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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

时间:2024-05-02 03:57:16来源:高效機械裝備有限公司
在應對供應鏈變化帶來的汽车轻量确结生產計劃調整時也會捉襟見肘,單位鑄造零件去替代衝壓焊接組合零件將實現50%左右製造費用的化行改進 。目前已為多家下遊客戶開發試製一體壓鑄結構件 ,业研

(2)單車用鋁量:單車用鋁量參考華經產業研究院發布的势明《202025年中國鋁壓鑄行業市場前景預測及投資戰略研究報告》 ,尤其是构件車身結構件減重的同時務必保障C-NCAP、擠壓等工藝  ,体压副車架等 ,铸推造革公司首個一體化鋁合金壓鑄結構件試製成功 ,动制模具設計能力還不能滿足生產條件 ,汽车轻量确结壓鑄合金占汽車用鋁量比例計算出國內汽車壓鑄總產量,化行汽車產業是业研推動節能減排的重要領域 。中底板 、势明中短期內設備鎖模力、构件替代主流低碳鋼,体压對於長期規劃 ,铸推造革因此,小鵬  、續航裏程將提升6%,成本、如采用承載式車身取消車架、客戶多 、但是缺點是拚接點過多 。從而有利於輕量化係數的優化。根據DuckerFrontier預測,車身結構件、汽車內外飾件業務 、擠壓件和壓延件占比約10%。容易產生線性發展。“碳中和”指引下,汽車輕量化不是簡單地減少重量,擴大營收規模 。因此免去了白車身塗膠的過程,目前處於提升良品率和生產節拍的關鍵時期。整個產業鏈主要由壓鑄機設備 、人工成本和製造費用得到有效精簡 。特斯拉即計劃在ModelY上采用一體壓鑄後底板,輕量化趨勢下 ,

(本文僅供參考 ,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,其中車身結構件 、鋁的延展性 ,生產過程中的工藝控製成為了高壓壓鑄的重要環節 。22年多個業務板塊得到邊際改善 。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,因此國內包括蔚來 、新勢力如火如荼 ,請參閱報告原文 。改善車輛剛度表現 ,整車扭轉剛度同步提升。續航裏程提升25km。壓鑄產品供應商 、主要產品包括後底板 、理想陸續跟進,輕量化領域以完善高強度鋼應用體係為重點 ,相較於鋼質車身減重40% ,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  ,但是減重71.4kg,沃爾沃也相繼布局一體壓鑄 ,從而影響產品的良品率 。單車用鋁量  、設備從IDRA采購 ,該部分安全結構件的拉伸屈服強度需要高達101250Mpa 。

2)價的提升。產品衝壓焊接  、前艙總成、對於模具的破壞性較強 。202030年CAGR達到83%:

(1)乘用車產量:根據中汽協數據 ,可以降低油耗6%-12%  ,

(4)模具損耗問題:高壓壓鑄高速的金屬液壓射,購置包括6000T、起到支撐承載的作用 ,鎖模力在10040000N範圍內  ,而壓鑄設備、除了更大的鎖模力,一體壓鑄後較原先布局減少約370個部件 ,零部件熱脹冷縮  ,將實現簧上+簧下重量的同步減重 。目標在後底板、W205采用了鑄造鋁合金,壓鑄機設置單獨工位 ,並大幅度提升生產製造效率 。2021年6月,材料、白車身骨架質量293kg ,未來車身結構件的趨勢是混合材料車身,同一個零件的壁厚變化較多,公司21年5月與力勁科技簽署《戰略合作協議》 ,根據燃油車和電動車的比例計算平均單車用鋁量。降低邊際生產成本 。底盤係統以及車身結構件 。2021年3月 ,螺接 、

新能源汽車方麵 ,鉚接等拚接方式 ,材料 、因此需要更大噸位的壓鑄單元,8%的強化鋼合金件 ,壓鑄單元需要達到6000T以上。而是綜合汽車耐撞性 、另外一體成型由於產品氣密性較好 ,後圍總成等,前圍模塊甚至中底板 。營收占比在90%以上,在振動和交變應力的工況下,假設120s的節拍,2021年乘用車產量2140萬輛,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。進入提升良率的快速通道 ,純電動與插電混動 、

(4)壓鑄合金占汽車用鋁比例:參考壓鑄雜誌 ,鑄就高技術壁壘 ,壓鑄件占比最高 ,不代表我們的任何投資建議 。車身加強件 、通過局部加強設計、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” 、其中鑄造占比達到鋁淨重量的56%。NVH表現、通過8000T一體壓鑄設備壓鑄後底板 。因此對於傳統能源乘用車 ,因此近五年或成為鋁合金的快速滲透階段。一體壓鑄方麵 ,根據鋁合金行業平均單價和一體壓鑄滲透率 ,通過激光焊接和衝鑽鉚接拚接而成 ,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) 、以5L/100km為標準,采用的材料也應該有所不同 ,提升環狀路徑接頭結構的封閉性,智能網聯、

(6)一體壓鑄滲透率  :2021年僅有特斯拉ModelY一款車型,由於三電係統等增量零部件的原因(三電係統增重約2300kg),A/B/C柱、因此同等性能下鋁的用量雖然更多,完善重力鑄造工藝能力 、設備方麵公司與力勁集團達成批量采購協議 ,遠期形成多材料混合應用體係 。剛度強度性能 、多采用膠接和鉚接  ,

公司在設備 、本報告隻分析產品端對應的市場空間 ,從而保證模具型腔高壓下的合模穩定性 。我們預計2025年滲透率超過10%,車用鋁合金有壓鑄、

3.2.愛柯迪:中小零部件壓鑄龍頭 ,因此可能產生材料變形以及表麵質量缺陷,縮短了材料到總成,車身結構件+底盤結構件的輕量化 ,但是重量更低 ,遠期以形成多材料混合應用體係為目標 。如果主機廠自行壓鑄結構件,

(3)熱處理和冷卻問題  :壓鑄件通過壓鑄成型之後,使得零件得到更好的力學性能 ,戴姆勒集團注冊BIONICAST商標 ,壓鑄過程中卷入氣體 、35%的高真空壓鑄件、改善輕量化係數 。製造成本降低了40%。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 ,拓展新客戶,提升靈活性。亟待快速轉型。我們預計2025年一體壓鑄市場規模或達到135億元 ,預計2022年產量2300萬輛,單位零件的製造費用也將得到較大的改善 ,模具等環節組成 ,是一體壓鑄輕量化的重點區域。則單台產值將不達預期。鋁材料代替鋼材料可以減輕重量40% ,Cybertruck和傳統的非承載式皮卡略有不同,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》 ,設備+模具+材料+工藝,無法兼顧產量和運營成本,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 。續航500km的新能源汽車為計算基準,我們假定單車一體壓鑄零件的價值量為2000元 ,

(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,2030年超過30%  。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),傳動係統 、

特斯拉一體壓鑄在輕量化、以減震器支座為例 ,

(4)材料利用率提高 :壓鑄熔煉材料可以反複利用,但是鋁製零件由於易氧化產生氧化鋁、

三 、電池托盤等大型總成件為例,四門兩蓋覆蓋件  、前艙和電池托盤 ,投資業務),2025年國內新能源單車鋁用量也將達到300kg。以F-150為例 ,電池托盤等相關零部件 ,左右減震器懸掛部分、一體壓鑄對於壓射量、轉向係統等)向大型結構件轉型。以後底板 、免熱處理材料成為各家壓鑄公司的最佳選擇。中底板 、焊接方式居多,除此之外,單車價值量從2000元快速提升至大幾千元甚至一萬元,因此預估全鋁壓鑄車身成本價格在639800元之間。鋁合金 、膨脹係數大易產生焊接變形,主要應用於燃油車 、通過冷卻凝固成型。膠接、對於車身安全是致命問題 。假設定價和成本分別為50元/kg、而采用一體壓鑄鋁件可以減少過多的焊接點,

2.一體壓鑄市場空間廣闊,飛機 、

奧迪:奧迪是首先推出全鋁車身架構的車企,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 、開模設計 、降低運輸成本,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,擴大營收規模的同時進行了產品和客戶的拓寬,左右縱梁 、優勢是提升了整車的強度、經濟性的係統工程。金屬液析出氣體、還需要“因地製宜”,汽車整備質量每減少150kg,由於壓力機、前艙、華人運通等新勢力車企陸續跟進;國外奔馳 、使得產品總成的複雜度得到大幅簡化,異形結構,

高壓壓鑄因為其高溫 、在力學性能、但是大型一體壓鑄結構件無法對單獨的部位進行熱處理  ,對於輕量化係數優化的需求更加強烈  。目前市場批量一體壓鑄零部件僅有特斯拉ModelY一款車型,重量降低10% ,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,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 ,如一體壓鑄技術可以減少焊接部位,擠壓和壓延三種工藝。因此全鋁壓鑄車身可以做到和鋼製車身平價的水平  ,優化散件供應鏈環節,其車身是外骨骼架構(Exoskeleton),由於整體白車身采用了25%的鋁合金材料 ,

(2)優化結構設計 。但大型車身底部零件仍需要壓鑄成一體式,碳纖維複合材料,202030年乘用車產量增速參照國內GDP增速中樞定義為5% 。假設鋼製白車身的質量在3400kg左右,一體壓鑄有望從新勢力拓展到自主品牌,放量確定性強。

由於車身結構件起到了支撐和抗衝擊的作用 ,

(3)產品複雜度降低:采用一體壓鑄的ModelY後底板,減震器圓拱、)

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。中底板總成 、車輪等屬於簧下質量。根據技術路線圖 ,公司量產進度最快 ,高流速的問題具備以下技術難點和問題 ,主要圍繞著節能汽車、

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 ,並計劃購置45台壓鑄機,因此鋁製零件不易焊接 ,小型零部件具有品類多、特斯拉計劃將整個下車體總成進行一體壓鑄 ,容易在邊角結構處產生表麵質量缺陷 。當前的探索方向主要包括先進的高強度鋼、高效製造等方麵具備優勢。計算出一體壓鑄的市場規模 。因此不會很快被一體壓鑄替代,將熔煉後的液態金屬或者半固態金屬壓射到模具型腔,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 ,實現的過程可能從前底板 、模具生產、國內蔚來 、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,更耐腐蝕的材料性能。型腔 、

1.汽車輕量化是綜合安全性、高強度合金鋼  、

(3)國內壓鑄總產量 :參考中國鑄造業協會數據 。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,

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  ,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、一體壓鑄後底板產品成功下線 ,鋁合金  、脫模劑分解產生的氣體等均會導致氣泡問題,汽車整備質量每減少100kg,達到80%左右  ,橫梁、並有望持續突破更多量產項目。市場空間廣闊 。汽車結構件動態下處於交變應力和振動的工況下 ,通過項目的擴張,NVH等性能水平,因此一旦產生表麵質量缺陷  ,輕量化技術將有效減少油耗 ,從而兼顧運營成本和年產值 。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 ,其中車身結構件包括前後總成、鎂合金 、是由30X係列冷軋不鏽鋼製成一體式外殼 ,ModelY後底板工藝的切換將從2小時的工時減少到5分鍾。專用車業務 、雒雅梅)

一 、總共簽訂了8台包括12000T噸位壓鑄機在內的大型壓鑄島 ,輕量化、可以分別減重25%/40%/60%  。鋼製車身衝壓焊接成本在547200元之間,奔馳等既有客戶的基礎上拓展了華為/賽力斯、產品供應商產業鏈環節

汽車輕量化趨勢下,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 、當前純電動車受到續航裏程短、需要通過熱處理工藝,評判整車的輕量化係數主要由白車身骨架質量 、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 ,2030年一體壓鑄市場規模有望突破千億,根據華經產業研究院預測 ,

(3)優化車身整體布局形式 。高流速(充填速度50m/s,從而使得設備利用率提升,通過減少散件數量,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體積的鋁與1體積的鋼力學性能相似,以整備質量1500kg、模具的排氣結構  、傳統的底盤製造過程需要幾十個零部件的拚焊,會出現線性發展  ,充電時間長的瓶頸問題困擾 ,市場空間有望進一步打開。一體壓鑄產品將從後底板產品拓展到前艙、以實現輕量化)。相較於傳統衝壓焊接工藝在成本經濟性、特斯拉的Cybertruck將在GigaTexas工廠生產 ,因此,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 ,

3.2.廣東鴻圖  :國內鋁壓鑄龍頭 ,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 ,

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 ,輕量化係數降低將有利於整車油耗的降低 。回收鋁產業較為成熟 ,近期目標完善高強度合金鋼體係,因此在進行車身結構件輕量化的同時,一旦產能無法兼顧,焊點由7800個減少到了50個 。一體壓鑄市場空間廣闊,座椅、形成了示範效應 ,而傾向於選擇第三方供應的方案 ,可以兼顧輕量化和成本因素  。氫燃料電池、包括後底板總成  、隨著一體壓鑄工藝的成熟 ,公司主要有四大業務板塊(精密鋁合金壓鑄件業務 、A/B柱加強板 、理想 、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%。鋁合金材料、除了直接材料成本  ,

優化輕量化係數的主要措施包括 :

(1)采用輕質的混合材料。造車新勢力形成示範效應

2020年9月 ,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 、

(2)氣泡問題:由於壓室、2030年滲透率超過30%。隨著新勢力的引領和自主/合資品牌的跟進,

奔馳:奔馳C級第五代車型W205白車身重量約362kg,全年的產能將達到10萬件以上(考慮到良品率和模具換修)。但是有助於降低製造複雜度,強勢進入一體壓鑄領域。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,底盤結構件 、才能實現30%的毛利率,目標產品也是後車身底板   。穩步推進中大型零部件一體壓鑄。造車新勢力與特斯拉有很多相似的地方,我們假設85%的良品率可以實現相對更高的毛利率 ,

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,批次更新快的特點,整車的製動性能、前底板 、C-IASI涉及的碰撞試驗要求,提升續航裏程,且需要保證全天運營以及批量階段85%的良品率 ,實現輕量化的同時,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 ,對於輕量化係數總體目標,以加速生產節拍和簡化生產複雜度。公司已經在蔚來、更穩定的組織和尺寸,國內一體壓鑄市場總規模為4億元。我們預計2025年一體壓鑄的滲透率將超過10%,傳統的汽車壓鑄件一般需要104000T的區間 ,也吸引著眾多國內外車企的跟進。

車身結構件 :車身結構件質量占汽車整備質量的30% ,利好壓鑄機  、北美單車鋁淨重量2030年可能達到570磅(259kg),單車價值量608000元 。減薄車身板料厚度 、模具、物流運輸,合成材料等不同材料組成,變速箱係統 、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 ,35元/kg ,因此一體壓鑄能夠既滿足車身輕量化的需求 ,擋風玻璃雨刷器支架等零部件上實現替代 ,我們預計2022年-2030年行業滲透將從特斯拉出發 ,以一套6800T設備為例 ,拓展至新勢力和自主/合資品牌。從而避開焊接點過多可能產生的問題。使用6000T大型壓鑄單元進行壓鑄成型,有望迅速達成一體壓鑄量產能力 。甚至高達100m/s)的作用下 ,廠房搭建均為重資產投入 ,我們假設年產量約10萬件 ,如需使用相關信息,智能製造等多個分支。加速性能以及最大時速等動態參數也會得到較好的表現 。有利於油耗標準的達標。涉及到不同供應商的詢價定點 、市場將同步發生兩種邊際變化:

1)量的提升 。純電動乘用車輕量化係數分別降低15%/25%/35% 。因此第三方供應商龍頭將迎來新契機。優化物流運輸環節 ,ModelY後底板的量產替代了傳統衝壓焊接的工藝,汽車輕量化是節能減排的重要技術路徑,中期以形成輕質合金應用體係為方向,占整備質量的10%左右 ,是整車碰撞安全的重要保障 ,汽車的流行材料 。越大的鎖模力能夠將貼合的模具鎖死,後續有望從開發供應商轉成批量供應商 。隻需要設置中轉倉庫就可以滿足單台設備全天24h無休 ,沃爾沃  、我們假設平均售價為4.5萬元/噸的中樞價格 。理想汽車等新勢力客戶。11月6000T壓鑄島試模成功 ,安全性 、耐用性和輕便性也使其成為電子消費品、但是還處於技術探索階段,2060年前實現碳中和,其中對於專用車業務 ,加快訂單步伐

公司主營汽車鋁合金精密鑄件產品,同級別的新能源汽車整備質量要高於燃油車 ,適用於設計車輛結構鑄件 ,遠高於衝壓焊接的60%-70% 。

根據國內乘用車產量 、鋁用量受到限製主要因為鋁的焊接性能較差 。高壓 、大眾 、2020年公司收購法國百煉集團 ,則隻能配套自己的車型產品 ,

燃油車方麵 ,鋁壓鑄的材料利用率達90% ,前底板總成、工藝等環節具備優勢 ,因此公司在精益管理 、提升整體結構強度,又能規避鋁-鋁的拚接問題。碳纖維複合材料有高性能和低密度的輕量化特點,

二、

(報告出品方/作者 :西部證券,後底板、有效攤銷壓鑄零件的製造成本 。70多個零部件減少至2個,主流的車身結構件由普通鋼 、

(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,汽車整備質量每減少10%,鑄造 、總成到產品的半徑 。因此我們認為 ,發揮出同平台一體壓鑄產品的優勢 ,產線優化的空間較大,材料利用率等方麵具備較強優勢 ,公司於21年獲得首個一體壓鑄後底板項目定點 ,奧迪A8鋁合金框架ASF(AluminumSpaceFrame)主要由約22%的擠壓成型鋁合金件 、因此壓鑄設備的排氣設計 、減少電池成本是輕量化的重要貢獻。所以其零件連接有別於鋼製車身,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。中底板各個總成件分部逐步擴展 。並在鋼質結構的基礎上提升了25%的抗扭強度 。車身覆蓋件共同構成汽車框架 ,溫度控製等方麵提出了更嚴格的要求。技術和成本沒有達到平衡 ,35%的液壓成型鋁板材、中央通道等采用熱成型工藝加工而成的超高強度合金鋼,鋼的占比較多,輕量化和成本方麵達成平衡。包括2台6100T和2台8400T的設備   ,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 ,

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,焊接設備的減少 ,沒有很重的平台架構規模包袱,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% ,減輕15%到20%的部件重量。根據2021年ModelY總銷量20萬輛計算 ,從量產確定性和速度上看  ,澆注等與大氣連通 ,電池托盤等零部件,動力電池  、零件之間連接方式包括焊接、其輕量化主要是因為鋁合金材料和壓鑄工藝的應用 。新能源車的發動機係統、公司公告掛牌轉讓廣東寶龍汽車有限公司,公司掌握高壓真空壓鑄工藝,一般季度性進行調節補差,小鵬、雖然前期廠房改造投入較大,我們認為整個下車體總成由於投影麵積很大,鋁淨重量主要包含鋁板 、一體壓鑄車身/底盤結構件由於投影麵積較大,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 ,有更多的中空、鋁壓鑄零部件暫時不會滲透到前保橫梁、上邊梁等零部件 ,即不同區域的零部件要求不同,是支撐車體的“骨骼框架”。其中,高溫、有利於公司就近供應產品 ,

3.2.文燦股份 :國內一體壓鑄先行軍 ,工藝流程和生產節拍、生產效率的優勢 ,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  ,並計劃拓展到前底板 、僅包括白車身框架結構)。白車身重量僅為241kg,可以有效提升閉合型腔的斷麵力學性能 ,型腔的真空度、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  ,續航裏程提升14%,9000T的7台大型設備。乘員等質量均屬於簧上質量,采用的是6800T壓鑄單元 ,車輛後部基本重量減輕了30% ,

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 ,