一體化壓鑄，會(huì)給新能源車企們省多少？

近十年來，為了做到更輕、更薄、美觀、安全，手機(jī)拋棄了可拆卸電池的設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)而使用一體化的機(jī)身。無獨(dú)有偶，汽車廠商也在減重、增效的路上，選擇了同樣的道路——一體化壓鑄。

隨著汽車輕量化、電動(dòng)化發(fā)展，一體化壓鑄技術(shù)開始受到造車新勢力、傳統(tǒng)車企新能源部門的青睞。在特斯拉“吃螃蟹”后，蔚來汽車、小鵬汽車、大眾、沃爾沃等汽車廠商也紛紛開啟一體化壓鑄技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用。

目前，采用一體化壓鑄技術(shù)制造的特斯拉Model Y、蔚來ET5已經(jīng)上市，其輕量化的特點(diǎn)受到了市場不少好評(píng)。

截止7月，一體化壓鑄在汽車產(chǎn)業(yè)的滲透率僅為12％，但這一技術(shù)路線已經(jīng)受到了許多車廠的青睞。市場普遍認(rèn)為輕量化是未來的發(fā)展趨勢，一體化壓鑄工藝有望替代目前使用的沖壓焊接工藝。

本文從一體化壓鑄發(fā)展的原因講起，剖析了輕量化與一體化帶來的產(chǎn)業(yè)升級(jí)的方向與業(yè)內(nèi)相關(guān)公司，以期全方位體現(xiàn)汽車一體化壓鑄行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r與機(jī)遇。

一體化壓鑄帶動(dòng)新能源車輕量化

汽車輕量化是在滿足汽車使用要求、安全性和成本控制的條件下，將結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)與多種輕量化材料、輕量化制造技術(shù)集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品減重。

隨著新能源汽車滲透率的快速提升，輕量化生產(chǎn)凸顯出三個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：

輕量化可提升新能源汽車的續(xù)航里程。

“里程焦慮”是新能源車目前需要著重解決的問題，在電池能力提升逐漸達(dá)到極限的情況下，輕量化是解決該問題的另一手段。

研究表明，電動(dòng)汽車減重10％和15％可分別減少6．3％和9．5％的電能消耗。而根據(jù)比亞迪的研究，約有70％的能耗用在車身質(zhì)量上，若整車質(zhì)量減輕100 kg，每百公里電耗大約降低0．5到1千瓦時(shí)。

輕量化，可以提高汽車性能，進(jìn)而提升使用壽命。

一方面，減輕車重可以提高汽車行駛性能，有效降低剎車距離，在加速性、制動(dòng)性、操穩(wěn)性等方面均有不俗的提升。另一方面，減輕車重可以減少汽車輪胎和制動(dòng)系統(tǒng)承受的壓力，延長使用壽命。根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，純電動(dòng)汽車每減重 100kg，續(xù)航里程可提高6％－11％的同時(shí)，日常損耗成本可降低20％。

輕量化，還可以降低汽車制造成本。

特斯拉率先應(yīng)用一體化壓鑄的后地板，制造成本相比原來下降了40％。主要是由于以下三個(gè)方面。

①降低生產(chǎn)成本：傳統(tǒng)生產(chǎn)至少需要數(shù)十套模具，此外還有生產(chǎn)線周邊的機(jī)器臂、傳輸線、各種夾具等，而一體化壓鑄可以將幾十個(gè)零部件合成一個(gè)，采用超大型壓鑄機(jī)一次壓鑄成型。

②降低土地成本：一臺(tái)大型壓鑄機(jī)占地面積僅100平方米，特斯拉采用大型壓鑄機(jī)后，工廠占地面積減少了30％。

③降低人工成本：國內(nèi)主流的焊裝工廠需配套200－300名產(chǎn)線工人，而采用一體壓鑄后，能縮減到原來的十分之一。

根據(jù)DRIVEALUMINUM的研究，電動(dòng)車采用全鋁制車身結(jié)構(gòu)后，每輛車可最多因此節(jié)省3000 美元。

汽車輕量化主要通過輕量化材料、輕量化設(shè)計(jì)和輕量化工藝三種途徑實(shí)現(xiàn)。

輕量化材料主要包括高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金、碳纖維等，其中鋁合金材料由于可回收、易成型、性價(jià)比高等等特點(diǎn)成為目前最有應(yīng)用前景的輕量化材料。

輕量化設(shè)計(jì)主要通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化、尺寸優(yōu)化等方式來達(dá)到汽車結(jié)構(gòu)輕量化的目的。

首先利用三維軟件進(jìn)行整車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，優(yōu)化新能源汽車整車結(jié)構(gòu)，接著在保持新能源汽車性能不改變的前提下，盡量將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小型化，以實(shí)現(xiàn)汽車輕量化。最終合理利用多種輕量化汽車材料組合，對(duì)比不同材料組合構(gòu)成的部件強(qiáng)度，在各部件結(jié)構(gòu)材料搭配中尋找到一個(gè)最佳選擇。

而從輕量化工藝角度來看，汽車上常用的鋁合金分為鑄造鋁合金和變形鋁合金。隨著對(duì)強(qiáng)度和硬度的追求提升，其鑄造工藝也在持續(xù)改進(jìn)，形成了多種工藝，也被使用在了不同的零部件上。

而一體化壓鑄將輕量化材料、設(shè)計(jì)、工藝有機(jī)結(jié)合，成為汽車輕量化的最大增量，有效降低了汽車生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。其較之傳統(tǒng)全鋁車身生產(chǎn)有著許多優(yōu)勢：

高壓鑄造性能更好，且生產(chǎn)材料回收率高。

一體化壓鑄基礎(chǔ)工藝是高壓鑄造，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的少切削、無切削， 可避免沖壓生產(chǎn)的回彈情況，且廢料可以直接融化，材料的回收利用率較高。同時(shí)，相比傳統(tǒng)的鑄造技術(shù)，壓鑄生產(chǎn)的原輔料消耗、能源消耗都有所降低。

減少零部件數(shù)量，解決鋁合金連接技術(shù)要求高的問題，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)減重。

采用鋁合金壓鑄件設(shè)計(jì)方案可實(shí)現(xiàn)高度模塊化集成設(shè)計(jì)，有效減少零部件數(shù)量、根據(jù)2020年特斯拉公布數(shù)據(jù)，采用了一體壓鑄后車底的Model Y相較Model 3后車底縮減79個(gè)零部件，焊點(diǎn)由700－800個(gè)減少到50個(gè)，車底重量降低30％。

精簡生產(chǎn)流程，提高生產(chǎn)效率。

一體化壓鑄將傳統(tǒng)“沖壓＋焊接”模式的過程高度簡化，原本需要?dú)v經(jīng)兩個(gè)車間才能形成大型結(jié)構(gòu)件，如今可直接在壓鑄車間一體成型，效率大幅度提升。

根據(jù)報(bào)道，以特斯拉二期生產(chǎn)線為例，制造時(shí)間由傳統(tǒng)工藝的1－2小時(shí)縮減至2－3分鐘，并且能夠在廠內(nèi)直接供貨。并且未來特斯拉將省去更多零部件的組裝生產(chǎn)線，大幅精簡了生產(chǎn)流程，提高了效率。

一體化輕量化帶來哪些產(chǎn)業(yè)升級(jí)？

汽車大型零部件壓鑄一體化的發(fā)展，直接促進(jìn)了免熱處理鋁合金與模具鋼等核心原材料、壓鑄部件的升級(jí)。

在傳統(tǒng)鑄造鋁合金的生產(chǎn)工藝中，必須經(jīng)過熱處理步驟，使其達(dá)到車身結(jié)構(gòu)件的要求。但熱處理也會(huì)引發(fā)鑄件彎曲變形和表面缺陷的問題，由此限制了傳統(tǒng)鑄造鋁合金在尺寸更大、形狀更復(fù)雜、彎曲程度更高的汽車結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用。

而壓鑄一體化工藝重點(diǎn)就在于零部件大型化、一體化，而傳統(tǒng)鑄造鋁合金的熱處理工藝受限于零部件小型化、分散化，在矛盾之下，催生出了成分和工藝創(chuàng)新的免熱處理壓鑄鋁合金。

免熱鋁合金通過對(duì)組成成分以及對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程精準(zhǔn)的控制，實(shí)現(xiàn)了在不需要經(jīng)過熱處理工藝下達(dá)到和傳統(tǒng)鑄造鋁合金相當(dāng)甚至更優(yōu)的機(jī)械性能，完美契合一體化壓鑄流程，讓大型汽車一體化壓鑄成為可能。

除免熱處理合金外，模具鋼的重要性也伴隨著升級(jí)一體化壓鑄滲透率增加的過程中逐步提升。

作為有“工業(yè)之母”之稱的模具鋼，其質(zhì)量直接影響著制造業(yè)加工工藝的質(zhì)量、產(chǎn)品的精度以及生產(chǎn)成本。隨著一體化壓鑄推進(jìn)導(dǎo)致的下游整體升級(jí)以及裝備技術(shù)的提升，對(duì)模具材料的質(zhì)量以及規(guī)格的定制化需求更為突出。

目前，我國模具廠商的競爭格局處于“低端混戰(zhàn)，高端缺乏”的階段，大型一體壓鑄模具生產(chǎn)企業(yè)較少。這也導(dǎo)致我國高端產(chǎn)品對(duì)進(jìn)口模具鋼的依賴仍然較大，每年的凈進(jìn)口總量約10萬噸，其中精品模具鋼占據(jù)了國內(nèi)模具鋼高端市場份額的60％。

但伴隨著一體化壓鑄滲透率的提升，國內(nèi)企業(yè)也開始著手研究高端模具鋼，目前在中高端市場已有突破，預(yù)計(jì)未來有望完成國產(chǎn)化。

除一體化壓鑄外，新能源汽車輕量化的升級(jí)也在推動(dòng)如底盤等部件的升級(jí)，純電動(dòng)乘用車輕量化市場空間快速擴(kuò)容。

新能源汽車車身和底盤的重量分別在420kg和380kg左右，合計(jì)占整車的重量超過40％。相對(duì)于車身減重，底盤減重技術(shù)更加成熟、成本更低。

根據(jù)上海有色網(wǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)于汽車行駛而言，同等幅度簧下質(zhì)量輕量化的效用是簧上質(zhì)量輕量化的5－15倍，故底盤的輕量化升級(jí)是新能源汽車輕量化不可或缺的一部分。

輕量化新能源底盤件產(chǎn)品包括鋁制副車架、控制臂以及電池盒等，單車價(jià)值約為6200－7400元。目前鋁制副車架滲透率不到20％、控制臂和轉(zhuǎn)向節(jié)滲透率不到40％。隨著底盤輕量化的持續(xù)推進(jìn)，預(yù)計(jì)鋁制副車架滲透率未來有望達(dá)到80％，控制臂和轉(zhuǎn)向節(jié)滲透率達(dá)到100％。

一體化輕量化帶來的產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)

與輕量化、一體化帶來的產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)方向相同，投資機(jī)會(huì)也主要集中于核心原材料與輕量化零部件環(huán)節(jié)。

其中，立中集團(tuán)是成本與技術(shù)領(lǐng)先的免熱處理合金龍頭。

立中集團(tuán)年報(bào)顯示，公司通過材料成分配比、工藝路線設(shè)計(jì)、性能指標(biāo)設(shè)定、工藝過程保障等方面綜合調(diào)控，使得公司的免熱處理合金在抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率等方面表現(xiàn)出了良好且均衡的機(jī)械性能，在保持高強(qiáng)度和良好鑄造性能的基礎(chǔ)上，延伸率較傳統(tǒng)壓鑄材料提升了5倍以上，能夠更好的應(yīng)用于高強(qiáng)、高韌、超大型一體化壓鑄零部件的生產(chǎn)。

公司的免熱處理合金相較于國外同類產(chǎn)品擁有性能、價(jià)格上的優(yōu)勢。

立中集團(tuán)，解決了國外產(chǎn)品因硅含量較低導(dǎo)致的流動(dòng)性較差而造成的后續(xù)一體化壓鑄零部件報(bào)廢率較高的問題。同時(shí)，公司采用了獨(dú)特的低Mo變質(zhì)技術(shù)，Mo 含量僅為國際同類變質(zhì)含量的五分之一至七分之一，解決了一體化過程中的偏稀性問題，較國外同類材料價(jià)格可降低15％－20％，

公司還擁有廣泛且穩(wěn)定的新能源汽車客戶市場基礎(chǔ)，目前直接為蔚來、理想、小鵬、威馬、華人運(yùn)通及牛創(chuàng)等多家新能源車企提供服務(wù)，并完成了某國際頭部新能源車企的工廠認(rèn)證，后續(xù)將開展具體的項(xiàng)目合作；同時(shí)公司的鑄造鋁合金材料也是蔚來、小鵬等造車新勢力的二級(jí)供應(yīng)商。

在近期的反路演中，立中集團(tuán)表示，在一體化壓鑄中，材料端的攻克難度最大，目前公司已經(jīng)占據(jù)高端領(lǐng)域先發(fā)優(yōu)勢，哪怕在未來有很多公司進(jìn)入免熱合金行業(yè)，也需要花費(fèi)大量的時(shí)間、人力、物力才能追趕。同時(shí)，立中集團(tuán)還表示免熱合金產(chǎn)量會(huì)快速提升，2022年只有幾千噸產(chǎn)量，但預(yù)計(jì)明年可以生產(chǎn)10萬噸，幫助企業(yè)快速占領(lǐng)市場，實(shí)現(xiàn)盈利。

拓普集團(tuán)，則布局了壓鑄部件業(yè)務(wù)，已具備了輕合金領(lǐng)域六大工藝能力，可完全覆蓋底盤部件及車身部件，提供一站式輕量化解決方案。

目前，拓普集團(tuán)已量產(chǎn)的產(chǎn)品類型涵蓋底盤系統(tǒng)、動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)件等。根據(jù)不同的工藝，產(chǎn)品壁厚設(shè)計(jì)范圍寬，成型后屈服強(qiáng)度能實(shí)現(xiàn)從100MPa到350MPa全覆蓋，延伸率從2％到12％全覆蓋?；谝陨喜季郑仄湛蔀榭蛻籼峁┒ㄖ苹?wù)，針對(duì)客戶產(chǎn)品使用場景和性能要求，推薦最適合的輕量化工藝。

拓普已根據(jù)7200T壓鑄機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)。

2021年9月，拓普與力勁集團(tuán)就汽車輕量化、大型汽車結(jié)構(gòu)件一體化成型項(xiàng)目達(dá)成全新戰(zhàn)略合作協(xié)議，購置多套壓鑄設(shè)施?；?7200T 真空鑄造設(shè)備，拓普將前沿的鑄造一次成型技術(shù)迅速地應(yīng)用在了一體式后艙輕量化量產(chǎn)零件上，可實(shí)現(xiàn) 15％～20％的減重效果。

在近期的交流中，拓普相關(guān)人士表明，目前已擁有的新能源主機(jī)廠客戶高度認(rèn)可公司多產(chǎn)品及技術(shù)能力。

公司開發(fā)、試制及驗(yàn)證能力突出，單個(gè)試驗(yàn)中，可集成不同類型產(chǎn)品，協(xié)同效應(yīng)更強(qiáng)，相較那些分散的單一產(chǎn)品供應(yīng)商優(yōu)勢明顯。目前行業(yè)訂單在快速攀升，公司因布局早、技術(shù)足的原因，將在本輪需求飆升中充分受益。

寫在最后

目前，對(duì)于新能源主機(jī)廠商來說，“增程”無疑是最需要解決的問題。

在電池技術(shù)研究陷入瓶頸，短期內(nèi)難以取得長足突破之時(shí)，轉(zhuǎn)換思維，“輕量化”或許也是一個(gè)不錯(cuò)的方向。

在過去，或許全鋁車身受限于成本與技術(shù)未能廣泛推廣，但在特斯拉提出一體化壓鑄概念后，在減重的同時(shí)還完成了降本增效，成為了改變行業(yè)生態(tài)的重要?jiǎng)?chuàng)新，除特斯拉之外，蔚來、小鵬等許多車企也開始了一體化壓鑄的研發(fā)、使用。

目前，一體化壓鑄技術(shù)仍在更新迭代中，伴隨材料技術(shù)的突破與壓鑄機(jī)噸位的提升，一體化壓鑄技術(shù)將擴(kuò)展到更多汽車部件上，造車新時(shí)代即將來臨。

       原文標(biāo)題 : 一體化壓鑄，會(huì)給新能源車企們省多少？