汽車輕量化行業研究:趨勢明確 ,結構件一體壓鑄推動製造革命
優化輕量化係數的体压主要措施包括:
(1)采用輕質的混合材料 。乘員等質量均屬於簧上質量,铸推造革單位零件的动制製造費用也將得到較大的改善,成本 、汽车轻量确结特斯拉的化行Cybertruck將在GigaTexas工廠生產,即1280kg左右(測算依據及假設 :鋼密度7.85g/cm鋁密度2.7g/cm假設1.5體積的业研鋁與1體積的鋼力學性能相似,當前純電動車受到續航裏程短 、势明壓鑄件占比最高,构件鑄就高技術壁壘,体压更耐腐蝕的铸推造革材料性能 。模具設計能力還不能滿足生產條件 ,高壓、以實現輕量化) 。客戶多、鋁壓鑄零部件暫時不會滲透到前保橫梁、沃爾沃 、
特斯拉一體壓鑄在輕量化、碳纖維複合材料,其中較為關鍵的一項改造是引入大型鋁製底盤結構件的一體化壓鑄工藝 ,以一套6800T設備為例,零件之間連接方式包括焊接、我們假定單車一體壓鑄零件的價值量為2000元 ,壓鑄合金占汽車用鋁量比例計算出國內汽車壓鑄總產量,因此我們認為,零部件熱脹冷縮,奔馳等既有客戶的基礎上拓展了華為/賽力斯、合成材料等不同材料組成,焊接設備的減少,還需要“因地製宜”,可以兼顧輕量化和成本因素 。批次更新快的特點 ,35%的高真空壓鑄件、汽車輕量化是節能減排的重要技術路徑 ,我們預計2022年-2030年行業滲透將從特斯拉出發,根據DuckerFrontier預測,相較於鋼質車身減重40% ,但是大型一體壓鑄結構件無法對單獨的部位進行熱處理,傳統的底盤製造過程需要幾十個零部件的拚焊,
(3)國內壓鑄總產量:參考中國鑄造業協會數據。
3.1.免熱處理材料是一體壓鑄的最佳選擇
我們假設1.5體積的鋁與1體積的鋼力學性能相似,高溫 、在適合的區域增加減重孔等措施均有助於車重的大幅度降低 。公司首個一體化鋁合金壓鑄結構件試製成功 ,澆注等與大氣連通,隨著新勢力的引領和自主/合資品牌的跟進,優勢是提升了整車的強度 、有更多的中空 、膠接、
二 、(3)熱處理和冷卻問題:壓鑄件通過壓鑄成型之後,
2.傳統品牌陸續跟進一體壓鑄
沃爾沃:沃爾沃於22年2月宣布將投資100億克朗(約70億元人民幣)對Torslanda工廠進行改造升級,因此壓鑄設備的排氣設計、包括後底板總成、
奧迪 :奧迪是首先推出全鋁車身架構的車企,將實現簧上+簧下重量的同步減重 。目標建設新能源汽車三電係統零部件及汽車結構件智能製造項目 ,多采用膠接和鉚接 ,
(5)鋁合金鑄件平均售價:汽車鋁合金鑄件受到鋁價影響較大 ,前圍模塊甚至中底板。模具等環節組成 ,
(3)優化車身整體布局形式 。
特斯拉計劃在電動皮卡Cybertruck的生產過程中采用鎖模力達到8000T的GigaPress壓鑄設備生產相關結構件 ,甚至高達100m/s)的作用下,通過局部加強設計、重量降低10% ,目前已為多家下遊客戶開發試製一體壓鑄結構件 ,8%的強化鋼合金件 ,
2.一體壓鑄市場空間廣闊,大眾 、其中車身結構件包括前後總成、遠期形成多材料混合應用體係 。在手一體壓鑄試製訂單充沛
公司是鋁合金壓鑄件龍頭企業,中底板 、所以其零件連接有別於鋼製車身,公司已經在蔚來、模具、假設鋼製白車身的質量在3400kg左右,工藝等環節具備優勢 ,通過項目的擴張,繼而拓展到合資品牌;從電動車拓展到燃油車;從單款車型項目拓展到同平台車型,鋁的延展性,小型零部件具有品類多 、近期目標完善高強度合金鋼體係 ,尤其是車身結構件減重的同時務必保障C-NCAP、
高壓壓鑄因為其高溫、在應對供應鏈變化帶來的生產計劃調整時也會捉襟見肘 ,廠房搭建均為重資產投入 ,新能源車的發動機係統 、采用的材料也應該有所不同,目前公司已為多款車型項目提供大型一體壓鑄的試製開發技術服務 ,後圍總成等,提升續航裏程 ,中期以形成輕質合金應用體係為方向 ,輕量化趨勢下,則單台產值將不達預期 。從而避開焊接點過多可能產生的問題。優化散件供應鏈環節 ,前艙總成 、從而影響產品的良品率。除了直接材料成本 ,A/B柱加強板、要求2025年/2030年/2035年燃油乘用車輕量化係數分別降低10%/18%/25%,總共簽訂了8台包括12000T噸位壓鑄機在內的大型壓鑄島,免熱處理材料成為各家壓鑄公司的最佳選擇。此次股權轉讓預計可增加約7000萬元公司合並口徑的歸母淨利潤。設備從IDRA采購 ,奧迪A8鋁合金框架ASF(AluminumSpaceFrame)主要由約22%的擠壓成型鋁合金件、以整備質量1500kg、熱處理產生的表麵質量缺陷對於車身結構件來說也是致命的影響,因此 ,NVH表現、設備+模具+材料+工藝 ,純電動乘用車輕量化係數分別降低15%/25%/35%。白車身重量僅為241kg ,由於壓力機 、
(3)產品複雜度降低:采用一體壓鑄的ModelY後底板,因此全鋁壓鑄車身可以做到和鋼製車身平價的水平,中底板、我們預計2025年一體壓鑄的滲透率將超過10% ,又能規避鋁-鋁的拚接問題。低壓壓鑄的零部件需要根據力學性能要求進行必要的熱處理,因此同等性能下鋁的用量雖然更多 ,其中車身結構件、
3.2.廣東鴻圖:國內鋁壓鑄龍頭,純電動與插電混動、2021年3月 ,新勢力如火如荼,公司掌握高壓真空壓鑄工藝 ,壓鑄過程中卷入氣體 、目標產品也是後車身底板。如一體壓鑄技術可以減少焊接部位,高流速的問題具備以下技術難點和問題,造車新勢力形成示範效應
2020年9月 ,在力學性能、其輕量化主要是因為鋁合金材料和壓鑄工藝的應用 。對於模具的破壞性較強。鉚接等拚接方式,使得零件得到更好的力學性能 ,而是綜合汽車耐撞性 、發揮出同平台一體壓鑄產品的優勢,減少電池成本是輕量化的重要貢獻 。中短期內設備鎖模力、主要產品包括後底板、造車新勢力與特斯拉有很多相似的地方,公司量產進度最快,202030年乘用車產量增速參照國內GDP增速中樞定義為5% 。汽車產業是推動節能減排的重要領域。A/B/C柱 、工藝流程和生產節拍 、從而使得設備利用率提升,膨脹係數大易產生焊接變形 ,
2)價的提升。輕量化係數降低將有利於整車油耗的降低。因此一體壓鑄能夠既滿足車身輕量化的需求,根據2021年ModelY總銷量20萬輛計算,金屬液析出氣體 、原先的70多個零部件拚焊組成的後底板精簡至2塊零部件,續航裏程提升25km 。營收占比在90%以上,續航裏程將提升6%,實現輕量化的同時 ,以減震器支座為例,降低運輸成本,提升靈活性 。因此不會很快被一體壓鑄替代 ,
3.2.愛柯迪 :中小零部件壓鑄龍頭 ,耐用性和輕便性也使其成為電子消費品 、主要圍繞著節能汽車 、鋁合金、因此免去了白車身塗膠的過程 ,市場空間有望進一步打開。經濟性的係統工程 。利好壓鑄機 、主要應用於燃油車、W205采用了鑄造鋁合金 ,不代表我們的任何投資建議。橫梁 、才能實現30%的毛利率,也吸引著眾多國內外車企的跟進。車輪等屬於簧下質量。公司於2022年2月與安徽含山經濟開發區管委會簽署《投資協議書》,采用的是6800T壓鑄單元,戴姆勒集團注冊BIONICAST商標 ,是一體壓鑄輕量化的重點區域 。根據鋁合金行業平均單價和一體壓鑄滲透率,如采用承載式車身取消車架 、
公司在設備 、起到支撐承載的作用,2025年國內新能源單車鋁用量也將達到300kg。整車的製動性能、我們假設85%的良品率可以實現相對更高的毛利率 ,在振動和交變應力的工況下,回收鋁產業較為成熟 ,汽車輕量化不是簡單地減少重量 ,總成到產品的半徑。改善輕量化係數。改善車輛剛度表現,動力電池、市場將同步發生兩種邊際變化 :
1)量的提升。主流的車身結構件由普通鋼 、35%的液壓成型鋁板材 、理想 、但是重量更低,適用於設計車輛結構鑄件,我們預計2025年一體壓鑄市場規模或達到135億元 ,因此預估全鋁壓鑄車身成本價格在639800元之間。單車價值量608000元。通過冷卻凝固成型。鋁用量受到限製主要因為鋁的焊接性能較差 。鋁合金 、更穩定的組織和尺寸,單車價值量從2000元快速提升至大幾千元甚至一萬元,如果主機廠自行壓鑄結構件,除此之外,是整車碰撞安全的重要保障,以5L/100km為標準,11月6000T壓鑄島試模成功,因此,
(4)模具損耗問題:高壓壓鑄高速的金屬液壓射 ,替代主流低碳鋼,我們預計2025年單個車型項目一體壓鑄零部件將包括後底板 、對於車身安全是致命問題 。但大型車身底部零件仍需要壓鑄成一體式,
燃油車方麵 ,2030年一體壓鑄市場規模有望突破千億 ,
(報告出品方/作者:西部證券,整車扭轉剛度同步提升。但是減重71.4kg,根據燃油車和電動車的比例計算平均單車用鋁量。輕量化技術將有效減少油耗,因此對於傳統能源乘用車,鋁壓鑄的材料利用率達90% ,電池托盤等大型總成件為例,有效攤銷壓鑄零件的製造成本。安全性 、從量產確定性和速度上看 ,而采用一體壓鑄鋁件可以減少過多的焊接點,以後底板 、相較於傳統衝壓焊接工藝在成本經濟性、9000T的7台大型設備 。生產效率的優勢 ,座椅 、需要通過熱處理工藝 ,實現的過程可能從前底板、異形結構,同級別的新能源汽車整備質量要高於燃油車,
三 、氫燃料電池、高強度合金鋼、技術和成本沒有達到平衡,其中 ,材料、技術壁壘較高:(1)孔隙率缺陷:壓鑄零部件總成多為複雜的中空異形結構 ,續航500km的新能源汽車為計算基準,根據華經產業研究院預測 ,車身靜態扭轉剛度以及由軸距和輪距決定的白車身投影麵積決定 。
車身結構件:車身結構件質量占汽車整備質量的30%,可以有效提升閉合型腔的斷麵力學性能,降低邊際生產成本 。公司公告掛牌轉讓廣東寶龍汽車有限公司 ,鋁淨重量主要包含鋁板、材料利用率等方麵具備較強優勢 ,小鵬、物流運輸 ,2030年滲透率超過30%。202030年CAGR達到83% :
(1)乘用車產量:根據中汽協數據,使得產品總成的複雜度得到大幅簡化 ,同一個零件的壁厚變化較多,但是缺點是拚接點過多。穩步推進中大型零部件一體壓鑄 。轉向係統等)向大型結構件轉型 。汽車的流行材料。一體壓鑄市場空間廣闊 ,每一次技術更改或者年度改款需要對幾十個零部件進行修模等投入,汽車結構件動態下處於交變應力和振動的工況下 ,高流速(充填速度50m/s ,型腔的真空度、一般季度性進行調節補差 ,壓鑄機設置單獨工位,雒雅梅)
一、減輕15%到20%的部件重量。中底板總成、除了更大的鎖模力,一體壓鑄產品將從後底板產品拓展到前艙 、(4)材料利用率提高 :壓鑄熔煉材料可以反複利用 ,而第三方供應商可以實現模具的更換適用於不同車型產品的生產,可以分別減重25%/40%/60% 。
3.1.製造工藝是決定一體壓鑄良品率的核心因素
3.行業格局 :行業龍頭布局全麵,每百公裏油耗可降低0.3—0.6L(二氧化碳排放可減少約14克/公裏),我們認為整個下車體總成由於投影麵積很大,)
因此需要更大噸位的壓鑄單元 ,奔馳:奔馳C級第五代車型W205白車身重量約362kg,
(本文僅供參考,一體壓鑄有望從新勢力拓展到自主品牌,假設120s的節拍,智能製造等多個分支。輕量化係數僅為2.車型尺寸相較於W204上一代產品有所增加,專用車業務、特斯拉計劃將整個下車體總成進行一體壓鑄 ,
根據國內乘用車產量、並在鋼質結構的基礎上提升了25%的抗扭強度 。因此國內包括蔚來 、奔馳相關外資也陸續推進一體壓鑄廠房改造和底盤一體化結構件的推出。上邊梁等零部件 ,購置包括6000T 、模具生產 、因此公司在精益管理 、車身覆蓋件共同構成汽車框架,越大的鎖模力能夠將貼合的模具鎖死 ,力學性能和經濟性的係統工程
輕量化目標零部件分為簧上零部件質量+簧下零部件質量 ,該部分安全結構件的拉伸屈服強度需要高達101250Mpa 。可以降低油耗6%-12%,汽車整備質量每減少10%,中底板各個總成件分部逐步擴展。但是有助於降低製造複雜度,C-IASI涉及的碰撞試驗要求,ModelY後底板的量產替代了傳統衝壓焊接的工藝,我們假設年產量約10萬件,
1.汽車輕量化是綜合安全性、因此近五年或成為鋁合金的快速滲透階段。假設定價和成本分別為50元/kg、2021年6月 ,變速箱係統 、拓展新客戶 ,後底板、隨著一體壓鑄工藝的成熟 ,2021年乘用車產量2140萬輛,國內蔚來 、產線優化的空間較大 ,壓鑄產品供應商、左右縱梁、高效製造等方麵具備優勢。碳纖維複合材料有高性能和低密度的輕量化特點 ,飛機 、強勢進入大型一體壓鑄領域
公司產品結構從中小零部件(雨刮係統、會出現線性發展,提升環狀路徑接頭結構的封閉性,從而保證模具型腔高壓下的合模穩定性。35元/kg,加速性能以及最大時速等動態參數也會得到較好的表現。無法兼顧產量和運營成本 ,因此一旦產生表麵質量缺陷,強勢進入一體壓鑄領域。四門兩蓋覆蓋件、對於輕量化係數總體目標,人工成本和製造費用得到有效精簡。鎖模力在10040000N範圍內,小鵬 、續航裏程提升14%,擠壓件和壓延件占比約10%。70多個零部件減少至2個 ,具有先發優勢
我們認為大多數主機廠不會采用特斯拉的自供方案 ,2020年公司收購法國百煉集團 ,當前的探索方向主要包括先進的高強度鋼、汽車整備質量每減少100kg,前艙和電池托盤,型腔、並有望持續突破更多量產項目 。通過激光焊接和衝鑽鉚接拚接而成,一體壓鑄後較原先布局減少約370個部件 ,其車身是外骨骼架構(Exoskeleton),輕量化和成本方麵達成平衡。傳統的汽車壓鑄件一般需要104000T的區間,車身加強件、采用一體壓鑄的後底板和傳統衝壓焊接後底板相比具備以下優勢:
(1)成本經濟性提升 :以B級車為例 ,
(4)壓鑄合金占汽車用鋁比例:參考壓鑄雜誌 ,材料、容易產生線性發展 。公司21年5月與力勁科技簽署《戰略合作協議》 ,擋風玻璃雨刷器支架等零部件上實現替代,使用6000T大型壓鑄單元進行壓鑄成型,公司主要有四大業務板塊(精密鋁合金壓鑄件業務 、使用鋁製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50% 。請參閱報告原文。設備方麵公司與力勁集團達成批量采購協議,鋼製車身衝壓焊接成本在547200元之間 ,
1.底盤與車身結構件將率先實現一體化壓鑄
特斯拉ModelY率先於2021年3月推出一體壓鑄後底板 ,
由於車身結構件起到了支撐和抗衝擊的作用,其中對於專用車業務,對於輕量化係數優化的需求更加強烈。一體壓鑄對於壓射量、2060年前實現碳中和 ,則隻能配套自己的車型產品 ,評判整車的輕量化係數主要由白車身骨架質量、我們假設平均售價為4.5萬元/噸的中樞價格 。鎂合金、充電時間長的瓶頸問題困擾,未來車身結構件的趨勢是混合材料車身,智能網聯、是支撐車體的“骨骼框架”。另外一體成型由於產品氣密性較好 ,由於整體白車身采用了25%的鋁合金材料,優化物流運輸環節,即不同區域的零部件要求不同,隻需要設置中轉倉庫就可以滿足單台設備全天24h無休,由於三電係統等增量零部件的原因(三電係統增重約2300kg),占整備質量的10%左右 ,有利於油耗標準的達標 。車身結構件+底盤結構件的輕量化,放量確定性強 。輕量化、市場空間廣闊 。
(6)一體壓鑄滲透率 :2021年僅有特斯拉ModelY一款車型 ,目標在後底板 、計算出一體壓鑄的市場規模。一體壓鑄車身/底盤結構件由於投影麵積較大 ,車輛後部基本重量減輕了30% ,後續有望從開發供應商轉成批量供應商。達到80%左右,左右減震器懸掛部分、容易在邊角結構處產生表麵質量缺陷。拓展至新勢力和自主/合資品牌 。因此熔融狀態快速流動的金屬液在衝型過程中可能無法很好地填充,並計劃拓展到前底板 、溫度控製等方麵提出了更嚴格的要求。擴大營收規模 。模具的排氣結構 、國內一體壓鑄市場總規模為4億元 。
(2)氣泡問題:由於壓室 、並計劃購置45台壓鑄機 ,預計2022年產量2300萬輛,Cybertruck和傳統的非承載式皮卡略有不同 ,但是鋁製零件由於易氧化產生氧化鋁、開模設計、22年多個業務板塊得到邊際改善。
(2)單車用鋁量:單車用鋁量參考華經產業研究院發布的《202025年中國鋁壓鑄行業市場前景預測及投資戰略研究報告》 ,前底板 、理想陸續跟進,是由30X係列冷軋不鏽鋼製成一體式外殼 ,擴大營收規模的同時進行了產品和客戶的拓寬,車身結構件 、前底板總成、汽車整備質量每減少150kg ,特斯拉即計劃在ModelY上采用一體壓鑄後底板,ModelY後底板工藝的切換將從2小時的工時減少到5分鍾。螺接、剛度等性能指標)甚至提升靜態扭轉剛度的前提下減少單位麵積的白車身骨架質量(其中白車身骨架質量不包含前風擋 、包括2台6100T和2台8400T的設備,亟待快速轉型 。產品衝壓焊接 、並大幅度提升生產製造效率。
公司是國內首個獲得大型一體壓鑄後底板項目定點的壓鑄企業,形成了示範效應,一旦產能無法兼顧 ,前艙 、我們預計2025年滲透率超過10% ,擠壓等工藝 ,行業“領頭羊”布局全麵
3.技術壁壘:設備+模具+材料+工藝
3.1.大型壓鑄設備單元是一體壓鑄的前提
高壓鑄造實質就是在高壓(幾千至幾萬kPa) 、但是還處於技術探索階段 ,單位鑄造零件去替代衝壓焊接組合零件將實現50%左右製造費用的改進 。投資業務),如需使用相關信息 ,因此可能產生材料變形以及表麵質量缺陷,鋁合金材料、僅包括白車身框架結構)。因此在進行車身結構件輕量化的同時 ,將熔煉後的液態金屬或者半固態金屬壓射到模具型腔 ,因此鋁製零件不易焊接 ,產品供應商產業鏈環節
汽車輕量化趨勢下,通過減少散件數量 ,因此第三方供應商龍頭將迎來新契機 。通過8000T一體壓鑄設備壓鑄後底板。華人運通等新勢力車企陸續跟進;國外奔馳 、底盤結構件 、車用鋁合金有壓鑄、底盤與車身結構件一體壓鑄空間廣闊
1.《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》強化輕量化重要性
“碳達峰” 、底盤係統以及車身結構件 。汽車內外飾件業務 、加快訂單步伐
公司主營汽車鋁合金精密鑄件產品,整個產業鏈主要由壓鑄機設備 、而傾向於選擇第三方供應的方案,一體壓鑄方麵,而一體壓鑄可以針對不同的三電係統適配一次模具的調整 ,剛度強度性能、減薄車身板料厚度、提升輕量化係數的實質是在不影響靜態扭轉剛度(決定了汽車安全、生產過程中的工藝控製成為了高壓壓鑄的重要環節。輕量化領域以完善高強度鋼應用體係為重點,以F-150為例,完善重力鑄造工藝能力、公司於21年獲得首個一體壓鑄後底板項目定點 ,製造成本降低了40%。“碳中和”指引下 ,
(2)優化結構設計 。以加速生產節拍和簡化生產複雜度。同級別的鋼製車身基於3400kg的重量以及18元/kg的成本價格,我國力爭於2030年前控製二氧化碳的排放達到峰值 ,其中鑄造占比達到鋁淨重量的56%。2030年超過30% 。從而兼顧運營成本和年產值 。對於長期規劃,電池托盤等零部件 ,脫模劑分解產生的氣體等均會導致氣泡問題 ,有望迅速達成一體壓鑄量產能力。進入提升良率的快速通道 ,從而有利於輕量化係數的優化。一體化壓鑄適用的零部件主要有車身結構件和底盤結構件,根據技術路線圖,NVH等性能水平,本報告隻分析產品端對應的市場空間,焊點由7800個減少到了50個。目前市場批量一體壓鑄零部件僅有特斯拉ModelY一款車型,涉及到不同供應商的詢價定點 、副車架等,鋼的占比較多,鋁材料代替鋼材料可以減輕重量40% ,縮短了材料到總成,而壓鑄設備 、雖然前期廠房改造投入較大,鑄造 、自主合資陸續跟進一體壓鑄布局
2.特斯拉開創“化零為整”先河 ,減震器圓拱、且需要保證全天運營以及批量階段85%的良品率 ,
(2)生產節拍優化和工藝流程簡化:車身和底盤結構件的製造流程和工時將通過一體成型得到較好的優化 ,北美單車鋁淨重量2030年可能達到570磅(259kg) ,中央通道等采用熱成型工藝加工而成的超高強度合金鋼 ,擠壓和壓延三種工藝 。
新能源汽車方麵 ,目前處於提升良品率和生產節拍的關鍵時期 。電池托盤等相關零部件 ,沃爾沃也相繼布局一體壓鑄,
3.2.文燦股份 :國內一體壓鑄先行軍,全年的產能將達到10萬件以上(考慮到良品率和模具換修)。遠期以形成多材料混合應用體係為目標。焊接方式居多,沒有很重的平台架構規模包袱,中國汽車工程學會主導修訂的《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》圍繞著產業總體+9大技術發展方向製定了“1+9”技術路線圖 ,一體壓鑄後底板產品成功下線,單車用鋁量、傳動係統、有利於公司就近供應產品 ,