一体化压铸笔记

一体化压铸越来越火,火也是有原因的,特斯拉开先河之后,造车新势力火速跟进,一体化压铸正如火如荼,上游大型压铸机企业订单已经排到2023年下半年,一体化压铸正在经历从1到10的进程,这是一场造车方式的革命。

重要提醒:还是那句话,热的时候研究,冷的时候建仓。所以现在是做研究的时候,本篇仅为资料分享,可以帮助想研究储能的人省去大量找资料的时间,但不构成任何投资建议。

压铸技术是压力铸造技术的简称,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%。车用铝合金按不同加工性能可分为铸造铝合金和变形铝合金两种,铸造铝合金是目前大部分汽车上用量最大的铝合金种类,广泛用于车轮、发动机部件、底架、减震器支架以及空间框架等结构件。

➢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;

汽车的传统制造工艺,主要包括冲压、焊装、涂装、总装等4个环节。主要工艺流程是将钢板冲压成不同的零部件单件,再通过焊接、铆接、涂胶等方式组装成车身总成,再进行防腐、喷漆等涂装处理,最后将内外饰、动力总成、底盘总成等零部件装配到车身上完成整车总装。一体化压铸技术就是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。

可见,相对于普通压铸技术而言,一体化压铸强调大面积一体化,和单个零件压铸有本质区别。相对于传统冲压、焊装、涂装、总装四个环节而言,一体化压铸强调一体成型。

压铸机和压铸模具是压铸生产的核心设备,结合周边配套设备即为压铸岛单元。压铸机就是用于压铸零件生产的机器。压铸机相对标准化,通过安装不同的压铸模具可实现多种形状压铸零件的生产。当压铸生产时,现将熔融的液态铝合金倒入压铸机的压射机构内,压射机构将铝液推入模具内并加压成型,通过模具内的冷却系统将铝合金零件快速冷却至固态,最后模具打开由机器人取出零件、清理喷涂脱模剂再进行下一个循环生产。压铸生产温度高、烟气多、噪声大,业内通常采用自动化生产。压铸机周边需要配套熔炼炉、机边炉、取件和清理喷雾机器人、切边设备、机加工机床、检测设备、冷却系统、排气系统等,上述周边设备与压铸机、压铸模具组合在一起的压铸生产单元即为压铸岛。

1、汽车轻量化要求。符合碳中和大战略。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%。对于新能源车而言,重量减轻意味着续航里程增加。

2、成本下降。特斯拉率先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:

➢ 降低生产成本: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。

➢ 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%。

➢ 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。

3、效率提高。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。

2020 年,特斯拉开始与压铸设备商意大利意德拉(力劲科技的子公司)合作,使用 6000 吨级压铸单元 Giga Press,采用一体成型压铸的方式生产Model Y 白车身后地板总成。

2020年9月的电池日上,特斯拉宣布Model Y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。

2021 年 5 月,特斯拉前机舱总成开发成功,于 10 月份应用于 Model Y 车型。特斯拉已将一体化压铸技术作为标准工艺进行布局。特斯拉在加州弗里蒙特、中国上海、德国柏林、美国得州分别设立工厂,同时拥有14台一体化压铸设备。

特斯拉后续进度预计:后地板2020年量产,前机舱预计2022-2023年量产,前地板预计2024-2025年量产,下车身总成预计2025- 2027年,白车身预计2027-2030年。

其他主机厂跟进布局一体化压铸技术。继特斯拉之后,蔚来、小鹏、高合、小康赛力斯等新势力以及大众、沃尔沃等传统车企均开始跟进布局和规划应用一体化压铸技术。

国内新势力中,蔚来 ET5 率先应用一体铸造技术,轻量化、安全性领先。2021 年 10

月,蔚来汽车宣布成功验证开发了可用于制造大型压铸件的免热处理材料,将会应用在蔚来第二代平台车型上。新材料避免了传统压铸件在热处理过程中引起的尺寸变形及表面缺陷。2021 年 12 月,蔚来在 ET5 发布会上正式宣布将开始采用一体铸造工艺,ET5 将使用超高强度钢铝混合车身,使车身后地板重量降低 30%,后备箱空间增加 7L,整车抗扭刚度高达 34000N·m/deg。

小鹏汽车一体压铸技术已在规划当中,计划自建产能。在小鹏 2021 年业绩发布会上,

董事长何小鹏宣布将于 2023 年发布两个新平台及其首款车型,并将使用超大一体化压铸新工艺。2021 年 10 月,小鹏已正式申报“小鹏汽车武汉产业基地项目”规划建筑方案,预计今年 10 月投产,其中包括一体化压铸工艺车间。小鹏汽车武汉工厂还将引进一套以上超大型压铸岛及自动化生产线。

高合汽车在一体铸造材料、制造端推进领先。2021 年 12 月,高合汽车与上海交通大

学轻合金国家工程中心展开战略合作,共同研发 TechCast™超大铸件用低碳铝合金材料,该材料流动性高于同级别材料 15%以上、强塑积高出 30%以上,保证了整车碰撞等性能达到更高维度。2 月 25 日,高合汽车与拓普集团合作开发的 7200T 一体化超大压铸后舱成功下线。该部件应用了上海交大的合金材料,实现了 15%~20%的减重与工艺复杂度的大幅降低,整个开发周期也缩短了 1/3。截至成功下线时,该压铸机是汽车零部件领域已知最大的一体化铝合金压铸件,未来也将应用于高合各类车型中。

大众计划于 SSP 平台开始应用一体压铸,样件已于卡塞尔工厂下线。据德国《商报》

网站报道,大众将在集团总部所在地——德国沃尔夫斯堡建立一座全新的工厂,投资约 20亿欧元,新工厂预计将从 2026 年起生产首批 Trinity 纯电动汽车,且计划引入一体压铸技术。根据 Online EV 报道,2022 年 5 月,大众汽车一体式铝压铸后车身样件在卡塞尔工厂下线 吨压铸机生产,是为大众 SSP 车型平台所开发的,集成了约30多个零部件,减重效果可达10kg。大众现有的大部分电动车型均是基于MEB平台打造, 而新一代电动汽车平台 SSP 无论从软件还是硬件架构上都将提供更好的可拓展性,Trinity车型则是基于 SSP 平台打造的首批车型之一。

沃尔沃紧随趋势,上市推动一体铸造量产计划。2021 年 10 月 29 日,沃尔沃宣布在

纳斯达克斯德哥尔摩交易所挂牌上市,募集约 200 亿瑞典克朗(约合 22 亿美元),并将其中 70%的资金用于电动化转型,包括引入大型铝制车身部件铸造工艺等。根据autoevolution 消息,沃尔沃宣布投资 100 亿瑞典克朗对旗下托斯兰达工厂进行现代化改造,其中包括一体压铸技术。沃尔沃将在托斯兰达建立一个铝铸造厂,年产能可达 5.5 万吨,最终计划在所有旗下工厂引入一体压铸技术。沃尔沃将在新电动汽车平台的后座部分引入一体铸造技术,该技术能有效改善生产流程,降低物流成本和排放。全新电动汽车平台将会在 2025 年推出,届时沃尔沃将实现一体压铸汽车的量产。

从一体化压铸实实在在的优势以及汽车厂的动作来看,这场对传统汽车制造工艺的变革已经开始,一体压铸工艺是汽车制程中的颠覆性技术,而且不可逆,乃大势所趋,这点毋庸置疑的。但从时间点来看,2021年除特斯拉之外的造车新势力才开始跟进,目前皆处于研发试产阶段,一体化压铸要大规模爆发,估计也是2023年开始。

下图为天风证券做的一体化压铸产业链图,很清晰。上游就是压铸设备,免热处理合金材料以及模具,中游为压铸商或者自主压铸的车厂,下游为车厂。

预计到2025年,国内一体化压铸车身结构件/大型压铸机/免热处理铝合金/大型模具市场空间分别为376/50/161/11亿,对应GAGR分别为160%/90%/139%/131%;产业链各环节均有翻倍及以上增速,其中一体化压铸车身结构件空间最大且增速最快;远期来看, 一体化压铸车身结构件市场空间最大,全球/中国市场空间分别为6100/1830亿元,大型压铸机全球/中国市场空间分别为218/65 亿元,免热处理铝合金材料全球/中国市场空间分为别2500/750亿元,模具全球/中国市场空间分别为182.5/54.8亿元。

2025年预计将达272亿规模,2022-2025年的CAGR达221%。天风的测算模型中只包含了新能源车,相对保守一点。

我们测算 2022 年一体化压铸件全球市场空间约为 22 亿元;到 2030 年,我们预计全球主机厂将都跟进这一技术趋势,乘用车一体压铸全球渗透率为 30%, 在保守情形下,预计一体压铸技术将应用于前后底板、电池盒体、前副车架、电机/电驱外 壳等部位,合计单车价值量约 1 万元,对应行业市场空间 2460 亿元,8 年 CAGR 达 80%;

中性情况下,预计电池盒盖板、中控台骨架、副车架等部件也将应用一体压铸技术,合计单车价值量约 1.8 万元,对应市场空间 3739 亿元,8 年 CAGR 达 90%;乐观情况下,预计 A/B/C 柱侧围、车顶及座椅骨架也将采用一体压铸技术,合计单车价值量约 2.5 万元,对应市场空间为 4477 亿元,8 年 CAGR 达 94%。

2025年国内结构件市场空间大约200+亿,GAGR超过150%。全球结构件空间

无论从绝对值还是GAGR来看,结构件发展速度都会非常大,这对于有核心竞争能力的公司来说就是海阔凭鱼跃,天高分鸟飞了。

文灿股份2021 年 5 月向力劲集团采购包括 2 台 6000T 在内的 7 台中大型压铸单元, 2021 年 8 月再签署战略协议购买 2 台 9000T 压铸机(全球最大智能化压铸设备),2022 年计划再采购包括 2 台 7000T 在内的 9 台大型压铸机。

广东鸿图2022 年 1 月向力劲集团签订包括 2 套 12000T 在内的 8 套大型及超大型智能压铸单元。泉峰汽车以马鞍山生产基地作为公司最主要的大型压铸产能部署地,首批将新增包括 1 台 8000T 和 1 台 6000T 在 内的 7 台大型压铸设备,2022 年底前预计将完成安装和调试。

拓普集团加快推进轻量化 战略,于 2021 年 9 月向力劲集团采购 21 套压铸单元,其中包括 6 台合模力 7200T、10台 4500T 的大型压铸机。

爱柯迪建设宁波江北高新技术产业园区,拟购包括 2 台 6100T和 2 台 8400T 在内的 35 台 1000T 以上压铸机,目前已拥有 4400T 等规格型号压铸机。

旭升股份将在未来三年内向海天金属引进型号 1300T-4500T、6600T 和 8800T 的多套冷室压铸岛。

非上市公司中,宁波海威公司 6600T 压铸单元生产的超大型结构件一体化电池包产品已于 12 月下线,规划在绍兴工厂安装 6 台 6600T 和 9000T 的大型压铸设备,用于生产新能源汽车超大型结构件——前机舱、后车体及电池包箱体等产品。瑞立集团于 2021 年 4 月向力劲集团订购 6800T、8000T 和 9000T 超大型智能压铸单元,并与力劲集团、轻合金精密成型国家工程技术中心签署战略合作协议。美利信科技2021 年 12 月美利信科技HDC8800T 压铸机入场,已于 2022 年 4 月中旬正式投入使用。并与重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心签署战略合作协议。

上述这些公司里面,文灿股份是走的比较靠前的,文灿之前也是奔驰结构件供应商,受益于奔驰培养,新势力等主流车企拉练,对于高真空压铸等工艺know-how积累深厚。文灿股份在大型一体压铸设备落地进度、项目定点、产品开发试制等方面均走在行业前列。2020年下半年开始涉足一体化压铸,目前已获后地板项目定点,在技术积累、产业布局、订单获取层面均具备显著先发优势。设备落地进度方面,7 台中大型压铸单元已全部到位并完成安装调试;1 台 9000T 压铸机已在天津工厂完成安装,处于产品试制阶段;今年 5 月已有 1 台 9000T 压铸机在南通工厂完成安装调试,6 月试模。

模具设计方面,子公司文灿模具积累了大量车身结构件的项目经验,掌握真空高压压铸模具,能够满足铝合金车身结构件对于壁厚的要求。工艺管理方面,子公司雄邦压铸(南通)拥有配套奔驰、特斯拉、蔚来、小鹏、广汽 AION 等客户的丰富经验,在车身结构件生产技术上领先国内同行。

产品开发试制方面,2021 年 11 月 18 日,南通雄邦工厂 6000T 超大型压铸岛成功试模,采用一体化压铸成型的汽车零部件成功下线 月,天津雄邦压铸工厂 9000T 超大型一体化铝合金后地板产品试制成功。项目定点方面,文灿股份与蔚来建立了密切的合作关系,已为蔚来三款量产车型供应车身铝合金结构件。

材料方面,2022年5月18日,文灿股份与力劲科技、立中集团就大型压铸单元批量采购及免热处理材料战略合作举行签约仪式。文灿股份将再次向力劲科技采购9台大型压铸机,包括2台7000T压铸机,并与立中集团进一步共同开发适用于超大型一体化铝铸件免热处理材料。截至目前,公司还与 5-6 家国内外客户进行大型一体化车身结构件产品的研发,预计在 2023 年-2025 年开始量产。

外资比较犹豫:全球具备规模化生产铝车身结构件较多经验tier1仅5家,其中四家外资分别是乔治费歇尔、皮尔博格、卡斯马、DGS;国内为文灿股份。一体化压铸成熟度较低且资产投入较大,外资风格相对保守,面临“现有鸡还是先有蛋”问题,技术,订单不确定性使得投资意愿低

拓普集团也有实质性进展。2021年9月,公司与力劲集团达成全新战略合作协议,在已经购置近100台力劲压铸机的基础上,向力劲继续订购21套压铸单元(6台7200吨、10台4500吨和5台2000吨的压铸设备),主要用于新能源汽车超大型结构件,如前机舱、后车体及电池壳体等产品的生产制造。

公司2022 年 2 月 25 日,拓普集团与高合汽车合作的 7200T 一体化超大压铸后舱量产下线,此次下线结构件是华人运通与公司合作开发的,压铸机来自力劲,材料为公司与华人运通及上海交通大学联合开发的高强韧性免热处理铝合金材料。随着一体化超大压铸

后舱的顺利下线,标志着拓普集团成为了国内首个量产超大型一体化铝合金结构件制造技术的汽车零部件供应商。本次7200T压铸机生产的超大型结构件长宽分别近1700mm和1500mm。这也是目前汽车零部件领域已知最大的一体化铝合金压铸件。

广东鸿图完成产品试制,免热处理材料研发领先。公司于 2022 年 1 月成功试制 6800T

新能源汽车超大型一体化铝合金后地板压铸结构件产品,标志该大型压铸单元正式投产。同时,广东鸿图与力劲集团、广州市型腔模具制造有限公司及广东鸿劲金属铝业有限公司共同就 12000T(吨)超级智能压铸单元开发项目开展合作,目前 12000T 设备正处于设计开发阶段,预计将于今年 8 月投入使用并进行动力电池托盘产品试制。此外,公司在免热处理材料研发方面也已取得一定的成效,目前免热处理铝合金材料已获得国家授权发明专利,性能和使用成本处于领先水平,并已应用于一体化产品开发试制。

从三家公司收入规模与结构看,文灿股份铸件占比最大,且海外收入占比高,说明在之前传统铸件领域,文灿核心竞争力还是比较强的。广东鸿图整体收入规模最小,市值也只有几十亿,但压铸件收入占总收入2/3。拓普集团收入规模最大已经突破百亿,市值也在700亿远高于其它两家公司,公司汽车零部件各项业务占比比较均衡。如果单单考虑一体化铸件对业绩拉动作用,拓普集团弹性应该是最小的。

从目前掌握的信息看,以上三家是进展比较快的汽车零部件厂商。一体化压铸未来空间巨大,路也很长,未来的路上谁能领先,现在还真看不出来,或者说现在我手上掌握的信息还不够,看看后面会不会更明确。

关于压铸商,我还有一个担忧,就是感觉厂家完全可以自己来,实现一体化。压铸机是买来的,模具是买来的,材料也是买来的,那压铸商有啥核心呢,厂家可以自己来啊,事实上特斯拉就是自己来啊,以后这些造车新势力会不会仿效特斯拉呢?看券商报告都所,压铸环节门槛还是挺高的。压铸机还需要在快速的大规模生产过程中保持高良率,实现生产部件的一 致性和稳定性,这需要压铸机生产厂商在工艺know how端有较为深度的积累。

下图是中信建投关于压铸结构件短长期的格局分析,还是挺好的。简单说,因为投入大,短期无论是厂家还是压铸商,意愿都不强,所以主机的需求只能主机与压铸商合作完成。长期来看,主机厂没有必要去投这么重资产的领域,只用掌握核心就好了,垫资和干活就交给压铸商去做,这也符合产业链发展趋势。

其实整理到现在,看中游的布局中,有家上游压铸设备公司的出场率是在是太高了。事实上该公司在一体化压铸上游压铸机市场确实走在世界前列,前几天在听了一个录音,说是当前国内大型压铸机市场占有率该公司是100%。此外,我对一个大爆发的行业,特别看重上游,因为上游很容易出现做铲子的公司。只可惜,市场貌似更注重细分空间,更注重弹性,所以中游压铸商近期涨幅最猛。平凡自由之路

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。