一体化压铸，汽车制造业革命极致的降本利器

2023-06-11 11:06

汽车工业百年历史，经历了福特、丰田和特斯拉模式，每次变革都是为了追求规模和技术的领先优势。

2020年9月22日，特斯拉在电池日发布会上宣布ModelY将采用一体压铸生产车身后底板总成，替换掉原来的370个零件，最终可以实现汽车总重量降低10%，续航里程增加14%，同时计划未来用3个大型压铸件拼接成整个下车体总成。

而由于特斯拉在新能源汽车行业类似APPLE的存在，和一体化压铸技术应用在ModelY生产线的夸张数据，市场开始意识到这可能是汽车制造业新的工业革命。

图片来源：特斯拉官网

经过两年多来市场的检验，近期，一体化压铸也是首次迎来了国家层面的政策指导。4月14日，工业和信息化部、国家发展和改革委员会、生态环境部发布《关于推动铸造和锻压行业高质量发展的指导意见》，提出到2025年，一体化压铸成形、无模铸造、轻质高强合金轻量化等先进铸造锻压工艺技术实现产业化应用；到2035年，行业总体水平进入国际先进行列，培育形成有国际竞争力的先进制造业集群。

可以说，参照历史经验，国家政策的落地毫无疑问将加速行业的发展。

一、产业趋势明确，主机厂加速布局

事实上，一体化压铸这项技术早在汽车行业有所应用，但过往主要应用在变速箱的壳体、支架等小件，直到特斯拉颠覆式地应用在汽车后底板的大件生产。

起初特斯拉对这项技术的应用也是摸着石头过河，在此之前没有哪家整车厂公开使用一体化压铸技术生产大件。而且大件与小件在流程工艺和产品质量存在本质区别，彼时市场上存在的压铸机吨位无法满足大件的生产要求。这也就意味着，包括设备在内，从模具、合金到材料，特斯拉都需要联合供应商重新研发。

那么，为什么在此之前已经发展百年的汽车产业，没有其他主机厂想过用一体化压铸技术生产大件呢？其中，很重要的原因是随着新能源汽车渗透率的提升，消费者用车的里程焦虑愈发严重，主机厂迫切需要解决用户痛点。

相较于燃油车，新能源车虽然减少了发动机和变速箱，但新增了三电系统（电机、电控、电池），整车重量高于传统燃油车。而电动车的特性对车重非常敏感，重了就影响续航，也影响装载电池。

根据美国铝业协会的数据，若纯电动汽车整车重量能降低10%，平均续航里程将增加5%-8%；汽车整车重量每减少100kg，百公里电耗可降低约7.5%。而在不同的轻量化材料中，铝合金的性能、密度以及价格等多方面具备优势，是最具有性价比的轻量化材料。所以，特斯拉为了减重，前期都是采用全铝车身。

图片来源：东吴证券研究所

另一方面，在我国汽车轻量化的发展道路上，工信部一直扮演着非常重要的角色。

2016年，受工信部委托、中国汽车工程学会牵头、500位专家历时一年完成的大型联合研究项目《节能与新能源汽车技术路线图》发布，明确提出我国汽车轻量化单车用铝目标：2025年和2030年分别实现250kg/辆和350kg/辆。

图片来源：《节能与新能源汽车技术路线图1.0》

根据国际铝协数据，2020年我国传统乘用车用铝量仅约138.6kg/辆，纯电动和混动新能源乘用车单车用铝分别为157.9kg和198.1kg。而根据Ducker Frontier的数据，2020年北美非纯电动汽车的单车用铝量为206kg，纯电动汽车的单车用铝量为292kg，远高于我国同期水平。

2020年，由工业和信息化部装备工业一司指导，中国汽车工程学会牵头组织编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》中，对于我国自主轻量化技术开发和应用体系的构建，提出近期以完善高强度钢应用为体系重点，中期以形成轻质合金应用体系为方向，远期形成多材料混合应用体系为目标。同时引入了新概念作为衡量标准，即“整车轻量系数”、“载质量利用系数”、“挂牵比”等作为衡量整车轻量化水平的依据。到2035年，预计燃油乘用车整车轻量化系数降低25%，纯电动乘用车整车轻量化系数降低35%。

图片来源：《节能与新能源汽车技术路线图2.0》

可以看到，无论是基于主机厂自身需求还是产业政策的目标，汽车轻量化发展的大势基本是毋庸置疑的。在新能源汽车渗透率提升和用户里程焦虑的双重助推下，车身用铝量持续提升，钢铝混制车身逐渐成为主要的发展趋势。

但传统汽车制造的四大工艺，冲压、焊接、涂装和总装，其中板材冲压焊接这套流程对钢材料比较适宜，而铝合金具有热膨胀系数较高、熔点低、易氧化等特点，采用传统冲焊工艺存在的热输入过大引起的变形、气孔、焊接接头系数低等问题被放大，轻量化车身拼接难度提升，增加了整车的制造成本。类似2019年的奥迪A8车型，铝合金占比达58%，但用了十几种连接技术，费时费力费成本。

因此，一体化压铸应时而生。过程中，一体化压铸技术的发展也持续超出市场预期。

具体看，从汽车零部件的维度，特斯拉迅速推进从后底板到前底板一体化铸件的落地。特斯拉2022年一季度财报显示，德州奥斯汀工厂已经在后底板的基础上增加了前地板（前纵梁）的一体化压铸，设计方案也更为激进，除了前纵梁、横梁，减震塔也包括在内。

另外特斯拉从Model 3开始采用做钢铝混合车身。传统的总装工艺大概是300到500个零件，最直接的问题是误差。零件越多，累计误差越大，为了控制误差，就需要更多时间更高成本。尤其是到了智能车，需要装传感器甚至毫米波雷达和激光雷达，车身设计必须考虑安装精度。2021年，马斯克就已经在推特宣传下一代车型的精度将提升到微米单位。那么，想要实现微米的精度，一体化压铸基本就是必选项。

更远期一点，特斯拉计划实现整个白车身的一体压铸。届时，除了四门两盖，还有覆盖件，车身结构就一次性成型。也就是说，特斯拉将把造车这个原本很复杂的事变得很简单，就像乐高一样去拼汽车。

图片来源：民生证券研究院

随着一体化压铸技术的不断成熟，除特斯拉外，众多主机厂也开始加速布局。具体包括：1）新势力车企：蔚来、小鹏、理想、华为小康、小米、高合等；2）国际品牌车企：沃尔沃、大众、奔驰、福特等；3）自主品牌：长城、长安、一汽、吉利、东风等。结合它们引进压铸机的时间来看，预计2024年开始市场有望迎来一体化压铸车型的上市热潮。

图片来源：民生证券研究院

二、极致的效率，极致的降本利器

当然，任何颠覆式技术的发展总是在质疑中前行，一体化压铸也不例外。现阶段，市场上关于一体化压铸的质疑主要有两点，一是潜在的高昂维修成本，二是一体化压铸的经济性。

事实上，上述两点质疑在局部上确实是成立的，但是在全局上并经不起推敲。

关于维修成本，铝合金的价格透明，铝材加上加工费，三十多块钱一公斤，更换压铸件再加上工时费，一个件也就两三千块钱。根据美国交通局的数据，特斯拉使用自动驾驶每100万英里0.22次事故，不使用的话是0.77次，其他车辆是1.81次，是使用自动驾驶车辆的8倍多。也就是说，汽车智能化将大幅降低汽车碰撞的风险。

其次，一体压铸件强度更大，特斯拉维修手册上也有标注一体压铸件哪些部位不能撞，哪些是没有问题的，不是说一体压铸件所有部位都不能碰。而且很多人忽视了特斯拉在售后的制造水平。事实上，特斯拉车辆维修成本仅次于丰田。加上自动驾驶更低的事故率，客户用车成本更低，负担更小，越来越多的美国车主把Model系列从第二辆车转换成第一辆车，再叠加上特斯拉保险，闭环基本形成。

2022年7月，马斯克也再次在推特表示，未来将把F1维修站的理念复制到特斯拉体系，实现更高效率的维修。

另一方面，维修成本高昂的现象源自传统汽车。根据中保研汽车技术研究院官方的数据统计，豪华品牌的样本车型长期霸榜汽车零整比排行榜，其中零整比系数最高的品牌是华晨宝马，高达726%，也是唯一一家零整比超过700%的厂商，其次是北京奔驰、一汽丰田，而特斯拉（中国）仅为358%，仅是样本平均水平。

图片来源：中保研汽车技术研究院

再者，特斯拉固然在技术创新上非常激进，但基本上每次创新都是经过深思熟虑的。以Model Y的后车身为例，之所以在这个零部件上率先应用一体化压铸，就是这个位置不容易发生碰撞，也没有结构上的风险，不需要验证。所以在特斯拉量产后，其他主机厂也是迅速跟进。

可以说，马斯克一直在兑现“让每个人都买得起特斯拉”的承诺。根据特斯拉先前发布的2021年影响力报告，提出到2030年将实现每年销售2000万辆电动汽车的目标。这也就意味着，特斯拉后续势必要发布价格更低的车型，对特斯拉产线的成本控制将是更大的挑战。

关于一体化压铸的经济性，现阶段市场上之所以觉得很贵，主要都是基于单一产线的维度去思考。现阶段，如果按照年产能12万件的产线投资计算，单件生产成本大概是2000元，单件材料费约1500元，还不包括前期的研发投入和成本的运输、存储费用。

而且新车型新产线才支持一体化压铸，意味着整车厂必须对现有产线和车型架构做出调整，存在较大的资产负担。

但是，如果基于全流程的维度思考，一体化压铸毫无疑问是碾压传统产线的存在。

对于汽车生产效率上的指标，主要是两个，一个是生产节拍，一个是生产环节的数量，两个相乘就是一台车的生产时间。传统工艺固然有材料优势，但焊接工艺大概是100多个工序，焊接点高达700-800个，生产环节却远多于一体化产线。这就造成，一是产线的占地面积大，产线配置的人员多；二是单一零部件的生产周期长；三是零部件众多，匹配管控耗时长，开发周期久。现阶段传统产线最为先进的大众德国工厂，生产一辆新能源汽车ID.3也需要30小时。反观使用了一体化产线的特斯拉柏林工厂，减少了大量的组件焊接环节，生产一辆Model Y仅需要1小时，两者效率相差3倍。

图片来源：2023年全国压铸行业年会会议材料

而且极致的效率带来了极致的成本管控。按照特斯拉披露的数据，因为后底板零部件数量颠覆式降低至1-2个大件，导致生产线的大幅精简和生产效率的提升。最终，制造成本减少约40%，工厂占地面积减少约30%，生产效率提升约79倍，技术工人减少约10%，原材料回收利用率提高25个百分点以上，车型开发周期缩短1/3。

图片来源：民生证券研究院

换言之，一体化压铸的降本效果是一个链式反应。

因此，特斯拉不仅成为了全球生产效率最高的主机厂，最新的前后底板大规模应用一体化压铸技术后，已经开始在成本端向传统的全钢车身发起挑战。

除特斯拉外，现阶段对主机厂来说压铸最大的意义是减重。具体数字看，车身前中后三段如果用一体化压铸技术替代钢制底板，尽管成本看似暴涨，但带来的10%减重直接带来了14%的续航里程增加，进而导致成本端的大幅下降。

根据4月份某国产车型数据，使用一体化压铸前、后底板，单车制造成本增加2250元，但底板减重62.5kg增加了4.4%的续航里程，相当于降本3812元，那么单车总降本3812-2250=1562元。按照年产10万台计算，一年可降低成本高达1.56亿元。

那么理论上，只要技术的成熟度继续提升，未来不排除所有级别、所有价位的车型都可以使用一体化压铸。

三、竞争格局清晰，市场空间接近百亿

跟汽车雷达混乱的技术路径不同，一体压铸由于有特斯拉作为引领者，行业方案基本趋同。现阶段，行业发展的核心挑战主要在上游压铸机、模具和材料的技术突破，而压铸机的技术壁垒相对较高。

压铸机按锁模力大小可以分为中小型机（<1000吨）、大型机（1250~5500吨）和超大型机(≥6000吨）。在2019年上半年的时候，国内压铸机锁模力最大仅为4500吨，而特斯拉提出的大型压铸件方案所需要的压铸机至少要达到6000吨以上的超大型压铸机。

彼时，市场上的压铸机制造商很难满足特斯拉的生产要求。而因为过往在压铸行业的沉淀和经验积累，特斯拉最终选择了力劲集团共同开发超大型压铸机。

近些年，各大压铸机制造商也纷纷尾随开始投入研发和生产超大型压铸机，瑞士布勒、海天金属、伊之密等均开始局部这一赛道。作为第一个吃螃蟹的人，据了解，力劲集团却是目前全球唯一量产超大型压铸机的制造商。

图片来源：东吴证券研究所

随着汽车电动智能化变革的加速，中国汽车迎来了弯道超车的机遇，而关键在于全面提升中国汽车产业链面向未来的规模优势和技术优势。众多影响因素中，一体化压铸技术带来的变革，无疑是最重要的因素之一。

据多家券商研报显示，预计2025年一体化压铸市场空间将接近百亿级水平，一体化压铸的浪潮才刚刚开始。

丫丫商务合作微信：wushuxi_

(添加好友请备注：公司+合作事项)

丫丫内容投稿：[email protected]

贝莱德在A股挨打

中国零食品牌缺一个巨头

安踏按捺不住的野心：始祖鸟对标爱马仕

微信扫码关注该文公众号作者

戳这里提交新闻线索和高质量文章给我们。

来源: qq

点击查看作者最近其他文章