2022年汽車輕量化行業(yè)研究報(bào)告

一、汽車輕量化是節(jié)能減排的重要技術(shù)路徑，底盤與車身結(jié)構(gòu)件一體壓鑄空間廣闊

1.1、《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》強(qiáng)化輕量化重要性

“碳達(dá)峰”、“碳中和”指引下，我國(guó)力爭(zhēng)于 2030 年前控制二氧化碳的排放達(dá)到峰值，2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和，汽車產(chǎn)業(yè)是推動(dòng)節(jié)能減排的重要領(lǐng)域。中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)主導(dǎo)修訂的《節(jié) 能與新能源汽車技術(shù)路線圖 2.0》圍繞著產(chǎn)業(yè)總體+9 大技術(shù)發(fā)展方向制定了“1+9”技術(shù) 路線圖，主要圍繞著節(jié)能汽車、純電動(dòng)與插電混動(dòng)、氫燃料電池、智能網(wǎng)聯(lián)、動(dòng)力電池、 輕量化、智能制造等多個(gè)分支。根據(jù)技術(shù)路線圖，輕量化領(lǐng)域以完善高強(qiáng)度鋼應(yīng)用體系為 重點(diǎn)，中期以形成輕質(zhì)合金應(yīng)用體系為方向，遠(yuǎn)期以形成多材料混合應(yīng)用體系為目標(biāo)。對(duì) 于輕量化系數(shù)總體目標(biāo)，要求 2025 年/2030 年/2035 年燃油乘用車輕量化系數(shù)分別降低 10%/18%/25%，純電動(dòng)乘用車輕量化系數(shù)分別降低 15%/25%/35%。

燃油車方面，輕量化系數(shù)降低將有利于整車油耗的降低。汽車整備質(zhì)量每減少 100kg，每 百公里油耗可降低 0.3—0.6L(二氧化碳排放可減少約 6-14 克/公里)，以 5L/100km 為標(biāo)準(zhǔn)， 可以降低油耗 6%-12%，因此對(duì)于傳統(tǒng)能源乘用車，輕量化技術(shù)將有效減少油耗，有利于 油耗標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)標(biāo)。

新能源汽車方面，提升續(xù)航里程，減少電池成本是輕量化的重要貢獻(xiàn)。由于三電系統(tǒng)等增 量零部件的原因（三電系統(tǒng)增重約 200-300kg），同級(jí)別的新能源汽車整備質(zhì)量要高于燃 油車，當(dāng)前純電動(dòng)車受到續(xù)航里程短、充電時(shí)間長(zhǎng)的瓶頸問題困擾，對(duì)于輕量化系數(shù)優(yōu)化 的需求更加強(qiáng)烈。汽車整備質(zhì)量每減少 10%，續(xù)航里程將提升 5-6%，以整備質(zhì)量 1500kg、 續(xù)航500km的新能源汽車為計(jì)算基準(zhǔn)，汽車整備質(zhì)量每減少150kg，續(xù)航里程提升25km。除此之外，輕量化趨勢(shì)下，整車的制動(dòng)性能、加速性能以及最大時(shí)速等動(dòng)態(tài)參數(shù)也會(huì)得到 較好的表現(xiàn)。

1.2、汽車輕量化是綜合安全性、力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)性的系統(tǒng)工程

輕量化目標(biāo)零部件分為簧上零部件質(zhì)量+簧下零部件質(zhì)量，其中車身結(jié)構(gòu)件、座椅、乘員 等質(zhì)量均屬于簧上質(zhì)量，底盤結(jié)構(gòu)件、車輪等屬于簧下質(zhì)量。評(píng)判整車的輕量化系數(shù)主要 由白車身骨架質(zhì)量、車身靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度以及由軸距和輪距決定的白車身投影面積決定。提 升輕量化系數(shù)的實(shí)質(zhì)是在不影響靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度（決定了汽車安全、NVH 表現(xiàn)、剛度等性 能指標(biāo)）甚至提升靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度的前提下減少單位面積的白車身骨架質(zhì)量（其中白車身骨 架質(zhì)量不包含前風(fēng)擋、四門兩蓋覆蓋件、副車架等，僅包括白車身框架結(jié)構(gòu)）。因此，汽 車輕量化不是簡(jiǎn)單地減少重量，而是綜合汽車耐撞性、剛度強(qiáng)度性能、安全性、經(jīng)濟(jì)性的 系統(tǒng)工程。

優(yōu)化輕量化系數(shù)的主要措施包括：

（1）采用輕質(zhì)的混合材料。當(dāng)前的探索方向主要包括先進(jìn)的高強(qiáng)度鋼、鋁合金、碳纖維 復(fù)合材料，替代主流低碳鋼，可以分別減重 25%/40%/60%。近期目標(biāo)完善高強(qiáng)度 合金鋼體系，遠(yuǎn)期形成多材料混合應(yīng)用體系。碳纖維復(fù)合材料有高性能和低密度的 輕量化特點(diǎn)，但是還處于技術(shù)探索階段，技術(shù)和成本沒有達(dá)到平衡，因此近五年或 成為鋁合金的快速滲透階段。根據(jù) DuckerFrontier 預(yù)測(cè)，北美單車鋁凈重量 2030 年可能達(dá)到 570 磅（259kg），以 F-150 為例，占整備質(zhì)量的 10%左右，鋁凈重量 主要包含鋁板、鑄造、擠壓等工藝，其中鑄造占比達(dá)到鋁凈重量的 56%。根據(jù)華經(jīng) 產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測(cè)，2025 年國(guó)內(nèi)新能源單車鋁用量也將達(dá)到 300kg。

（2）優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過局部加強(qiáng)設(shè)計(jì)、提升環(huán)狀路徑接頭結(jié)構(gòu)的封閉性，可以有效提 升閉合型腔的斷面力學(xué)性能，改善車輛剛度表現(xiàn)，從而有利于輕量化系數(shù)的優(yōu)化。如一體壓鑄技術(shù)可以減少焊接部位，提升整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，改善輕量化系數(shù)。

（3）優(yōu)化車身整體布局形式。如采用承載式車身取消車架、減薄車身板料厚度、在適合 的區(qū)域增加減重孔等措施均有助于車重的大幅度降低。

1.3、底盤與車身結(jié)構(gòu)件將率先實(shí)現(xiàn)一體化壓鑄

特斯拉 Model Y 率先于 2021 年 3 月推出一體壓鑄后底板，70 多個(gè)零部件減少至 2 個(gè)， 相較于傳統(tǒng)沖壓焊接工藝在成本經(jīng)濟(jì)性、工藝流程和生產(chǎn)節(jié)拍、材料利用率等方面具備較 強(qiáng)優(yōu)勢(shì)，形成了示范效應(yīng)，并計(jì)劃拓展到前底板、前圍模塊甚至中底板。國(guó)內(nèi)蔚來、小鵬、 理想陸續(xù)跟進(jìn)，沃爾沃、奔馳相關(guān)外資也陸續(xù)推進(jìn)一體壓鑄廠房改造和底盤一體化結(jié)構(gòu)件 的推出。一體化壓鑄適用的零部件主要有車身結(jié)構(gòu)件和底盤結(jié)構(gòu)件，車身結(jié)構(gòu)件+底盤結(jié) 構(gòu)件的輕量化，將實(shí)現(xiàn)簧上+簧下重量的同步減重。

車身結(jié)構(gòu)件：車身結(jié)構(gòu)件質(zhì)量占汽車整備質(zhì)量的 20-30%，是一體壓鑄輕量化的重點(diǎn)區(qū)域。車身結(jié)構(gòu)件、車身加強(qiáng)件、車身覆蓋件共同構(gòu)成汽車框架，其中車身結(jié)構(gòu)件包括前后總成、 A/B/C 柱、左右減震器懸掛部分、左右縱梁、橫梁、上邊梁等零部件，起到支撐承載的作 用，是支撐車體的“骨骼框架”。主流的車身結(jié)構(gòu)件由普通鋼、高強(qiáng)度合金鋼、鋁合金、 鎂合金、合成材料等不同材料組成，鋼的占比較多，鋁用量受到限制主要因?yàn)殇X的焊接性 能較差。零件之間連接方式包括焊接、螺接、膠接、鉚接等拼接方式，焊接方式居多，但 是鋁制零件由于易氧化產(chǎn)生氧化鋁、膨脹系數(shù)大易產(chǎn)生焊接變形，因此鋁制零件不易焊接， 而采用一體壓鑄鋁件可以減少過多的焊接點(diǎn)，從而避開焊接點(diǎn)過多可能產(chǎn)生的問題。

由于車身結(jié)構(gòu)件起到了支撐和抗沖擊的作用，是整車碰撞安全的重要保障，因此在進(jìn)行車 身結(jié)構(gòu)件輕量化的同時(shí)，還需要“因地制宜”，即不同區(qū)域的零部件要求不同，采用的材 料也應(yīng)該有所不同，未來車身結(jié)構(gòu)件的趨勢(shì)是混合材料車身，在力學(xué)性能、輕量化和成本 方面達(dá)成平衡。尤其是車身結(jié)構(gòu)件減重的同時(shí)務(wù)必保障 C-NCAP、C-IASI 涉及的碰撞試 驗(yàn)要求，因此我們認(rèn)為，鋁壓鑄零部件暫時(shí)不會(huì)滲透到前保橫梁、A/B 柱加強(qiáng)板、中央通 道等采用熱成型工藝加工而成的超高強(qiáng)度合金鋼，該部分安全結(jié)構(gòu)件的拉伸屈服強(qiáng)度需要 高達(dá) 1000-1250Mpa。

底盤結(jié)構(gòu)件：底盤結(jié)構(gòu)件占汽車整備質(zhì)量的 27%，承載了 70%的車體重量，是簧下質(zhì)量 （懸掛系統(tǒng)中的彈性元件支撐的零部件，包括副車架、車輪、彈簧、減震器等）的重要組 成部分。汽車簧下質(zhì)量越小，則地面給予汽車的運(yùn)動(dòng)慣性反饋更小，讓汽車懸掛擁有更好 的動(dòng)態(tài)相應(yīng)和操縱性能，因此簧下質(zhì)量一直是汽車輕量化的重要區(qū)域。底盤結(jié)構(gòu)件中前后 副車架、控制臂、輪轂、轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向器殼體等零部件是以鋁合金為主，其中采用鋁壓鑄 工藝的主要有副車架、轉(zhuǎn)向器殼體等零部件。（報(bào)告來源：未來智庫）

二、新勢(shì)力如火如荼，自主合資陸續(xù)跟進(jìn)一體壓鑄布局

2.1、特斯拉開創(chuàng)“化零為整”先河，造車新勢(shì)力形成示范效應(yīng)

2020 年 9 月，特斯拉即計(jì)劃在 Model Y 上采用一體壓鑄后底板，2021 年 3 月，Model Y 后底板的量產(chǎn)替代了傳統(tǒng)沖壓焊接的工藝，使用 6000T 大型壓鑄單元進(jìn)行壓鑄成型，原 先的 70 多個(gè)零部件拼焊組成的后底板精簡(jiǎn)至 2 塊零部件，車輛后部基本重量減輕了 30%， 制造成本降低了 40%。采用一體壓鑄的后底板和傳統(tǒng)沖壓焊接后底板相比具備以下優(yōu)勢(shì)：

（1） 成本經(jīng)濟(jì)性提升：以 B 級(jí)車為例，假設(shè)鋼制白車身的質(zhì)量在 300-400kg 左右，鋁 材料代替鋼材料可以減輕重量 30-40%，即 180-280kg 左右（測(cè)算依據(jù)及假設(shè)：鋼密度 7.85g/cm3，鋁密度 2.7g/cm3，假設(shè) 1.5 體積的鋁與 1 體積的鋼力學(xué)性能 相似，因此同等性能下鋁的用量雖然更多，但是重量更低，以實(shí)現(xiàn)輕量化）。我們 假設(shè)85%的良品率可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)更高的毛利率，假設(shè)定價(jià)和成本分別為50元/kg、 35 元/kg，因此預(yù)估全鋁壓鑄車身成本價(jià)格在 6300-9800 元之間。同級(jí)別的鋼制 車身基于 300-400kg 的重量以及 18 元/kg 的成本價(jià)格，鋼制車身沖壓焊接成本在 5400-7200 元之間，因此全鋁壓鑄車身可以做到和鋼制車身平價(jià)的水平，可以兼 顧輕量化和成本因素。除了直接材料成本，單位零件的制造費(fèi)用也將得到較大的 改善，由于壓力機(jī)、焊接設(shè)備的減少，單位鑄造零件去替代沖壓焊接組合零件將 實(shí)現(xiàn) 30-50%左右制造費(fèi)用的改進(jìn)。

（2） 生產(chǎn)節(jié)拍優(yōu)化和工藝流程簡(jiǎn)化：車身和底盤結(jié)構(gòu)件的制造流程和工時(shí)將通過一體 成型得到較好的優(yōu)化，Model Y 后底板工藝的切換將從 1-2 小時(shí)的工時(shí)減少到 3-5 分鐘。壓鑄機(jī)設(shè)置單獨(dú)工位，只需要設(shè)置中轉(zhuǎn)倉庫就可以滿足單臺(tái)設(shè)備全天 24h 無休，假設(shè) 120s 的節(jié)拍，全年的產(chǎn)能將達(dá)到 10 萬件以上（考慮到良品率和模具 換修）。另外一體成型由于產(chǎn)品氣密性較好，因此免去了白車身涂膠的過程，人工 成本和制造費(fèi)用得到有效精簡(jiǎn)。

（3） 產(chǎn)品復(fù)雜度降低：采用一體壓鑄的 Model Y 后底板，焊點(diǎn)由 700-800 個(gè)減少到了 50 個(gè)。通過減少散件數(shù)量，使得產(chǎn)品總成的復(fù)雜度得到大幅簡(jiǎn)化，優(yōu)化散件供應(yīng) 鏈環(huán)節(jié)，優(yōu)化物流運(yùn)輸環(huán)節(jié)，縮短了材料到總成，總成到產(chǎn)品的半徑。

（4） 材料利用率提高：壓鑄熔煉材料可以反復(fù)利用，回收鋁產(chǎn)業(yè)較為成熟，鋁壓鑄的 材料利用率達(dá) 90%，遠(yuǎn)高于沖壓焊接的 60%-70%。

特斯拉計(jì)劃在電動(dòng)皮卡 Cybertruck 的生產(chǎn)過程中采用鎖模力達(dá)到 8000T 的 Giga Press 壓鑄設(shè)備生產(chǎn)相關(guān)結(jié)構(gòu)件，設(shè)備從 IDRA 采購，目標(biāo)產(chǎn)品也是后車身底板。特斯拉的 Cybertruck 將在 Giga Texas 工廠生產(chǎn)，Cybertruck 和傳統(tǒng)的非承載式皮卡略有不同，其 車身是外骨骼架構(gòu)（Exoskeleton），是由 30X 系列冷軋不銹鋼制成一體式外殼，但大型車 身底部零件仍需要壓鑄成一體式，以加速生產(chǎn)節(jié)拍和簡(jiǎn)化生產(chǎn)復(fù)雜度。對(duì)于長(zhǎng)期規(guī)劃，特 斯拉計(jì)劃將整個(gè)下車體總成進(jìn)行一體壓鑄，包括后底板總成、前艙總成、前底板總成、中 底板總成、后圍總成等，一體壓鑄后較原先布局減少約 370 個(gè)部件，重量降低 10%，續(xù) 航里程提升 14%，并大幅度提升生產(chǎn)制造效率。我們認(rèn)為整個(gè)下車體總成由于投影面積很 大，中短期內(nèi)設(shè)備鎖模力、模具設(shè)計(jì)能力還不能滿足生產(chǎn)條件，因此不會(huì)很快被一體壓鑄 替代，實(shí)現(xiàn)的過程可能從前底板、后底板、中底板各個(gè)總成件分部逐步擴(kuò)展。

特斯拉一體壓鑄在輕量化、成本、生產(chǎn)效率的優(yōu)勢(shì)，也吸引著眾多國(guó)內(nèi)外車企的跟進(jìn)。造 車新勢(shì)力與特斯拉有很多相似的地方，沒有很重的平臺(tái)架構(gòu)規(guī)模包袱，產(chǎn)線優(yōu)化的空間較 大，亟待快速轉(zhuǎn)型。因此國(guó)內(nèi)包括蔚來、小鵬、理想、華人運(yùn)通等新勢(shì)力車企陸續(xù)跟進(jìn)；國(guó)外奔馳、沃爾沃也相繼布局一體壓鑄，市場(chǎng)空間有望進(jìn)一步打開。

2.2、傳統(tǒng)品牌陸續(xù)跟進(jìn)一體壓鑄

沃爾沃：沃爾沃于 22 年 2 月 8 日宣布將投資 100 億克朗（約 70 億元人民幣）對(duì) Torslanda 工廠進(jìn)行改造升級(jí)，其中較為關(guān)鍵的一項(xiàng)改造是引入大型鋁制底盤結(jié)構(gòu)件的一體化壓鑄工 藝，通過 8000T 一體壓鑄設(shè)備壓鑄后底板。傳統(tǒng)的底盤制造過程需要幾十個(gè)零部件的拼 焊，涉及到不同供應(yīng)商的詢價(jià)定點(diǎn)、開模設(shè)計(jì)、模具生產(chǎn)、產(chǎn)品沖壓焊接、物流運(yùn)輸，每 一次技術(shù)更改或者年度改款需要對(duì)幾十個(gè)零部件進(jìn)行修模等投入，而一體壓鑄可以針對(duì)不 同的三電系統(tǒng)適配一次模具的調(diào)整，雖然前期廠房改造投入較大，但是有助于降低制造復(fù) 雜度，提升靈活性。

奧迪：奧迪是首先推出全鋁車身架構(gòu)的車企，奧迪 A8 鋁合金框架 ASF（Aluminum Space Frame）主要由約 22%的擠壓成型鋁合金件、35%的液壓成型鋁板材、35%的高真空壓鑄 件、8%的強(qiáng)化鋼合金件，通過激光焊接和沖鉆鉚接拼接而成，白車身重量?jī)H為 241kg， 相較于鋼質(zhì)車身減重 40%，并在鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提升了 25%的抗扭強(qiáng)度。

奔馳：奔馳 C 級(jí)第五代車型 W205 白車身重量約 362kg，白車身骨架質(zhì)量 293kg，輕量化 系數(shù)僅為 2.26，車型尺寸相較于 W204 上一代產(chǎn)品有所增加，但是減重 71.4kg，其輕量 化主要是因?yàn)殇X合金材料和壓鑄工藝的應(yīng)用。以減震器支座為例，W205 采用了鑄造鋁合 金，實(shí)現(xiàn)輕量化的同時(shí)，整車扭轉(zhuǎn)剛度同步提升。由于整體白車身采用了 25%的鋁合金材 料，所以其零件連接有別于鋼制車身，多采用膠接和鉚接，優(yōu)勢(shì)是提升了整車的強(qiáng)度、NVH 等性能水平，但是缺點(diǎn)是拼接點(diǎn)過多。因此一體壓鑄能夠既滿足車身輕量化的需求，又能 規(guī)避鋁-鋁的拼接問題。2021 年 6 月，戴姆勒集團(tuán)注冊(cè) BIONICAST 商標(biāo)，適用于設(shè)計(jì)車 輛結(jié)構(gòu)鑄件，目標(biāo)在后底板、減震器圓拱、擋風(fēng)玻璃雨刷器支架等零部件上實(shí)現(xiàn)替代，減 輕 15%到 20%的部件重量。

2.3、一體壓鑄市場(chǎng)空間廣闊，利好壓鑄機(jī)、材料、產(chǎn)品供應(yīng)商產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)

汽車輕量化趨勢(shì)下，一體壓鑄市場(chǎng)空間廣闊，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈主要由壓鑄機(jī)設(shè)備、鋁合金材料、 壓鑄產(chǎn)品供應(yīng)商、模具等環(huán)節(jié)組成，市場(chǎng)空間廣闊。本報(bào)告只分析產(chǎn)品端對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)空間， 目前市場(chǎng)批量一體壓鑄零部件僅有特斯拉 Model Y 一款車型，根據(jù) 2021 年 Model Y 總銷 量 20 萬輛計(jì)算，我們假定單車一體壓鑄零件的價(jià)值量為 2000 元，國(guó)內(nèi)一體壓鑄市場(chǎng)總 規(guī)模為 4 億元。隨著新勢(shì)力的引領(lǐng)和自主/合資品牌的跟進(jìn)，市場(chǎng)將同步發(fā)生兩種邊際變 化：

1）量的提升。一體壓鑄有望從新勢(shì)力拓展到自主品牌，繼而拓展到合資品牌；從電動(dòng)車 拓展到燃油車；從單款車型項(xiàng)目拓展到同平臺(tái)車型，發(fā)揮出同平臺(tái)一體壓鑄產(chǎn)品的優(yōu) 勢(shì)，有效攤銷壓鑄零件的制造成本。我們預(yù)計(jì) 2025 年一體壓鑄的滲透率將超過 10%， 2030 年滲透率超過 30%。

2）價(jià)的提升。隨著一體壓鑄工藝的成熟，一體壓鑄產(chǎn)品將從后底板產(chǎn)品拓展到前艙、中 底板、電池托盤等相關(guān)零部件，單車價(jià)值量從 2000 元快速提升至大幾千元甚至一萬 元，我們預(yù)計(jì) 2025 年單個(gè)車型項(xiàng)目一體壓鑄零部件將包括后底板、前底板、中底板、 電池托盤等零部件，單車價(jià)值量 6000-8000 元。

根據(jù)國(guó)內(nèi)乘用車產(chǎn)量、單車用鋁量、壓鑄合金占汽車用鋁量比例計(jì)算出國(guó)內(nèi)汽車壓鑄總產(chǎn) 量，根據(jù)鋁合金行業(yè)平均單價(jià)和一體壓鑄滲透率，計(jì)算出一體壓鑄的市場(chǎng)規(guī)模。我們預(yù)計(jì) 2025 年一體壓鑄市場(chǎng)規(guī)模或達(dá)到 135 億元，2030 年一體壓鑄市場(chǎng)規(guī)模有望突破千億， 2021-2030 年 CAGR 達(dá)到 83%：

（1） 乘用車產(chǎn)量：根據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù)，2021 年乘用車產(chǎn)量 2140 萬輛，預(yù)計(jì) 2022 年產(chǎn) 量 2300 萬輛，2023-2030 年乘用車產(chǎn)量增速參照國(guó)內(nèi) GDP 增速中樞定義為 5%。

（2） 單車用鋁量：?jiǎn)诬囉娩X量參考華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2020-2025 年中國(guó)鋁壓鑄 行業(yè)市場(chǎng)前景預(yù)測(cè)及投資戰(zhàn)略研究報(bào)告》，根據(jù)燃油車和電動(dòng)車的比例計(jì)算平均單 車用鋁量。

（3） 國(guó)內(nèi)壓鑄總產(chǎn)量：參考中國(guó)鑄造業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)。

（4） 壓鑄合金占汽車用鋁比例：參考?jí)鸿T雜志，車用鋁合金有壓鑄、擠壓和壓延三種 工藝。其中，壓鑄件占比最高，達(dá)到 80%左右，擠壓件和壓延件占比約 10%。

（5） 鋁合金鑄件平均售價(jià)：汽車鋁合金鑄件受到鋁價(jià)影響較大，一般季度性進(jìn)行調(diào)節(jié) 補(bǔ)差，我們假設(shè)平均售價(jià)為 4.5 萬元/噸的中樞價(jià)格。

（6） 一體壓鑄滲透率：2021 年僅有特斯拉 Model Y 一款車型，我們預(yù)計(jì) 2022 年-2030 年行業(yè)滲透將從特斯拉出發(fā)，拓展至新勢(shì)力和自主/合資品牌。我們預(yù)計(jì) 2025 年 滲透率超過 10%，2030 年超過 30%。

三、設(shè)備+模具+材料+工藝，鑄就高技術(shù)壁壘，行業(yè)“領(lǐng)頭羊”布局全面

3.1、技術(shù)壁壘：設(shè)備+模具+材料+工藝

3.1.1、大型壓鑄設(shè)備單元是一體壓鑄的前提

高壓鑄造實(shí)質(zhì)就是在高壓（幾千至幾萬 kPa）、高溫、高流速（充填速度 10-50m/s，甚至 高達(dá) 100m/s）的作用下，將熔煉后的液態(tài)金屬或者半固態(tài)金屬壓射到模具型腔，通過冷 卻凝固成型。傳統(tǒng)的汽車壓鑄件一般需要 1000-4000T 的區(qū)間，鎖模力在 10000-40000N 范圍內(nèi)，越大的鎖模力能夠?qū)①N合的模具鎖死，從而保證模具型腔高壓下的合模穩(wěn)定性。一體壓鑄車身/底盤結(jié)構(gòu)件由于投影面積較大，有更多的中空、異形結(jié)構(gòu)，因此需要更大 噸位的壓鑄單元，以后底板、前艙、電池托盤等大型總成件為例，壓鑄單元需要達(dá)到 6000T 以上。除了更大的鎖模力，一體壓鑄對(duì)于壓射量、溫度控制等方面提出了更嚴(yán)格的要求。

高壓壓鑄因?yàn)槠涓邷?、高壓、高流速的問題具備以下技術(shù)難點(diǎn)和問題，技術(shù)壁壘較高：

（1） 孔隙率缺陷：壓鑄零部件總成多為復(fù)雜的中空異形結(jié)構(gòu)，同一個(gè)零件的壁厚變化 較多，因此熔融狀態(tài)快速流動(dòng)的金屬液在沖型過程中可能無法很好地填充，容易 在邊角結(jié)構(gòu)處產(chǎn)生表面質(zhì)量缺陷。

（2） 氣泡問題：由于壓室、型腔、澆注等與大氣連通，壓鑄過程中卷入氣體、金屬液 析出氣體、脫模劑分解產(chǎn)生的氣體等均會(huì)導(dǎo)致氣泡問題，從而影響產(chǎn)品的良品率。因此壓鑄設(shè)備的排氣設(shè)計(jì)、模具的排氣結(jié)構(gòu)、型腔的真空度、生產(chǎn)過程中的工藝 控制成為了高壓壓鑄的重要環(huán)節(jié)。

（3） 熱處理和冷卻問題：壓鑄件通過壓鑄成型之后，需要通過熱處理工藝，使得零件 得到更好的力學(xué)性能，更穩(wěn)定的組織和尺寸，更耐腐蝕的材料性能。零部件熱脹 冷縮，因此可能產(chǎn)生材料變形以及表面質(zhì)量缺陷，汽車結(jié)構(gòu)件動(dòng)態(tài)下處于交變應(yīng) 力和振動(dòng)的工況下，因此一旦產(chǎn)生表面質(zhì)量缺陷，會(huì)出現(xiàn)線性發(fā)展，對(duì)于車身安 全是致命問題。

（4） 模具損耗問題：高壓壓鑄高速的金屬液壓射，對(duì)于模具的破壞性較強(qiáng)。

3.1.2、免熱處理材料是一體壓鑄的最佳選擇

我們假設(shè) 1.5 體積的鋁與 1 體積的鋼力學(xué)性能相似，使用鋁制零件可以在不犧牲安全性能 的情況下將車輛重量減輕多達(dá) 50%。鋁的延展性，耐用性和輕便性也使其成為電子消費(fèi)品、 飛機(jī)、汽車的流行材料。低壓壓鑄的零部件需要根據(jù)力學(xué)性能要求進(jìn)行必要的熱處理，但 是大型一體壓鑄結(jié)構(gòu)件無法對(duì)單獨(dú)的部位進(jìn)行熱處理，熱處理產(chǎn)生的表面質(zhì)量缺陷對(duì)于車 身結(jié)構(gòu)件來說也是致命的影響，在振動(dòng)和交變應(yīng)力的工況下，容易產(chǎn)生線性發(fā)展。因此， 免熱處理材料成為各家壓鑄公司的最佳選擇。

3.1.3、制造工藝是決定一體壓鑄良品率的核心因素

輕量化設(shè)計(jì)與制造工藝是密切相關(guān)的，鑄造工藝可以方便地實(shí)現(xiàn)中空異形結(jié)構(gòu)，同時(shí)輔以 合金增強(qiáng)力學(xué)性能，因此從設(shè)備溫度曲線控制到模具選擇，從模具設(shè)計(jì)到模具制造，從熔 煉壓鑄到精密機(jī)加工，每個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)于壓鑄供應(yīng)商來說都需要長(zhǎng)期的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)積累。技術(shù)經(jīng) 驗(yàn)的積累最終反饋到的就是批量階段良品率的提升。目前傳統(tǒng) 4400T 以下的壓鑄零部件， 良品率中樞為 95%以上，而一體壓鑄零部件由于批量產(chǎn)量比較少，目前還沒有比較成熟的 良品率數(shù)據(jù)，因此，行業(yè)壓鑄龍頭有望率先開始進(jìn)入小批量生產(chǎn)，率先跑通良品率。

3.2、行業(yè)格局：行業(yè)龍頭布局全面，具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)

我們認(rèn)為大多數(shù)主機(jī)廠不會(huì)采用特斯拉的自供方案，而傾向于選擇第三方供應(yīng)的方案，因 此第三方供應(yīng)商龍頭將迎來新契機(jī)。如果主機(jī)廠自行壓鑄結(jié)構(gòu)件，則只能配套自己的車型 產(chǎn)品，無法兼顧產(chǎn)量和運(yùn)營(yíng)成本，在應(yīng)對(duì)供應(yīng)鏈變化帶來的生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)整時(shí)也會(huì)捉襟見肘， 而壓鑄設(shè)備、廠房搭建均為重資產(chǎn)投入，一旦產(chǎn)能無法兼顧，則單臺(tái)產(chǎn)值將不達(dá)預(yù)期。而 第三方供應(yīng)商可以實(shí)現(xiàn)模具的更換適用于不同車型產(chǎn)品的生產(chǎn)，從而使得設(shè)備利用率提升， 降低邊際生產(chǎn)成本。以一套 6800T 設(shè)備為例，我們假設(shè)年產(chǎn)量約 10 萬件，且需要保證全 天運(yùn)營(yíng)以及批量階段 80-85%的良品率，才能實(shí)現(xiàn) 25-30%的毛利率，從而兼顧運(yùn)營(yíng)成本和 年產(chǎn)值。

國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)鋁壓鑄龍頭企業(yè)的營(yíng)收中樞為 30 億元左右，良品率基本均在 90%以上，差異性 較小，集中度較低。國(guó)內(nèi)壓鑄企業(yè)約 6000 家，但是絕大部分企業(yè)規(guī)模比較小，頭部壓鑄 公司主要為廣東鴻圖、愛柯迪、文燦股份、派生科技、旭升股份等。隨著壓鑄設(shè)備噸位提 升、大型模具精度真空度技術(shù)的成熟以及免熱處理合金材料的專利落地，大型精密壓鑄逐 步構(gòu)建了技術(shù)、資金、客戶資源的多重護(hù)城河，高壓壓鑄尤其在設(shè)備+模具+材料+工藝形 成了較高的技術(shù)壁壘。行業(yè)龍頭如文燦股份、廣東鴻圖、愛柯迪全面布局相關(guān)領(lǐng)域搶占先 機(jī)，有望拓展一體壓鑄下游客戶，開始小批量提升良率的過程并實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，一旦形成 規(guī)模效應(yīng)，行業(yè)集中度將得以提升。鋁壓鑄營(yíng)收體量方面廣東鴻圖具備優(yōu)勢(shì)；毛利率、凈 利率等方面愛柯迪具備優(yōu)勢(shì)；量產(chǎn)進(jìn)度與客戶拓展方面文燦股份具備優(yōu)勢(shì)，首先綁定量產(chǎn) 客戶。（報(bào)告來源：未來智庫）

3.2.1、廣東鴻圖：國(guó)內(nèi)鋁壓鑄龍頭，在手一體壓鑄試制訂單充沛

公司是鋁合金壓鑄件龍頭企業(yè)，22 年多個(gè)業(yè)務(wù)板塊得到邊際改善。公司主要有四大業(yè)務(wù) 板塊（精密鋁合金壓鑄件業(yè)務(wù)、汽車內(nèi)外飾件業(yè)務(wù)、專用車業(yè)務(wù)、投資業(yè)務(wù)），其中對(duì)于 專用車業(yè)務(wù)，公司公告掛牌轉(zhuǎn)讓廣東寶龍汽車有限公司，此次股權(quán)轉(zhuǎn)讓預(yù)計(jì)可增加約 7000 萬元公司合并口徑的歸母凈利潤(rùn)。

公司在設(shè)備、材料、模具、工藝等環(huán)節(jié)具備優(yōu)勢(shì)，目前已為多家下游客戶開發(fā)試制一體壓 鑄結(jié)構(gòu)件，有望迅速達(dá)成一體壓鑄量產(chǎn)能力。2022 年 1 月 17 日，公司首個(gè)一體化鋁合金 壓鑄結(jié)構(gòu)件試制成功，采用的是 6800T 壓鑄單元，目前處于提升良品率和生產(chǎn)節(jié)拍的關(guān)鍵 時(shí)期。設(shè)備方面公司與力勁集團(tuán)達(dá)成批量采購協(xié)議，總共簽訂了 8 臺(tái)包括 12000T 噸位壓 鑄機(jī)在內(nèi)的大型壓鑄島，強(qiáng)勢(shì)進(jìn)入一體壓鑄領(lǐng)域。目前公司已為多款車型項(xiàng)目提供大型一 體壓鑄的試制開發(fā)技術(shù)服務(wù)，主要產(chǎn)品包括后底板、前艙和電池托盤，后續(xù)有望從開發(fā)供 應(yīng)商轉(zhuǎn)成批量供應(yīng)商。

3.2.2、文燦股份：國(guó)內(nèi)一體壓鑄先行軍，加快訂單步伐

公司主營(yíng)汽車鋁合金精密鑄件產(chǎn)品，營(yíng)收占比在 90%以上，主要應(yīng)用于燃油車、新能源車 的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、變速箱系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)以及車身結(jié)構(gòu)件。2020 年公司收購法國(guó)百煉集團(tuán)， 完善重力鑄造工藝能力、擴(kuò)大營(yíng)收規(guī)模的同時(shí)進(jìn)行了產(chǎn)品和客戶的拓寬，公司已經(jīng)在蔚來、 大眾、奔馳等既有客戶的基礎(chǔ)上拓展了華為/賽力斯、理想汽車等新勢(shì)力客戶。

公司是國(guó)內(nèi)首個(gè)獲得大型一體壓鑄后底板項(xiàng)目定點(diǎn)的壓鑄企業(yè)，從量產(chǎn)確定性和速度上看， 公司量產(chǎn)進(jìn)度最快，放量確定性強(qiáng)。公司 21 年 5 月與力勁科技簽署《戰(zhàn)略合作協(xié)議》，購 置包括 6000T、9000T 的 7 臺(tái)大型設(shè)備。公司于 21 年獲得首個(gè)一體壓鑄后底板項(xiàng)目定點(diǎn)， 11 月 6000T 壓鑄島試模成功，一體壓鑄后底板產(chǎn)品成功下線，進(jìn)入提升良率的快速通道， 并有望持續(xù)突破更多量產(chǎn)項(xiàng)目。

3.2.3、愛柯迪：中小零部件壓鑄龍頭，強(qiáng)勢(shì)進(jìn)入大型一體壓鑄領(lǐng)域

公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)從中小零部件（雨刮系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等）向大型結(jié)構(gòu)件轉(zhuǎn)型。小 型零部件具有品類多、客戶多、批次更新快的特點(diǎn)，因此公司在精益管理、高效制造等方 面具備優(yōu)勢(shì)。公司于 2022 年 2 月與安徽含山經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)管委會(huì)簽署《投資協(xié)議書》，目標(biāo) 建設(shè)新能源汽車三電系統(tǒng)零部件及汽車結(jié)構(gòu)件智能制造項(xiàng)目，通過項(xiàng)目的擴(kuò)張，有利于公 司就近供應(yīng)產(chǎn)品，降低運(yùn)輸成本，拓展新客戶，擴(kuò)大營(yíng)收規(guī)模。一體壓鑄方面，公司掌握 高壓真空壓鑄工藝，并計(jì)劃購置 45 臺(tái)壓鑄機(jī)，包括 2 臺(tái) 6100T 和 2 臺(tái) 8400T 的設(shè)備，穩(wěn) 步推進(jìn)中大型零部件一體壓鑄。

審核編輯 ：李倩