汽車(chē)鋁壓鑄行業(yè)深度研究：一體化壓鑄、輕量化大市場(chǎng)初現(xiàn)崢嶸一、汽車(chē)輕量化勢(shì)在必行，鋁壓鑄工藝優(yōu)勢(shì)顯著1.1“碳中和”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行業(yè)向綠色轉(zhuǎn)型，輕量化助力實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)汽車(chē)尾氣污染持續(xù)威脅環(huán)境，“碳中和”驅(qū)動(dòng)節(jié)能減排勢(shì)在必行。截至2021年底，我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量達(dá)3.95億輛，同比增長(zhǎng)6.18%，年增量始終保持在兩千萬(wàn)輛左右，中長(zhǎng)期看仍具有較快增速。高機(jī)動(dòng)車(chē)保有量使得機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣污染嚴(yán)重。機(jī)動(dòng)車(chē)排放的氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物分別達(dá)595/196萬(wàn)噸，占全國(guó)排放總量的33.3%與19.3%。因此，在“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”和“雙碳”政策驅(qū)動(dòng)下，汽車(chē)減排、低碳化發(fā)展形勢(shì)較為緊迫。燃油乘用車(chē)整體降耗目標(biāo)不斷提升，新能源汽車(chē)助力節(jié)能減排潛力顯著。按照2020年10月正式發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖2.0》規(guī)劃，2020-2035年我國(guó)乘用車(chē)百公里油耗年均降幅逐步提高，減排壓力逐年增加。然而依據(jù)國(guó)家部委發(fā)布的2016-2019年度《中國(guó)乘用車(chē)企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車(chē)積分核算情況表》，可計(jì)算得到2016-2019年傳統(tǒng)能源乘用車(chē)新車(chē)實(shí)際平均百公里油耗分別為6.88L、6.77L、6.62L及6.46L，始終高于達(dá)標(biāo)油耗6.7L、6.4L、6L、5.5L。但受新能源汽車(chē)銷(xiāo)量持續(xù)提升影響，乘用車(chē)總體新車(chē)平均百公里油耗低于達(dá)標(biāo)值，且拉動(dòng)幅度越來(lái)越大。由此可見(jiàn)，新能源汽車(chē)具有較大節(jié)能減排潛力，隨著新能源汽車(chē)滲透率的逐步提高，可以進(jìn)一步緩解汽車(chē)行業(yè)的節(jié)能減排壓力。技術(shù)路線圖明確新能源發(fā)展目標(biāo)，2035年節(jié)能與新能源汽車(chē)銷(xiāo)量占比各50%。為進(jìn)一步推動(dòng)汽車(chē)低碳化進(jìn)程，《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖（2.0版）》提出“汽車(chē)產(chǎn)業(yè)碳排放總量先于國(guó)家碳排放承諾于2028年左右提前達(dá)到峰值，到2035年排放總量較峰值下降20%以上”和“新能源汽車(chē)逐漸成為主流產(chǎn)品，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)化轉(zhuǎn)型”等愿景目標(biāo)。具體里程碑目標(biāo)如下：至2035年，節(jié)能汽車(chē)與新能源汽車(chē)年銷(xiāo)量各占50%，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)化轉(zhuǎn)型；氫燃料電池汽車(chē)保有量達(dá)到100萬(wàn)輛左右，商用車(chē)實(shí)現(xiàn)氫動(dòng)力轉(zhuǎn)型。全球電動(dòng)化趨勢(shì)不斷提速，新能源汽車(chē)滲透率持續(xù)超預(yù)期。國(guó)際能源署（IEA）數(shù)據(jù)顯示，2010-2020年，隨著各國(guó)政府加速電動(dòng)化轉(zhuǎn)型，汽車(chē)行業(yè)全面向“新四化”進(jìn)軍，全球新能源汽車(chē)實(shí)現(xiàn)年銷(xiāo)量“十連增”,CAGR約81%，新能源汽車(chē)（純電+插混）滲透率由0.01%上升至接近4%。進(jìn)入2021年以來(lái)，中國(guó)、歐洲作為全球前兩大新能源汽車(chē)市場(chǎng)，銷(xiāo)量表現(xiàn)持續(xù)超預(yù)期。2021國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)?yán)塾?jì)銷(xiāo)量352.1萬(wàn)輛，同比+158%，滲透率達(dá)14.2%，提升8個(gè)pct，首次突破兩位數(shù)。同時(shí)期歐洲新能源汽車(chē)銷(xiāo)量達(dá)214.2萬(wàn)輛，同比+70%，滲透率達(dá)到14.6%，提升6個(gè)pct，延續(xù)了2020年以來(lái)超高景氣表現(xiàn)；美國(guó)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量達(dá)65.2萬(wàn)輛，同比+101%，滲透率達(dá)到4.3%，提升2個(gè)pct，預(yù)計(jì)2022年有望達(dá)到8%。車(chē)重制約降耗、續(xù)航能力提升，輕量化需求順應(yīng)而生。電動(dòng)車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)包括電池、電機(jī)和電控三大系統(tǒng)，通常占整車(chē)總質(zhì)量的30~40%，在動(dòng)力電池能量密度的現(xiàn)有水平下，電動(dòng)車(chē)以及廣義新能源汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)質(zhì)量與空間占比顯著高于傳統(tǒng)燃油車(chē)，車(chē)重高于傳統(tǒng)燃油車(chē)5~25%，未來(lái)搭載智能網(wǎng)聯(lián)相關(guān)配置后，車(chē)重會(huì)進(jìn)一步上升。以廣汽豐田品牌的C-HR及其純電車(chē)型C-HREV為例，純電車(chē)型的整備質(zhì)量高于燃油版本18.27%。目前，由于電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)過(guò)重、配套成熟度不高等問(wèn)題，電動(dòng)汽車(chē)的實(shí)際續(xù)航能力被嚴(yán)重制約，成為影響消費(fèi)者購(gòu)車(chē)決策的重要因素。因此通過(guò)減輕整車(chē)重量以提高汽車(chē)?yán)m(xù)航能力成為解決該問(wèn)題的熱點(diǎn)技術(shù)路線，電動(dòng)汽車(chē)的輕量化需求隨之誕生。輕量化可全面提升降耗和續(xù)航效率，是節(jié)能減排的有效手段之一。在節(jié)能減排和新能源汽車(chē)長(zhǎng)續(xù)航里程持續(xù)提升的需求下，汽車(chē)輕量化是目前最直接且有效的手段。電動(dòng)汽車(chē)與燃油車(chē)的整備質(zhì)量每減少10%，續(xù)航里程均增加6-8%，尾氣排放量和能耗將減少6-8%。此外，在保證安全強(qiáng)度的前提下，汽車(chē)重量越輕，加速時(shí)間越短，車(chē)身動(dòng)態(tài)響應(yīng)更靈活，制動(dòng)距離、車(chē)身震動(dòng)和噪音也會(huì)減少。隨著消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)駕乘體驗(yàn)要求的不斷提高，輕量化帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)性、安全性和舒適性等方面的提升將更加迎合消費(fèi)者的需求，采取輕量化技術(shù)的車(chē)企的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)將更加凸顯。因此通過(guò)輕量化方案來(lái)提升節(jié)能和電動(dòng)汽車(chē)的降耗和續(xù)航能力已成為當(dāng)前的優(yōu)先選擇。1.2輕量化技術(shù)多點(diǎn)突破，鋁壓鑄工藝綜合占優(yōu)材料、工藝、設(shè)計(jì)多點(diǎn)突破，三大舉措相輔相成。目前實(shí)現(xiàn)輕量化的路徑主要包括材料、工藝和設(shè)計(jì)三個(gè)方向。1）輕量化材料：采用高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金、碳纖維材料等輕量化材料代替普通鋼材料，通過(guò)降低用量或降低密度實(shí)現(xiàn)減重；2）輕量化工藝：發(fā)展一體化壓鑄、激光拼焊、液壓成形、輕量化連接等制造工藝，通過(guò)減少零部件或連接件用量實(shí)現(xiàn)減重；3）輕量化設(shè)計(jì)：通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化設(shè)計(jì)軟件和力學(xué)理論對(duì)現(xiàn)有零部件進(jìn)行尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、拓?fù)鋬?yōu)化實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品減重。其中，材料輕量化是工藝和結(jié)構(gòu)輕量化的基礎(chǔ)，根據(jù)輕量化材料的選用，工藝與結(jié)構(gòu)在其基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步減重設(shè)計(jì)；同時(shí)針對(duì)工藝與結(jié)構(gòu)減重的技術(shù)發(fā)展，還可以進(jìn)一步拓展不同的輕量化材料的應(yīng)用范圍。輕量化三大舉措彼此相輔相成，共同發(fā)展。二、汽車(chē)鋁合金市場(chǎng)空間廣闊，車(chē)用鋁鑄件應(yīng)用占比第一2.1鋁合金具備綜合優(yōu)勢(shì)，單車(chē)用鋁量提升顯著鋼鋁車(chē)身是當(dāng)下主流方案，鋁合金中長(zhǎng)期增量?jī)?yōu)勢(shì)明顯。根據(jù)現(xiàn)有工藝與成本因素，高強(qiáng)度鋼和鋁合金占據(jù)了輕量化市場(chǎng)較大份額。高強(qiáng)度鋼的材料成本因強(qiáng)度不同范圍跨度大，工藝技術(shù)成熟，同時(shí)在抗碰撞性能方面較鋁、鎂合金具有明顯的優(yōu)勢(shì)，多用于白車(chē)身上的結(jié)構(gòu)件、安全件上。高強(qiáng)度鋼通過(guò)提高自身強(qiáng)度性能減少車(chē)身鋼材用量來(lái)實(shí)現(xiàn)輕量化。鋁合金的優(yōu)勢(shì)在于本身密度比鋼低，且優(yōu)良的金屬性質(zhì)使其可以更好地將材料減重與工藝、結(jié)構(gòu)輕量化結(jié)合起來(lái)，綜合減重。隨著輕量化趨勢(shì)、技術(shù)和材料的不斷進(jìn)步，鋁合金將成為輕量化市場(chǎng)最主要的材料?！豆?jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖》中規(guī)劃了我國(guó)輕量化分階段目標(biāo)，2025年與2030年單車(chē)鋁合金將分別達(dá)到250kg、350kg，用量將大幅超越高強(qiáng)度鋼。鎂合金減重效果優(yōu)于鋁，一般應(yīng)用于內(nèi)飾和傳動(dòng)零部件；目前主要受限于鎂自身化學(xué)性質(zhì)活躍、加工生產(chǎn)成本高昂，價(jià)格高于鋁2-3倍，無(wú)法普遍應(yīng)用于大眾車(chē)型。碳纖維復(fù)合材料減重率最優(yōu)，還具有耐腐蝕性以及良好的可加工、可設(shè)計(jì)性；但碳纖維目前受限于制造加工成本與難度高、回收再利用率低等因素，價(jià)格高達(dá)120元/kg以上，多應(yīng)用在賽車(chē)、超跑等豪華轎車(chē)中。鋁合金減重率和性?xún)r(jià)比兼顧，單車(chē)用鋁量提升顯著。相比于輕量化的其他材料——高強(qiáng)度鋼、鎂合金和碳纖維，（1）從成本看：鋁合金材料價(jià)格略高于高強(qiáng)度鋼，遠(yuǎn)低于鎂合金與碳纖維材料；（2）從減重率看：鋁合金密度為2.8g/cm3，減重率在40%~50%之間，僅弱于碳纖維和鎂合金，大幅強(qiáng)于高強(qiáng)度鋼；（3）從工藝難度看：鋁合金相關(guān)工藝已十分成熟，生產(chǎn)效率較高，鋁壓鑄、鋁壓延、鋁擠壓、鋁鍛造工藝已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用；

（4）從回收率上看：鋁合金的回收率最高，廣泛應(yīng)用可推動(dòng)再生鋁產(chǎn)業(yè)發(fā)展，符合當(dāng)前節(jié)能減排迫切需求，同時(shí)也可進(jìn)一步降低上游原材料成本。綜合上述在高比強(qiáng)度、高減重率、防腐性能優(yōu)異等優(yōu)勢(shì)，鋁合金材料在汽車(chē)上的用量逐年增長(zhǎng)。2016-2019年，中國(guó)乘用車(chē)單車(chē)用鋁量方面，燃油車(chē)、純電動(dòng)車(chē)、混動(dòng)車(chē)單車(chē)用鋁量增幅分別為15.7%、33.6%、28.1%，且純電動(dòng)汽車(chē)單車(chē)用鋁量增速明顯高于傳統(tǒng)燃油車(chē)。2.2鋁合金產(chǎn)業(yè)鏈：上游受大宗商品價(jià)格影響，下游交通運(yùn)輸行業(yè)用量最多產(chǎn)業(yè)鏈上游為鋁合金冶煉生產(chǎn)、下游深加工制造應(yīng)用空間廣闊。產(chǎn)業(yè)鏈上游為將電解鋁、再生鋁等原材料與中間合金熔煉加工為鋁合金，下游為汽車(chē)、建筑等廠商。上游純鋁等原材料價(jià)格和下游汽車(chē)建筑等行業(yè)需求對(duì)鋁合金加工公司的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)產(chǎn)生影響。上游受大宗商品價(jià)格影響，中游具備一定議價(jià)能力。鋁合金產(chǎn)業(yè)鏈上游為鋁合金冶煉，鋁料從來(lái)源上分為電解鋁與再生鋁。上游材料供應(yīng)商受大宗商品價(jià)格影響大，中游制造廠商一般采取成本加成定價(jià)，定期根據(jù)鋁價(jià)的變動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，具備技術(shù)壁壘的鋁壓鑄制造商有一定議價(jià)能力，可以通過(guò)與下游客戶(hù)談判提高產(chǎn)品價(jià)格轉(zhuǎn)嫁成本，具有一定抗風(fēng)險(xiǎn)能力。但由于中游制造商在結(jié)算上對(duì)上下游存在時(shí)間差，若短時(shí)間內(nèi)鋁價(jià)發(fā)生劇烈波動(dòng)，產(chǎn)品價(jià)格未能及時(shí)調(diào)整，會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)對(duì)公司經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)?cè)斐刹焕绊憽?021年受宏觀經(jīng)濟(jì)調(diào)控+疫情持續(xù)影響供給等因素?cái)_動(dòng)，鋁價(jià)波動(dòng)較為劇烈，Q2、Q3持續(xù)上漲，一度突破20000元/噸，鋁壓鑄供應(yīng)商受鋁價(jià)波動(dòng)影響，毛利相對(duì)承壓?！半p碳”調(diào)控下再生鋁產(chǎn)量持續(xù)提升，有望帶動(dòng)行業(yè)整體成本下降。原材料方面，目前電解鋁與再生鋁的市場(chǎng)占比約為4：1。電解鋁又稱(chēng)原鋁，由鋁土礦中的氧化鋁與用燒堿冶煉而成的預(yù)焙陽(yáng)極一起電解而成；再生鋁是將工業(yè)生產(chǎn)與社會(huì)消費(fèi)中的可回收廢鋁材重新熔煉成型。生產(chǎn)電解鋁消耗的電力資源較大，在“雙碳”背景下面臨限產(chǎn)調(diào)控的趨勢(shì)。而每利用一噸的再生鋁合金比電解鋁可降低二氧化碳、二氧化硫排放11噸，節(jié)約用電1.3萬(wàn)度，能源消耗小且環(huán)境友好；此外，再生鋁價(jià)格低于電解鋁800-1000元/噸，具有成本優(yōu)勢(shì)，再生鋁市場(chǎng)迎來(lái)機(jī)遇。一般而言，原鋁相對(duì)比再生鋁，強(qiáng)度、硬度、韌性、抗氧化性能更強(qiáng)，使用壽命更長(zhǎng)，因此對(duì)于硬度、抗撞擊能力有要求的部件（如車(chē)身結(jié)構(gòu)件）只能用原鋁，不能用回收鋁；但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，再生鋁的質(zhì)量已經(jīng)越來(lái)越接近于原生鋁。未來(lái)預(yù)計(jì)再生鋁對(duì)電解鋁的替代趨勢(shì)將會(huì)愈發(fā)顯著，助力上游原材料降本。下游深加工應(yīng)用廣泛，交通部門(mén)（含汽車(chē)）用量最多。鋁合金深加工的下游產(chǎn)業(yè)覆蓋廣泛，包括建筑建材、交通運(yùn)輸（航空、汽車(chē)等）、電線電纜與食品醫(yī)藥包裝等。交通和建筑部門(mén)占比最高，分別為29%、26%。其中，交通板塊對(duì)鋁的需求占比將會(huì)持續(xù)保持，且總量不斷增加，因而車(chē)用鋁合金制造廠商的訂單量受下游整車(chē)廠影響較大。此外，新能源單車(chē)用鋁量普遍高于傳統(tǒng)燃油車(chē)近42%，隨著新能源汽車(chē)滲透率的提高，車(chē)用鋁合金的市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)不斷擴(kuò)大。2.3應(yīng)用：汽車(chē)鋁合金應(yīng)用廣泛，汽車(chē)鋁鑄件占比超70%2.3.1車(chē)用鋁合金覆蓋范圍廣泛，單車(chē)用鋁量持續(xù)提升車(chē)用鋁合金目前主要應(yīng)用于白車(chē)身、動(dòng)力總成、底盤(pán)和內(nèi)飾，且繼續(xù)向其余部件滲透。鋁合金在整車(chē)上的應(yīng)用廣泛，主要包括汽車(chē)的白車(chē)身、動(dòng)力系統(tǒng)、底盤(pán)等部分。從汽車(chē)各部件質(zhì)量分布來(lái)看，車(chē)身、動(dòng)力與傳動(dòng)系統(tǒng)、底盤(pán)、內(nèi)飾等占比較大，分別為27.2%、22.5%、20.4%、20.4%，合計(jì)超過(guò)整車(chē)質(zhì)量90%，為輕量化的主要突破方向。北美輕型車(chē)的單車(chē)用鋁量2020年總計(jì)208.2Kg；其中，單車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、變速和傳動(dòng)系統(tǒng)、車(chē)輪、覆蓋件用鋁量分別為47.2Kg、38.6kg、32.7Kg和26.8Kg，合計(jì)占比約70%。預(yù)計(jì)至2026年，車(chē)身結(jié)構(gòu)件和覆蓋件鋁合金滲透率將快速增長(zhǎng)；懸架部件的份額也會(huì)增加至7%；三電部件（如電池盒、電機(jī)外殼、轉(zhuǎn)換器外殼、BMS外殼等）將成為用鋁增量最大的部位；整車(chē)單車(chē)用鋁量將會(huì)增加至233.2Kg。2.3.2鋁合金加工分為鑄造和形變，壓鑄工藝最為成熟與高效車(chē)用鋁合金加工工藝分為鑄造和形變，鋁鑄件在汽車(chē)用鋁中占比最高。（1）鑄造鋁合金：將鋁合金加熱至熔融狀態(tài)，流入模具中冷卻成型后加工成汽車(chē)零部件。鑄造鋁合金具有良好的導(dǎo)熱性和抗腐蝕性，兼顧提高汽車(chē)在縱向和橫向震動(dòng)中的性能。鑄造鋁合金被車(chē)企廣泛使用在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸、汽車(chē)搖臂、輪轂、變速箱殼體等耐久性要求高、結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的位置。（2）形變鋁合金：變形鋁合金是指通過(guò)沖壓、彎曲、軋制、擠壓等工藝使其組織、形狀發(fā)生變化的鋁合金。應(yīng)用上，鑄造鋁合金一般用于結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的部件，形變鋁合金則適用于結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、對(duì)機(jī)械性能要求更高的汽車(chē)部位。根據(jù)中國(guó)船舶重工集團(tuán)數(shù)據(jù)顯示目前汽車(chē)各類(lèi)鋁合金實(shí)際占比為鑄鋁77%，軋制材、擠壓材各占10%，鍛造材最低，僅占3%。形變鋁合金機(jī)械性能好但應(yīng)用范圍有限，無(wú)法完成汽車(chē)精密結(jié)構(gòu)件。車(chē)用形變鋁合金主要包括鍛造、擠壓和軋制鋁合金，三種形變鋁合金受力方法不同，成形與性能也各不相同。（1）鍛造鋁合金質(zhì)量良好，沖擊力承受能力強(qiáng)，應(yīng)用于大型軋鋼機(jī)的軋輥、汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子、汽車(chē)和拖拉機(jī)的曲軸、連桿等。（2）擠壓鋁合金工藝靈活度高，擠壓鋁型材作車(chē)身骨架除了可以減輕重量，還可以通過(guò)局部零部件特殊結(jié)構(gòu)增加零部件強(qiáng)度，但存在廢料損失大、工具損耗導(dǎo)致成本高等問(wèn)題。（3）軋制是鋁型材、鋁板的主要成型工藝，主要用在金屬材料型材、板、管材。形變鋁合金具有塑性高、機(jī)械性能好的優(yōu)點(diǎn)，但無(wú)法完成汽車(chē)精密結(jié)構(gòu)件，產(chǎn)品應(yīng)用范圍有限。鑄造鋁合金工藝分為砂型鑄造和特種鑄造兩大類(lèi)，特種鑄造更適用于汽車(chē)鋁合金加工。砂鑄是最為傳統(tǒng)的在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造方法，但產(chǎn)品精度不高且生產(chǎn)率較低；在其基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的重力鑄造雖然可以進(jìn)一步改善問(wèn)題，但也存在限制鑄件體積、需嚴(yán)格控制模具溫度否則會(huì)影響鑄件質(zhì)量的問(wèn)題。因此，砂型鑄造在汽車(chē)零部件的應(yīng)用并不廣泛。砂鑄之外的鑄造工藝統(tǒng)稱(chēng)為特種鑄造，包括壓力鑄造、擠壓鑄造、離心鑄造、連續(xù)鑄造等。其中，壓力鑄造工藝最為成熟且高效；擠壓鑄造產(chǎn)品機(jī)械性能較好于一般壓鑄工藝，具有液態(tài)金屬利用率高、工序簡(jiǎn)化和質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但難以生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的部件，影響產(chǎn)品應(yīng)用范圍；而離心、連續(xù)鑄造的產(chǎn)品生產(chǎn)較為固定，離心鑄造一般用于生產(chǎn)管狀類(lèi)器具，連續(xù)鑄造則用于生產(chǎn)斷面形狀不變的長(zhǎng)鑄件。壓鑄是鑄造工藝中最成熟、效率最高的制造技術(shù)之一，目前在汽車(chē)鑄件中占比超70%。壓鑄是利用高壓將金屬熔液壓入模具內(nèi)，并在壓力下冷卻成型的制造工藝。根據(jù)中國(guó)有色金屬加工工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)分析顯示，汽車(chē)用鋁中壓鑄件占鑄件的比重超70%。工藝優(yōu)點(diǎn)：（1）壓鑄時(shí)金屬液體承受壓力高，流速快；（2）產(chǎn)品質(zhì)量好，尺寸穩(wěn)定，互換性好；（3）生產(chǎn)效率高，壓鑄模使用次數(shù)多；（4）適合大批量生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益好。工藝缺點(diǎn)：

（1）鑄件容易產(chǎn)生細(xì)小的氣孔和縮松，導(dǎo)致壓鑄件塑性低，不宜在沖擊載荷及有震動(dòng)的情況下工作；（2）高熔點(diǎn)合金壓鑄時(shí)，壽命低，影響壓鑄生產(chǎn)的擴(kuò)大。為了解決上述氣泡等缺點(diǎn)，壓鑄工藝如差壓壓鑄、真空壓鑄等也在不斷發(fā)展迭代。此前壓鑄工藝主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋和缸體、懸臂架、變速器、發(fā)電機(jī)支架、離合器殼、汽車(chē)空調(diào)壓縮機(jī)等，目前隨著一體化、大型化壓鑄技術(shù)的進(jìn)步，逐步向大型三電、車(chē)身結(jié)構(gòu)件等方向延伸。2.4市場(chǎng)測(cè)算：新能源助力全球鋁鑄件需求加速，預(yù)計(jì)2025年市場(chǎng)規(guī)模將超6600億元2021年全球汽車(chē)鋁合金市場(chǎng)規(guī)模超4500億元，預(yù)計(jì)2025年將增長(zhǎng)至6695億元。我們用單車(chē)用鋁量乘以鋁合金單價(jià)和汽車(chē)銷(xiāo)量得到汽車(chē)鋁合金市場(chǎng)容量。2021年中國(guó)燃油車(chē)單車(chē)用鋁量預(yù)計(jì)為150kg/輛，新能源車(chē)單車(chē)用鋁量預(yù)計(jì)為220kg/輛，新能源乘用車(chē)滲透率達(dá)14.2%，可算得整體單車(chē)用鋁160kg/輛；2025年單車(chē)用鋁量將達(dá)到240kg/輛。假設(shè)汽車(chē)各地區(qū)汽車(chē)銷(xiāo)量和鋁合金件單價(jià)（40元/kg），可算得2021年北美、歐洲、中國(guó)鋁合金市場(chǎng)分別為1517億元、1297億元、1759億元，全球市場(chǎng)容量共計(jì)4573億元，預(yù)計(jì)2025年全球鋁合金將市場(chǎng)容量達(dá)到6695億元。三、一體化壓鑄引領(lǐng)技術(shù)變革，工藝升級(jí)提升行業(yè)壁壘3.1一體化壓鑄：汽車(chē)制造的顛覆性技術(shù)革命傳統(tǒng)車(chē)身制造覆蓋四大工藝，整車(chē)廠與零部件廠商分工合作。（1）沖壓：借助壓力機(jī)與模具將板材連續(xù)沖壓為小塊鈑金零件；（2）焊裝：將沖壓好的車(chē)身零件用夾具定位，采用裝配后焊接的方法將其接合形成車(chē)身總成（即白車(chē)身）；（3）噴涂：噴涂油漆于白車(chē)身上，起到防腐蝕與裝飾的作用；（4）總裝：將車(chē)身、動(dòng)力系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、內(nèi)外飾等各零件裝配生產(chǎn)為整車(chē)。傳統(tǒng)車(chē)身制造的各項(xiàng)流程由整車(chē)廠與零部件制造商合作完成，沖壓環(huán)節(jié)分為整車(chē)廠沖壓外覆蓋件以及外部零部件廠沖壓結(jié)構(gòu)組件，由于結(jié)構(gòu)組件的尺寸在300mm以下，一般采用中小型壓力機(jī)，而覆蓋件尺寸通常在800mm以上需要大型壓力機(jī)連續(xù)沖壓。沖壓環(huán)節(jié)完成后，零部件廠商采用多個(gè)機(jī)器人組成焊點(diǎn)車(chē)間進(jìn)行組件焊接，之后再送至整車(chē)廠與其生產(chǎn)的外覆蓋件焊接成白車(chē)身，并進(jìn)行涂裝和總裝。相較于零部件廠，整車(chē)廠產(chǎn)線使用的壓力機(jī)、模具、機(jī)器人遠(yuǎn)高于零部件廠，產(chǎn)線投資也更高。輕量化需求推動(dòng)鋁合金應(yīng)用，傳統(tǒng)壓鑄工藝多路徑改良。汽車(chē)輕量化的需求推動(dòng)車(chē)身和底盤(pán)的部分零部件逐步由鋁合金件替代鋼制部件，其中鋁鑄件的占比最高。高壓壓鑄工藝是生產(chǎn)鋁鑄件的常用工藝。它通常指壓力為4～500MPa，金屬充填速度為0.5—120m/s的壓鑄工藝。高壓壓鑄產(chǎn)品具有成型精密、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，但由于高速壓射時(shí)模具型腔中的氣體不能被有效排除，會(huì)形成氣孔缺陷，導(dǎo)致鑄件力學(xué)性能相對(duì)較弱。為了滿(mǎn)足汽車(chē)零部件的性能與質(zhì)量要求，行業(yè)需要解決傳統(tǒng)高壓壓鑄工藝存在的問(wèn)題，其中包括降低壓力、降低速度或者減少空氣含量三種主要技術(shù)升級(jí)路徑。路徑一：低壓/差壓壓鑄通過(guò)降低填充壓力以提高鑄件內(nèi)部質(zhì)量，設(shè)備操作難度增加，工藝效率有待提升。為克服鑄件在高壓下快速填充導(dǎo)致的氣孔缺陷，行業(yè)開(kāi)始嘗試降低液體金屬的充填型腔及凝固過(guò)程中的壓力，即低壓壓鑄。低壓采用底注式充型，金屬液充型平穩(wěn)，無(wú)飛濺現(xiàn)象，可避免卷入氣體及對(duì)型壁和型芯的沖刷，提高了鑄件的合格率，鑄件成形性好，對(duì)于大型薄壁鑄件的成形更為有利，目前應(yīng)用于輪轂、氣缸架等傳統(tǒng)產(chǎn)品。但有些鑄件的內(nèi)部質(zhì)量要求高，希望在較高的壓力下結(jié)晶，一般低壓鑄造時(shí)的結(jié)晶壓力不能太大，因而在低壓鑄造的基礎(chǔ)上發(fā)展出了差壓壓鑄。與一般鑄造方法相比，差壓壓鑄使鑄件強(qiáng)度提高約25％，延伸率提高約50％；但設(shè)備較龐大，操作麻煩，只有特殊要求時(shí)才應(yīng)用，目前應(yīng)用于轉(zhuǎn)向節(jié)等產(chǎn)品。路徑二：超低速壓鑄可降低工藝壓射速度，但生產(chǎn)效率大幅降低，且會(huì)對(duì)后續(xù)清理工作帶來(lái)困難。除了降低壓力，還可以采用超低速壓鑄方法，在普通壓鑄基礎(chǔ)上，降低壓鑄過(guò)程中低速階段的壓射速度，并將液態(tài)金屬保持在高壓狀態(tài)下，從而以層流方式充填壓鑄模具型腔，在壓力作用下快速凝固從而獲得氣體含量很低的鑄件。但超低速壓鑄方法生產(chǎn)效率大幅降低，且為降低速度其鑄件內(nèi)澆口較粗大，給后續(xù)清理工作帶來(lái)困難，故實(shí)際應(yīng)用較少。路徑三：真空/充氧壓鑄減少型腔中空氣含量，設(shè)備成本較高，對(duì)工藝技術(shù)要求高。另一種提高鑄件力學(xué)性能和表面質(zhì)量的方法，即在壓鑄過(guò)程中不斷降低空氣含量。目前在這種方法上，有兩種工藝。（1）真空壓鑄：

通過(guò)在壓鑄過(guò)程中抽除壓鑄模具型腔內(nèi)的氣體而消除或顯著減少壓鑄件內(nèi)的氣孔和溶解氣體。真空壓鑄可使用較低的比壓及鑄造性能較差的合金，有可能用小機(jī)器壓鑄較大的鑄件，并通過(guò)改善充填條件，壓鑄較薄的鑄件。但真空壓鑄工藝的模具密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造及安裝較困難，因而成本較高，且如果控制不當(dāng)，工藝效果就不甚顯著。目前，真空壓鑄用于車(chē)架、減震塔部位等。（2）充氧壓鑄：在壓射前，向壓室及型腔內(nèi)通入氧氣類(lèi)活性氣體以取代型腔中的空氣，在金屬液充填時(shí)，一部分氧氣排除，另一部分與噴射金屬液經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生金屬氧化物，并分散于鑄件內(nèi)部，從而減少鑄件內(nèi)部含氣量。充氧工藝對(duì)澆口速度有較高要求，且操作工序復(fù)雜、工藝參數(shù)不易控制，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較少。鋁合金焊接工藝難度較大，一體化壓鑄技術(shù)另辟蹊徑。隨著壓鑄工藝不斷發(fā)展成熟，汽車(chē)鋁壓鑄占比越來(lái)越大。但在組裝焊接的過(guò)程中，因?yàn)殇X合金表面的氧化層熔點(diǎn)較高等特性，采用傳統(tǒng)熔化焊存在熱輸入過(guò)大引起的變形、氣孔、焊接接頭系數(shù)低等問(wèn)題，同時(shí)由于型材的厚度、斷面都各不相同，在焊接時(shí)就產(chǎn)生了很多種組合，尤其在厚度差異很大時(shí)，熱輸入非常難以控制。因此，傳統(tǒng)的焊接工藝已無(wú)法滿(mǎn)足鋁合金材料的連接要求。目前采用的解決方法一類(lèi)是發(fā)展先進(jìn)焊接技術(shù)，包括主流的摩擦攪拌焊以及更加先進(jìn)的激光焊?；蛘甙l(fā)展新型連接技術(shù)包括沖鉚技術(shù)、螺栓自擰緊技術(shù)和膠接技術(shù)。采用新型焊接和連接技術(shù)的方案在提高工藝難度的同時(shí)還會(huì)增加設(shè)備和時(shí)間成本。因此，改變傳統(tǒng)車(chē)身生產(chǎn)流程先生產(chǎn)結(jié)構(gòu)件后焊接組裝的一體化壓鑄技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，一體化壓鑄所需生產(chǎn)零部件數(shù)量驟減，同時(shí)大幅減少焊接、涂膠環(huán)節(jié)，極大簡(jiǎn)化了車(chē)身整體生產(chǎn)流程。特斯拉專(zhuān)利中給出的一體化壓鑄設(shè)備GigaPress的生產(chǎn)節(jié)拍范圍為60

－120秒，可以顯著提高車(chē)身的生產(chǎn)效率。特斯拉破局車(chē)身一體化壓鑄，掀起汽車(chē)制造革命。2020年9月22日，特斯拉宣布其ModelY將采用一體式壓鑄后底板總成，可使下車(chē)體總成重量降低30%，制造成本下降40%。由于所有零件一次壓鑄成型，ModelY的零件數(shù)量比Model3減少79個(gè)，焊點(diǎn)約由700-800個(gè)減少到50個(gè)；新的合金材料使特斯拉一體壓鑄的后底板總成不需要再進(jìn)行熱處理，制造時(shí)間由傳統(tǒng)工藝的1-2小時(shí)縮減至3-5分鐘，可實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)直供，如果采用傳統(tǒng)沖壓焊接工藝必須多線并進(jìn)，才能滿(mǎn)足生產(chǎn)節(jié)奏。下一步，特斯拉計(jì)劃用2-3個(gè)大型壓鑄件替換由370個(gè)零件組成的整個(gè)下車(chē)體總成，重量將進(jìn)一步降低10%，對(duì)應(yīng)續(xù)航里程可增加14%。ModelY的成功展現(xiàn)了一體壓鑄所帶來(lái)的生產(chǎn)效率的提升、生產(chǎn)成本的有效降低。在特斯拉的引領(lǐng)下，以蔚小理為代表的造車(chē)新勢(shì)力們積極布局一體化壓鑄技術(shù)，有望引領(lǐng)汽車(chē)制造業(yè)新的工藝革命。新能源三電系統(tǒng)輕量化潛力巨大，電池盒輕量化是增量領(lǐng)域。隨著特斯拉在車(chē)身件上的成功突破和應(yīng)用，其他系統(tǒng)和零部件的輕量化也在加速推進(jìn)。新能源汽車(chē)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)大幅優(yōu)化，動(dòng)力源由車(chē)載電池包提供，三電系統(tǒng)導(dǎo)致新能源車(chē)較傳統(tǒng)燃油車(chē)重量增加了200-300kg，極大影響了續(xù)航里程，因此新能源車(chē)三電系統(tǒng)的輕量化潛力巨大。在電池能量密度提升逐漸進(jìn)入瓶頸期后，電池盒輕量化已成為當(dāng)前的重要的技術(shù)路徑。電池盒除了對(duì)電池起到承載作用，還要求能夠保護(hù)電芯在受到外界碰撞或擠壓時(shí)不被損壞，提高動(dòng)力電池系統(tǒng)的安全性，另一方面對(duì)其導(dǎo)熱、導(dǎo)電、防水、絕緣性能也有較高要求。因此，隨著新能源車(chē)滲透率不斷提升，滿(mǎn)足各項(xiàng)安全性能要求的輕量化電池盒是全新的增量市場(chǎng)。當(dāng)前電池盒生產(chǎn)工藝效率較低，一體化壓鑄有望釋放電池盒產(chǎn)能瓶頸，目前擠壓鋁合金工藝是電池托盤(pán)的主流生產(chǎn)方案，性能上擠壓鋁合金電池托盤(pán)具有高剛性、抗震動(dòng)、擠壓及沖擊等性能，還可以通過(guò)型材的拼接及加工來(lái)滿(mǎn)足不同的需求，具有設(shè)計(jì)靈活、加工方便、易于修改等優(yōu)點(diǎn)。然而，電池盒的焊道多且長(zhǎng)，同時(shí)又要求焊道要小，這些都對(duì)生產(chǎn)技術(shù)提出了非常高的要求。提高生產(chǎn)成本的同時(shí)還會(huì)降低電池盒的生產(chǎn)效率，不能適配新能源車(chē)快速提升的滲透率。隨著大噸位壓鑄機(jī)工藝和新型鋁合金材料的不斷突破，一體化壓鑄技術(shù)有望生產(chǎn)出滿(mǎn)足安全性能要求的電池盒。參考特斯拉

GigaPress的生產(chǎn)效率，一體化壓鑄工藝有潛力替代部分傳統(tǒng)擠壓焊接工藝產(chǎn)能，助力電池盒突破產(chǎn)能瓶頸的同時(shí)降低生產(chǎn)成本。電池包內(nèi)部結(jié)構(gòu)不斷簡(jiǎn)化是趨勢(shì)，一體化壓鑄電池盒前景廣闊。目前電池包的結(jié)構(gòu)趨勢(shì)是從結(jié)構(gòu)端往無(wú)模組方案演進(jìn)。最經(jīng)典的是“小模組”技術(shù)，即“電芯-模組-PACK”三層分級(jí)架構(gòu)，模組即可以保護(hù)、支撐和集成電芯，同時(shí)有助于溫度控制、防止熱失控傳播也便于維修。但模組的存在，使得整個(gè)電池包的空間利用率有所下降，模組越多，零部件越多，電池盒的結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。因此，將模組做大做少乃至于無(wú)模組是近年來(lái)電池系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)層面的主要關(guān)注點(diǎn)，特斯拉

Model3的大模組也反映了這一趨勢(shì)。寧德時(shí)代的CTP（celltoPack）技術(shù)和比亞迪的刀片電池技術(shù)均屬于無(wú)模組方案，根據(jù)寧德時(shí)代稱(chēng)，CTP能夠省掉或者減少組裝模組的端板、側(cè)板以及用于固定模組的螺釘?shù)染o固件，零部件數(shù)量減少了約40%，電池托盤(pán)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡(jiǎn)化。特斯拉推出的CTC（CelltoChassis）電池集成方案是直接將電芯集成在地板框架內(nèi)部，將地板上下板作為電池殼體。它是CTP方案的進(jìn)一步集成，完全使用地板的上下板代替電池殼體和蓋板，與車(chē)身地板和底盤(pán)一體化設(shè)計(jì)，從根本上改變了電池的安裝形式，也為一體化壓鑄電池盒提供了廣闊的應(yīng)用前景。3.2一體化壓鑄將全面提高生產(chǎn)環(huán)節(jié)的資金與技術(shù)壁壘3.2.1行業(yè)特點(diǎn)：汽車(chē)鋁壓鑄行業(yè)同時(shí)具備資本與技術(shù)密集型特征汽車(chē)鋁壓鑄屬于資金密集型行業(yè)，一體化壓鑄進(jìn)一步提升門(mén)檻。為了保證產(chǎn)品的精度、強(qiáng)度、可加工性等技術(shù)指標(biāo)達(dá)到較高的水平，汽車(chē)鋁壓鑄企業(yè)需要投入熔煉、壓鑄、模具生產(chǎn)、機(jī)加工、精密檢測(cè)等加工設(shè)備，前期購(gòu)置費(fèi)用高。為了提升產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率，部分行業(yè)龍頭企業(yè)不斷推進(jìn)自動(dòng)化、智能化戰(zhàn)略，引入工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于壓鑄、精密機(jī)加工、去毛刺、拋光等各生產(chǎn)工序，以提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、改善工作環(huán)境、精簡(jiǎn)生產(chǎn)用工、減少次品率以及提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，對(duì)企業(yè)的資金提出了更高需求。2021年以來(lái)大型化、一體化壓鑄進(jìn)一步提升了大型壓鑄機(jī)的購(gòu)置門(mén)檻。壓鑄機(jī)單價(jià)與噸位成正比關(guān)系：中小型壓鑄機(jī)（鎖模力50噸以下）在15萬(wàn)以下，100噸以上價(jià)格隨鎖模力同步上升，1000噸以上價(jià)格增長(zhǎng)幅度明顯加快，5000T壓鑄島單機(jī)采購(gòu)金額約在1500-2000萬(wàn)元左右；壓鑄機(jī)周邊配套設(shè)備通常增加20%-30%成本；國(guó)外進(jìn)口壓鑄機(jī)價(jià)格更是高于國(guó)內(nèi)2-3倍。大型一體化壓鑄機(jī)的采購(gòu)與投產(chǎn)極大抬高了鋁壓鑄行業(yè)的資金門(mén)檻。新能源滲透率提升驅(qū)動(dòng)需求加速，三電技術(shù)迭代提升技術(shù)門(mén)檻。隨著新能源汽車(chē)滲透率快速提升，續(xù)航里程問(wèn)題是新能源汽車(chē)積極布局輕量化技術(shù)的重要推手。特斯拉在ModelY車(chē)型首次嘗試使用一體壓鑄結(jié)構(gòu)件選擇后底板進(jìn)行壓鑄，很大原因是這個(gè)部位碰撞受損的幾率小，而前車(chē)身和后車(chē)身的零部件對(duì)壓鑄件的抗撞等性能要求更高，對(duì)遠(yuǎn)澆端和近澆端性能的一致性也更苛刻，這些都對(duì)大型車(chē)身件乃至整車(chē)身的一體化壓鑄技術(shù)提出了更高的挑戰(zhàn)。新能源汽車(chē)三電系統(tǒng)通常占新能源汽車(chē)整車(chē)重量的30-40%，三電系統(tǒng)的輕量化是新能源汽車(chē)實(shí)現(xiàn)輕量化和提升續(xù)航的關(guān)鍵路徑。隨著整車(chē)廠對(duì)進(jìn)行三電系統(tǒng)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，如高壓三合一（DC-DC直流轉(zhuǎn)換裝置、OBC車(chē)載充電器、PDU高壓配電箱）、驅(qū)動(dòng)三合一（電機(jī)、電機(jī)控制器、減速器）等，多合一裝置的結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，對(duì)適用于多合一裝置的鋁壓鑄殼體的結(jié)構(gòu)、精度和性能的要求也愈發(fā)嚴(yán)格。因此采用一體化壓鑄技術(shù)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鋁制車(chē)身結(jié)構(gòu)件、三電系統(tǒng)缸體和殼體需要更先進(jìn)的工藝和更長(zhǎng)久參數(shù)積累來(lái)保證鑄件的良品率。新能源客戶(hù)需求的日益多樣化和高標(biāo)準(zhǔn)化，促使了鋁壓鑄企業(yè)的技術(shù)分化和賽道競(jìng)爭(zhēng)。汽車(chē)精密壓鑄件行業(yè)的技術(shù)壁