萬(wàn)件和新能源汽車車身部件產(chǎn)能 50 萬(wàn)件；3.8 億元用于汽車輕量化鋁型材精密加工項(xiàng) 目，達(dá)產(chǎn)后將新增新能源汽車傳動(dòng)系統(tǒng)殼體產(chǎn)能 62 萬(wàn)件、新能源汽車電池系統(tǒng)部件產(chǎn)能 95 萬(wàn)件。受益于其全 球擴(kuò)張和快速放量，公司業(yè)績(jī)持續(xù)高增長(zhǎng)，2021 年 Q1-3 營(yíng)收（20.12 億元，同比+82.10%），歸母（3.31 億元， 同比+43.67%）顯著優(yōu)于行業(yè)。

技術(shù)持續(xù)積累逐步向一體化升級(jí)，客戶結(jié)構(gòu)優(yōu)化效果顯著。公司持續(xù)進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，成為國(guó)內(nèi)少有的兼具 壓鑄、鍛造和擠出三種鋁合金成型技術(shù)的企業(yè)。伴隨特斯拉主導(dǎo)的一體化壓鑄成為趨勢(shì)，公司作為特斯拉三電 供應(yīng)商，有望將電池盒等產(chǎn)品件向一體化結(jié)構(gòu)升級(jí)。2021 年 6 月，旭升與海天金屬簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，將在未 來(lái)三年內(nèi)向海天金屬訂購(gòu)總價(jià)約 2 億元的壓鑄島設(shè)備