一、一體化壓鑄將成為新能源汽車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)
一體化壓鑄的定義:一體化壓鑄是將汽車(chē)部件的鑄鋁化及集成化。其工藝特點(diǎn)是通過(guò)大噸位壓鑄機(jī)制造大型鋁制零部件，主要指汽車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)件一體化加工，將原本設(shè)計(jì)中多個(gè)單獨(dú)、分散的小件經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)高度集成，再利用壓鑄機(jī)進(jìn)行一次成型壓鑄成完整零件(省略焊接及組裝流程)。此外，新能源車(chē)三電系統(tǒng)等多合一殼體也引入一體化壓鑄技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)集成制造。大型一體化壓鑄主要適用于乘用車(chē)下車(chē)身，包括后地板、前地板及前機(jī)艙、電池蓋以及白車(chē)身等。 新能源汽車(chē)帶來(lái)了一體化壓鑄市場(chǎng)的強(qiáng)勁需求，以特斯拉為引領(lǐng)，新勢(shì)力造車(chē)企業(yè)跟進(jìn)，傳統(tǒng)汽車(chē)制造企業(yè)轉(zhuǎn)型，為未來(lái)的一體化壓鑄市場(chǎng)帶來(lái)了想像空間。 當(dāng)前一體化壓鑄變革主要應(yīng)用于新能源汽車(chē)車(chē)型開(kāi)發(fā)，其中造車(chē)新勢(shì)力功不可沒(méi)。特斯拉率先采用一體化技術(shù)，蔚來(lái)、小鵬、理想、小米、高合緊隨特斯拉布局一體化壓鑄。 傳統(tǒng)“沖壓+焊接”模式是傳統(tǒng)造車(chē)企業(yè)制造的主流，其切換速度仍比新能源車(chē)企業(yè)慢，做出樣件要耗時(shí)半年以上。2022年2月沃爾沃是第一家公告擬投資一體式壓鑄工藝的傳統(tǒng)車(chē)企。其后大眾汽車(chē)3月表示，已在德國(guó)沃爾夫斯堡-瓦爾梅瑙其主要工廠附近建立一個(gè)新生產(chǎn)基地，將引入一體化壓鑄工藝。國(guó)內(nèi)主流汽車(chē)廠一汽、長(zhǎng)安、吉利、長(zhǎng)城也在積極布局一體壓鑄，預(yù)計(jì)今年可完成樣件生產(chǎn)。
目前可以量產(chǎn)的一體化車(chē)身部件是特斯拉。其后地板率先量產(chǎn)，前艙體緊隨其后，降本增效顯著。特斯拉是目前唯一實(shí)現(xiàn)后底板一體化壓鑄量產(chǎn)的主車(chē)廠。2020年9月22日，馬斯克在特斯拉電池日發(fā)布會(huì)上介紹稱(chēng)Mode1 Y將采用一體式壓鑄后地板總成，鑄造零件可以從此前的70個(gè)簡(jiǎn)化到2個(gè)，未來(lái)可能會(huì)合為1件。車(chē)身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和輕量化得到大幅優(yōu)化，同時(shí)還減少近1000次的焊接工序，節(jié)省約20%的生產(chǎn)成本。 后地板率先一體化壓鑄原因主要有以下幾方面，1)后地板碰撞受損的幾率小，安全性能要求相對(duì)其他下車(chē)體稍低;2)6000T大型壓鑄機(jī)可以滿足后地板制造條件，更大零部件設(shè)備正在研發(fā);3)一體化壓鑄后地板較傳統(tǒng)焊接工藝剛性更優(yōu)，可更好兼顧底盤(pán)操縱性能。 國(guó)內(nèi)新勢(shì)力一體壓鑄布局中，蔚來(lái)汽車(chē)量產(chǎn)在即，小鵬汽車(chē)完成打樣，理想汽車(chē)完成打樣，小米汽車(chē)完成一體化壓鑄設(shè)備采購(gòu)。 傳統(tǒng)汽車(chē)企業(yè)中的吉利汽車(chē)完成一體化壓鑄設(shè)備采購(gòu)，長(zhǎng)安汽車(chē)、一汽正在進(jìn)行一體化壓鑄設(shè)備采購(gòu)前的準(zhǔn)備工作。 蔚來(lái)汽車(chē)布局一體化壓鑄。2021年10月18日，蔚來(lái)宣布成功驗(yàn)證開(kāi)發(fā)了可用于制造大型壓鑄件的免熱處理材料，全新材料將會(huì)應(yīng)用在蔚來(lái)第二代平臺(tái)車(chē)型上，12月18日，蔚來(lái)在NIODay上發(fā)布，全新車(chē)型ET5的車(chē)身后地板相關(guān)部件將采用一體式鑄造成型，使車(chē)身后地板重量降低30%，同時(shí)后備箱空間增加11L。 小鵬汽車(chē)布局一體化壓鑄。武漢工廠加入了一體化壓鑄工藝車(chē)間，武漢工廠將引進(jìn)二套(條)以上超大型壓鑄島及自動(dòng)化生產(chǎn)線。1月18日，小鵬宣布與廣東鴻圖簽約12000噸超級(jí)智能壓鑄單元，以及新能源汽車(chē) 一體化前艙總成、一體化后地板總成和一體化電池托盤(pán)等關(guān)鍵和核心輕量化部件等項(xiàng)目。
輕量化及提效降本需求推動(dòng)一體化壓鑄
減重:特斯拉計(jì)劃用2-3個(gè)大型壓鑄件替代原先370個(gè)零件組成的下車(chē)體總成，重量將降低30%。 降本:特斯拉后地板替換的成本下降在20%左右。實(shí)現(xiàn)下車(chē)身一體化后，制造成本下降40%。 提效:采用了一體式壓鑄后地板總成的Mode1 Y，用1-2件大型壓鑄件替換了原來(lái)的70個(gè)零件，焊點(diǎn)大約由700-800個(gè)減少到50個(gè)。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)在廠內(nèi)直接供貨。
二、產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)空間與格局分析
隨著一體化壓鑄技術(shù)的成熟，前機(jī)艙、前地板、后地板、上車(chē)身結(jié)構(gòu)件均實(shí)現(xiàn)一體化壓鑄，需要2臺(tái)6000t、1臺(tái)9000t、1臺(tái)12000t壓機(jī)，單車(chē)價(jià)值量12200元;2)全球乘用車(chē)銷(xiāo)量達(dá)到10000萬(wàn)輛，中國(guó)乘用車(chē)銷(xiāo)量達(dá)3000萬(wàn)輛，一體化壓鑄滲透率50%;3)壓鑄機(jī)規(guī)劃產(chǎn)能10萬(wàn)套/臺(tái)，產(chǎn)能利用率70%，良率90%，設(shè)備更換周期10年，6000、9000、12000t壓鑄單元價(jià)格分別為5000、7500、10000萬(wàn)元;4)免熱處理鋁合金單價(jià)18元/kg;5)模具一年更換一次，6000t、9000t、12000t壓鑄機(jī)對(duì)應(yīng)模具單價(jià)分別為500、600、700萬(wàn)元。
預(yù)計(jì)到2025年，一體化壓鑄車(chē)身結(jié)構(gòu)件市場(chǎng)空間分別有望達(dá)到376.7億元，復(fù)合增長(zhǎng)率160%;大型壓鑄機(jī)市場(chǎng)空間分別有望達(dá)到50億元，復(fù)合增長(zhǎng)率90%;免熱處理鋁合金材料市場(chǎng)空間有望達(dá)到161.3億元，復(fù)合增長(zhǎng)率139%;模具市場(chǎng)空間有望達(dá)到10.9億元，復(fù)合增長(zhǎng)率131%。產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)均有翻倍及以上的增速，其中一體化壓鑄車(chē)身結(jié)構(gòu)件增速最快。 單車(chē)價(jià)值量按1)前機(jī)艙2200元、前地板3500元、后地板2000元;2)2023年前機(jī)艙實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，2024年中地板實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。 未業(yè)，一體化壓鑄車(chē)身結(jié)構(gòu)件市場(chǎng)全球及中國(guó)市場(chǎng)空間分別有望達(dá)到6100和1830億元;大型壓鑄單元全球及中國(guó)市場(chǎng)空間分別有望達(dá)到218.3和65.5億元;免熱處理鋁合金材料全球及中國(guó)市場(chǎng)空間有望達(dá)到2500和750億元;模具全球及中國(guó)市場(chǎng)空間有望達(dá)到182.5和54.8億元。
大噸位壓鑄機(jī)格局分析
大型壓鑄機(jī)主要玩家有老牌瑞士廠商布勒、國(guó)內(nèi)上市公司龍頭力勁科技、伊之密，以及海天集團(tuán)子公司海天金屬等。瑞士布勒、中國(guó)力勁以及海天是目前具備規(guī)模量產(chǎn)6000噸以上大型壓鑄機(jī)的制造商。
力勁科技及子公司意德拉率先量產(chǎn)6000t壓鑄機(jī)并供貨特斯拉。根據(jù)意德拉官網(wǎng)產(chǎn)品介紹，在合模力、壓射力、模板 尺寸、射料量上均有明顯突破。2021年力勁發(fā)布9000噸大型壓鑄機(jī)，將壓鑄機(jī)的噸位再向前推進(jìn)一步。12000t壓機(jī)正在與廣東鴻圖等公司合作研發(fā)。布勒在21年初發(fā)布6100t壓鑄機(jī)，預(yù)計(jì)在2022年發(fā)布9000t壓鑄機(jī);海天金屬8800t壓鑄機(jī)也已完工交付美利信。
一體化壓鑄鋁合金材料格局分析
國(guó)內(nèi)一體化壓鑄鋁合金材料格局是國(guó)外技術(shù)領(lǐng)先，國(guó)內(nèi)迅速跟進(jìn)。 1985年，在德國(guó)漢諾威展會(huì)上，兩名身材苗條的女子毫不費(fèi)力地舉起了奧迪100的全鋁車(chē)身，推開(kāi)了車(chē)身輕量化的第一道任意門(mén)。在此之前，鋁合金主要是用在航空領(lǐng)域，它的成分一度被德國(guó)視為國(guó)家機(jī)密，之后才慢慢走入了汽車(chē)領(lǐng)域。相比于傳統(tǒng)的低碳鐵，鋁合金要輕三分之一，伸縮性和可塑性更好，能夠在發(fā)生碰撞的時(shí)候更好地吸收潰縮(即通過(guò)變形分散碰撞動(dòng)能)。
然而，一種新材料想要被量產(chǎn)車(chē)所接納，只是性能出色還不夠，換了新的材料就需要新的工藝或者結(jié)構(gòu)，只有三者配合默契才能實(shí)現(xiàn)“質(zhì)量-成本-性能”之間的平衡。 對(duì)于傳統(tǒng)鋁合金而言，熱處理是保障壓鑄零部件機(jī)械性能的必備手段，熱處理過(guò)程易引起汽車(chē)零部件尺寸變形及表面缺陷，由于一體化壓鑄零部件較大，因此后期再進(jìn)行熱處理將產(chǎn)生較大程度變形，因此需要使用免熱處理鋁合金材料。
免熱處理鋁合金國(guó)外有美國(guó)鋁業(yè)、德國(guó)萊茵公司，國(guó)內(nèi)有立中集團(tuán)、帥翼馳、上海交大等，具體見(jiàn)上表。
一體壓鑄模具格局分析
國(guó)內(nèi)一體壓鑄模具目前主流趨勢(shì)是主機(jī)廠與供應(yīng)商合作共進(jìn)。 目前一體化壓鑄車(chē)身結(jié)構(gòu)件模具進(jìn)展較快的主要有:廣州型腔、寧波臻至以及寧波賽維達(dá)。其中廣東型腔已經(jīng)為美利信配套8800t超大型壓鑄機(jī)一體化后地板壓鑄模具，與鴻圖、力勁以及廣東鴻勁簽署了《12000噸超級(jí)智能壓鑄單元聯(lián)合研發(fā)合作協(xié)議》，共同就12000T(噸)超級(jí)智能壓鑄單元開(kāi)發(fā)項(xiàng)目開(kāi)展合作。寧波臻至模具為寧波海威開(kāi)發(fā)了前艙體一體壓鑄模具。寧波賽維達(dá)為特斯拉、拓普開(kāi)發(fā)了車(chē)身一體壓鑄模具。
國(guó)內(nèi)一體壓鑄企業(yè)未來(lái)格局分析
國(guó)內(nèi)一體壓鑄企業(yè)初期格局將以整車(chē)廠自制和外部壓鑄企業(yè)供應(yīng)并存。
特斯拉率先采用一體化技術(shù)，蔚來(lái)、小鵬、理想緊隨特斯拉布局一體化壓鑄，傳統(tǒng)主機(jī)廠中如吉利、大眾、沃爾沃、比亞迪、長(zhǎng)安等也有相關(guān)入場(chǎng)計(jì)劃。特斯拉后地板、前艙體已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)自制，小鵬汽車(chē)以自制與外部壓鑄企業(yè)供應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。理想和蔚來(lái)或主要依托外部零部件廠商。預(yù)計(jì)中期格局會(huì)因重資產(chǎn)低周轉(zhuǎn)屬性導(dǎo)致外部一級(jí)供應(yīng)壓鑄企業(yè)主導(dǎo)更占優(yōu)。 長(zhǎng)期來(lái)看，一體化壓鑄屬于重資產(chǎn)的領(lǐng)域，壓鑄單元單條生產(chǎn)線投資近一億元，而年產(chǎn)能只有6-8w套。據(jù)測(cè)算，在良率達(dá)到90%時(shí)，投入產(chǎn)出比仍高達(dá)1:2;毛利率在37%左右。而主機(jī)廠的固定資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率較高，廣汽和長(zhǎng)城等主機(jī)廠長(zhǎng)期保持在3以上，可以看出其經(jīng)營(yíng)特點(diǎn)并非重資產(chǎn)。因此，短期主機(jī)廠尤其是特斯拉和小鵬等新勢(shì)力出于保供壓力以及外部一級(jí)供應(yīng)壓鑄企業(yè)能力未普遍成熟時(shí)期親自涉足，但是長(zhǎng)期看一體化壓鑄資產(chǎn)較重，后期在產(chǎn)能充足以及工藝逐步成熟后將由外部壓鑄企業(yè)主導(dǎo)。
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