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一體化壓鑄優(yōu)勢(shì)明顯
壓鑄是汽車鋁合金零部件主要加工形式
壓鑄是汽車鋁合金零部件主要加工形式。傳統(tǒng)的汽車制造流程主要包含沖壓、 焊裝、涂裝、總裝四大工藝。其中沖壓是運(yùn)用中小型壓力機(jī)和模具，常用于鋼 材的成型，鋁合金零部件通常采用壓鑄方式。壓鑄是在高壓作用下，裝載金屬 以高速充填進(jìn)入模具型腔，并在壓力作用下成形和凝固而獲得鑄件的方法。
鋁合金在新能源汽車大型零部件中的滲透率快速提升
底盤、車身、懸架等大型零部件滲透率快速提升，單車用鋁量2025/2030年有望達(dá)到250/300kg左右。根 據(jù)CME Group分析，到2025年純電車用鋁量將達(dá)到226.8kg，滲透率達(dá)50%，2030年用鋁量達(dá)283.5kg， 滲透率達(dá)56%，主要系底盤、懸架、車輪、傳動(dòng)系統(tǒng)等零部件滲透率快速提升帶動(dòng)。根據(jù)我國(guó)節(jié)能與新能源 汽車技術(shù)路線圖，我國(guó)單車用鋁的具體目標(biāo)是 2025 年達(dá)到 250kg、2030 年達(dá)到 350kg。
特斯拉開(kāi)啟一體化壓鑄新篇章
特斯拉開(kāi)啟一體化壓鑄新篇章。一體化壓鑄本質(zhì)是在零部件尺寸和應(yīng)用部位上實(shí)現(xiàn)重大突破的鋁合金高壓鑄 造技術(shù)，是指采用特大噸位壓鑄機(jī)，將多個(gè)單獨(dú)、分散的零部件高度集成，壓鑄一次成型為幾個(gè)大型鋁鑄件， 從而替代多個(gè)零部件先沖壓再焊接或鉚接組合的方式。2020年9月，馬斯克首次宣布將一體化壓鑄技術(shù)用于 生產(chǎn)Model Y后車身底板的生產(chǎn)，并將逐步用2-3個(gè)大型壓鑄件替換整個(gè)車身底板370余個(gè)結(jié)構(gòu)件，開(kāi)啟汽車 大型部件鋁合金一體化壓鑄的新篇章。
一體化壓鑄騰飛，產(chǎn)業(yè)鏈競(jìng)相布局
上游免熱合金材料：先發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯，客戶粘性高
材料端：免熱合金是一體化壓鑄必然之選。免熱處理合金指通過(guò)特殊 的合金配方，在完成壓鑄成形后，鑄件無(wú)需熱處理即可獲得理想的力 學(xué)性能，能避免在熱處理（高溫固溶和時(shí)效處理）過(guò)程中造成工件變 形。由于一體化鑄件在鑄造過(guò)程中會(huì)因熱處理產(chǎn)生微小形變，大型壓 鑄件形變會(huì)進(jìn)一步放大，致使產(chǎn)品不滿足車輛要求，因此超大型零件 無(wú)法進(jìn)行熱處理，免熱處理鋁合金材料成為必然之選。
材料成分復(fù)雜，專利優(yōu)勢(shì)明顯。合金材料成分是免熱處理合金的核心 壁壘，先發(fā)者通過(guò)對(duì)合金材料配方成分進(jìn)行專利認(rèn)證，并在此基礎(chǔ)上 不斷迭代，降本增效；后發(fā)企業(yè)需繞過(guò)原有專利的配方成分設(shè)計(jì)研發(fā) 出符合主機(jī)廠要求的免熱合金材料，即使成功繞過(guò)專利，后續(xù)仍面臨 性能與成本權(quán)衡的問(wèn)題。
認(rèn)證周期長(zhǎng)，客戶粘性高。免熱合金通常需要與下游加工及整車廠的 長(zhǎng)期配合進(jìn)行材料研發(fā)、試點(diǎn)，量產(chǎn)，周期相對(duì)較長(zhǎng)，且后續(xù)如更換 其他免熱合金材料還需更改后續(xù)流程的模具、改沖壓工藝等，因此客 戶粘性高。
上游免熱合金材料：先發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯，競(jìng)爭(zhēng)格局較優(yōu)
市場(chǎng)上主要的免熱處理合金可分為 Al-Si 系和 Al-Mg 系兩大類，基本是 Al 為基礎(chǔ)元素，添加并控制硅、鎂、鐵、銅、錳、鋅等 元素的含量及相互關(guān)系，使材料具備符合要求的強(qiáng)度、韌性、延展性等。其中 Al-Si 系是目前的主流路線。 行業(yè)現(xiàn)狀：國(guó)外材料較為成熟，國(guó)內(nèi)企業(yè)陸續(xù)突破：國(guó)外免熱合金代表性企業(yè)為美鋁、德國(guó)萊茵哈特和麥格納，此外特斯拉也加 入自研行列；國(guó)內(nèi)主要為立中集團(tuán)、上海交大材料學(xué)院、廣東鴻圖、蔚來(lái)等研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)在免熱處理材料上有所突破。 國(guó)內(nèi)具備專利企業(yè)較少，競(jìng)爭(zhēng)格局良好。目前國(guó)內(nèi)立中集團(tuán)具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，技術(shù)成熟并具備量產(chǎn)能力，其他廠家為海外合金 廠商、國(guó)內(nèi)高校等授權(quán)使用，需繳納一定專利費(fèi)，成本相對(duì)較高，或產(chǎn)品性能、良率不及預(yù)期，難以大規(guī)模應(yīng)用。
上游壓鑄設(shè)備：大型壓鑄機(jī)是一體化壓鑄的關(guān)鍵
大型壓鑄機(jī)是實(shí)現(xiàn)汽車一體化壓鑄的關(guān)鍵：當(dāng)原料以高壓注入模穴內(nèi)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)撐模的力量，壓鑄機(jī)的鎖模單元必須提供足夠的鎖模 力使得模具不至于被撐開(kāi)，保證制品成型符合精度要求，越大的零部件對(duì)壓鑄機(jī)的鎖模力要求也越高。 工藝復(fù)雜，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，資本投入大。大型壓鑄機(jī)工藝復(fù)雜，需要對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，對(duì)理論、經(jīng)驗(yàn)的要求高；從“設(shè)計(jì)—試 驗(yàn)—設(shè)計(jì)”周期非常長(zhǎng)，歷史看壓鑄機(jī)的鎖模力一般1年至2年才有一次跨越，每次提升約500噸；大型壓鑄成形裝備造價(jià)高昂，一旦試 制失敗將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，試錯(cuò)成本高。 行業(yè)格局：力勁科技引領(lǐng)大型壓鑄機(jī)發(fā)展。全球范圍內(nèi)能生產(chǎn)6000T以上的壓鑄機(jī)企業(yè)主要包括國(guó)外的瑞士布勒集團(tuán)，國(guó)內(nèi)的力勁科技、 海天金屬、伊之密。其中力勁科技全資子公司意德拉在2020年向特斯拉提供了全球第一臺(tái)6000T壓鑄機(jī)，目前與廣東鴻圖共同研發(fā)的 12000T超級(jí)智能壓鑄單元正式投產(chǎn)使用，并就16000T(噸)超級(jí)智能壓鑄單元開(kāi)發(fā)項(xiàng)目開(kāi)展合作。根據(jù)鑄造頭條網(wǎng)，力勁科技?jí)鸿T機(jī)在中 國(guó)占有率超過(guò)56%，超大型壓鑄機(jī)全球占有率更是超過(guò)90%。
上游壓鑄模具：設(shè)計(jì)難度大，材料、工藝要求高
壓鑄模具：壓鑄模具對(duì)壓鑄成功與否關(guān)系重大，一直被認(rèn)為是壓鑄生產(chǎn)的關(guān) 鍵工藝裝備，壁壘主要集中在： （1）設(shè)計(jì)難度大。超大型一體化壓鑄件壁厚變化大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，充型距離長(zhǎng)， 流路變化多，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)難于滿足多方面的要求，理想的充型過(guò)程和凝固 過(guò)程更難以實(shí)現(xiàn)。 （2）材料性能要求高。一體化壓鑄模具的價(jià)格在每套1000萬(wàn)元左右，常規(guī) 壽命周期僅8萬(wàn)多次，模具的耐用性直接影響生產(chǎn)成本。此外，一體化壓鑄機(jī) 鎖模力更大，對(duì)模具施加的應(yīng)力更大，疊加工作條件惡劣等影響，可能會(huì)導(dǎo) 致模具過(guò)早開(kāi)裂失效。 （3）工藝要求高。由于模具的大型化，模具的熱控制難度加大。合理設(shè)計(jì)冷 卻/加熱系統(tǒng)，是生產(chǎn)中對(duì)模具溫度進(jìn)行有效控制的前提條件，溫度過(guò)高或過(guò) 低都會(huì)使鑄件產(chǎn)生缺陷，影響產(chǎn)品質(zhì)量。 行業(yè)主要競(jìng)爭(zhēng)者：大型壓鑄模具具有較高的壁壘，對(duì)應(yīng)國(guó)內(nèi)上市公司較少， 目前該環(huán)節(jié)主要廠商包括廣州型腔、寧波賽維達(dá)、文燦雄邦（文燦股份子公 司）、瑞鵠模具等。
中游壓鑄商：工藝和資金壁壘高
中游壓鑄環(huán)節(jié)：良率較低，超高真空高壓壓鑄環(huán)節(jié)是關(guān)鍵。一體化壓 鑄工藝流程為工藝流程為合模、澆注、真空開(kāi)啟、型腔抽真空排氣、 壓射、開(kāi)模、取件、噴涂、再次合模等。壓鑄工藝對(duì)生產(chǎn)合格件十分 重要，需要長(zhǎng)時(shí)間調(diào)試和摸索參數(shù)配置，其中抽真空環(huán)節(jié)通常需配置 高精度真空傳感器保證氣體完全排出，否則力學(xué)性能和良率將受影響。 根據(jù)中華壓鑄網(wǎng)，特斯拉最早的一體壓鑄合格率65%~72%，毛利率 可達(dá)到30%，2022年2月鑄件質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)修改后，合格率達(dá)到80%以上， 目前主流壓鑄企業(yè)良率也基本保持在80%以上。 資金壁壘高。一個(gè)壓鑄島通常需要壓鑄機(jī)、壓鑄模具、周邊設(shè)備等組 成，通常9000T的國(guó)產(chǎn)壓鑄機(jī)價(jià)格在5000-6000萬(wàn)元，模具在1000- 2000萬(wàn)元，配置完善的壓鑄島總價(jià)一般在2-3億元。 先發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯。中游壓鑄企業(yè)包括文燦股份、拓普集團(tuán)、廣東鴻圖、 旭升股份、美利信等，通過(guò)采購(gòu)大型壓鑄設(shè)備并與車企合作的方式布 局汽車一體化壓鑄。目前來(lái)看，文燦股份自2011年開(kāi)始研發(fā)相關(guān)產(chǎn)品， 在行業(yè)內(nèi)重點(diǎn)客戶項(xiàng)目的競(jìng)爭(zhēng)中處于領(lǐng)先地位。
下游車企布局一體化壓鑄
整車廠紛紛布局一體化壓鑄。除特斯拉外，國(guó)內(nèi)造車新勢(shì)力如蔚來(lái)、理想、極氪、小鵬等紛紛跟進(jìn)，目前實(shí)現(xiàn)一體化壓鑄的車型主 要有特斯拉Model Y、蔚來(lái)ET5、極氪009、高合HiPhi Y、小鵬G6，此外理想、問(wèn)界等車企應(yīng)用一體化壓鑄的車型或?qū)⒂诮衲晗掳?年上市，傳統(tǒng)汽車廠商如沃爾沃、大眾、奔馳等同樣加速一體化壓鑄產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。 特斯拉：2020年宣布Model Y將采用一體化后底板總成，70多個(gè)零部件壓鑄成1-2個(gè)，2022年得州奧斯汀工廠在后底板的基礎(chǔ)上,增 加了前地板(前縱梁)的一體化壓鑄；2023年9月Model3 正式發(fā)布，定價(jià)25.99萬(wàn)起，采用一體化鑄造；2023年3季度末Cybertruck 計(jì)劃上市，將采用前車身底部一體化鑄件以及側(cè)面和后部的兩個(gè)一體化鑄件。預(yù)計(jì)2025年或?qū)⒙氏葘?shí)現(xiàn)下車體總成。
長(zhǎng)期采購(gòu)模式是大勢(shì)所趨
從業(yè)務(wù)模式上來(lái)看，車企生產(chǎn)一體化壓鑄車型主要有兩種 方式：一種是主機(jī)廠自研模式：主機(jī)廠直接采購(gòu)壓鑄機(jī)、 模具和材料等物料，自建工廠生產(chǎn)壓鑄件。該模式以特斯 拉、小鵬、沃爾沃為代表。另一種是采購(gòu)模式：主機(jī)廠直 接向壓鑄廠商采購(gòu)壓鑄件，由壓鑄廠商采購(gòu)相關(guān)的物料， 生產(chǎn)壓鑄件后交付給主機(jī)廠。該模式以高合、蔚來(lái)、理想 為代表。長(zhǎng)期來(lái)看，未來(lái)汽車一體化壓鑄還將逐步回歸采購(gòu)模式為 主。主機(jī)廠自建產(chǎn)線一方面資金壓力很大，并且后期運(yùn)營(yíng) 管理非常耗費(fèi)精力。自研模式的代表特斯拉目前已開(kāi)始與 壓鑄廠商合作，計(jì)劃未來(lái)新增的產(chǎn)能由外部采購(gòu)來(lái)解決。 主機(jī)廠自研最主要的目的還是為了掌握一體化壓鑄knowhow，便于以后與供應(yīng)商之間的技術(shù)交流溝通。
（報(bào)告出品方/作者：中郵證券，李帥華、魏欣）
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