体化压铸技术及免热合⾦:汽车轻量化降本的趋势所在(附股)
1、2020年9⽉的电池⽇上,特斯拉宣布Model Y将采⽤⼀体式压铸后地板总成,将原来通过零
部件冲压、焊接的总成⼀次压铸成型,相⽐原来可减少79个部件,制造成本因此下降40%。并
且特斯拉宣布下⼀步计划将应⽤2-3个⼤型压铸件替换由370个零件组成的整个车体总成,重量
将进⼀步降低10%,对应续航⾥程可增加14%。
2021年12⽉18⽇,蔚来发布旗下最便宜车型“电动轿跑eT5”, 32.8 万元起售,长续航⾥程达
1000 公⾥,值得注意的是,eT5零到百公⾥加速4.3秒,采⽤蔚来⾃研的四活塞铝合⾦⼀体式铸
造卡钳,百公⾥到零制动距离33.9⽶。其中涉及到了⼀个降本法宝——⼀体压铸,相⽐传统车
⾝制造的“冲压+焊接”⼯艺,⼀体压铸具有轻量化、零件数量及⼯序步骤减少、⼈员及⼟地节约
等优势,能极⼤地节约造车成本。
⼩鹏汽车在此⽅⾯也有⼀定尝试,据相关消息显⽰,⼩鹏武汉⼯⼚除了规划了常规的冲压、焊
接、涂装车间,还加⼊了⼀体化压铸⼯艺车间,武汉⼯⼚将引进⼀套(条)以上超⼤型压铸岛及⾃
动化的⽣产线。
2、压铸是⼀种⾦属铸造⼯艺,其原理类似于注射成型。它向熔融⾦属施加⾼压,并将其注⼊模
具的型腔,以铸造出所需的形状。
⼀体化压铸车⾝是轻量化技术的升级,减少车⾝零件数量,使得车⾝结构⼤幅简化;在轻量化
的同时,简化供应链环节,具备降低车重减少电池成本、原材料利⽤率⾼、⼯⼚占地⾯积减少
等多种优点,实现汽车组装效率⼤幅提升。
传统车⾝的制造⼯艺,按照冲压-焊装-涂装-总装的流程开展,⼀辆车由⼤约500个不同形状、不
同材料的零件焊接⽽成。每⼀个零件都有误差,每⼀个零件的误差波动都会对最终的车⾝精度
造成影响,但⼀体式压铸,⼀次成型,没有先冲压后焊接的复杂过程。
除了减轻重量、减少部件、降低成本外,⼀体化的安全性也有所提⾼,在原先的汽车中,零件
处有多个焊点,汽车碰撞过程中,焊点可能会承受冲击⼒然后遭遇撕扯,但对于⼀体化零件来
说,受⼒⽅向并不是问题,因为整块零件都由完整的⾦属构成。
3、但⽬前来看,⼀体化压铸尚处于导⼊期,仅极个别车企在使⽤,未来如何⽬前尚未有明确定
论,国外以特斯拉为⾸,国内造车新势⼒积极尝试,传统车企由于固有的冲压+焊接⽣产线会犹
豫,切换成⼀体化压铸会⽐电动车企业要慢。如果⼀体化压铸能得到全⾯推⼴,市场空间值得
期待,不过⼀体化压铸的⼀个缺点是维修费⽤较⾼,后期车的保险费⽤有可能⼤幅提升。
A股在⼀体化压铸有所布局的公司可见下表
“蔚⼩理”⼀体化压铸会议纪要
会议背景:
⼀体化压铸颠覆汽车百年制程,⼩鹏、蔚来紧随特斯拉布局⼀体化压铸技术,⾏业将迎来黄⾦时代。传统车企在切换技术上的考虑?⼀体化压铸技术的实际效果如何?针对这些问题,我们特举办本次会议。
要点总结:
1)蔚来⾃⼰⽣产⼀体化压铸件,了南通雄邦和重庆美利集团,预计 2022 年下半年批量交易付。⼩鹏⾃⼰做⼀体化压铸,交付的时间会⽐蔚来快⼀点。
2)吉利、⼀汽、东风、理想、⼩⽶、华为也都在考虑做⼀体化压铸。
3)从燃油车切换到新能源车,'冲压+焊接'的设备可能会继续⽤,传统车企的全新车型切换
成⼀体化压铸技术的速度会⽐新能源车企慢。
4)除了量产的后地板,特斯拉的前地板已经出来了,中地板还需要 2-3 年的时间,⽩车⾝
⼀体化压铸的实现⾄少要 5-8 年后。
5)已批量⽣产的⼀体化压铸件,替换零部件的部分能减重 15%-20%,成本节约 20%-25%。6)⽂灿、鸿图等压铸件⼚商的竞争格局相对较好,因为⼀般都是给主机⼚独家供货。
详细纪要:
1、蔚来、⼩鹏⽤⼀体化压铸零部件上车量产的时间点?
蔚来⽬前不是⾃⼰⽣产⼀体压铸的,了两家供应商,南通雄邦和重庆美利信,来⽀持他后续的 E 吨 5 车型。南通雄邦已经压出样件来了,之后会有半年左右的上车实验,然后才能批量。
美利信的设备在安装,预计 2022 年 4 ⽉进⾏⾸次压铸。所以说蔚来应该是在 2022 年下半
年才会正式有批量交付和⽣产。
⼩鹏的销量⽐蔚来⾼,⼴东肇庆⼯⼚不会⾃⼰上压铸,⼴东鸿图在供。武汉⼯⼚⾃⼰建压铸⼚车间,5 ⽉份设备安装,7 ⽉份能压出样件来。但是主机⼚整个测试的流程会更快,应该也是在明年下半年能出,预计要⽐蔚来快⼀些。
2、跟特斯拉相⽐,蔚来、⼩鹏的⼀体化压铸技术⽔平?
特斯拉是⽬前唯⼀⼀家能进⾏批量⽣产的主机⼚或压铸⼚,技术成熟度也是最⾼的。所以接小鹏汽车
下来⽆论是现在国内的知名压铸⼚商,还有⼩鹏和蔚来,都会紧跟着特斯拉的技术⾛。
3、其他主机⼚的动向?传统车企的考虑?
吉利、⼀汽、东风都在做,包括理想、⼩⽶、华为也都在考虑做。
技术的切换前期肯定是以新能源汽车为主,新能源汽车没有以往⽼的汽车⽣产⼚家固有的⼈际关系系统、设备投资等复杂因素,所以新能源肯定会⾛在前列。
传统车企在切换新能源车时,他们会考虑燃油车原有的投资设备能否⽤,能⽤就可以继续'
冲压+焊接'这种模式。对于全新的车型,传统车企切换⼀体化压铸就容易了,但是切换速度会⽐新能源车企业更慢,到做出样件的时间点,耗时半年到⼀年半甚⾄更长都有可能。
4、主机⼚选择⾃⼰压铸或供应商压铸的考虑?
主机⼚⾃⼰做压铸还是委外最核⼼的就是车的交付量。⼀台压铸机如果做得好,⼀个⽉⼤概
做⼋⼲到⼀万件件量,做得不好的就五⼲到六⼲件量。如果⼀个车型⼀个⽉投⼊市场不到⼀
万件,那主机⼚建车间进⾏⼀体化压铸的成本就很⾼。压铸⼚做量⼩的⼀体式压铸成本肯定⾼⽐主机⼚低,这也是蔚来⽬前选择外协做压铸的原因。5、未来⼀体化压铸技术主要⽤的零部件?
市场上⽬前有的是后地板,特斯拉前地板已经⽣产出来了,未来中地板肯定也能实现⼀体式
压铸,⼤概还需要 2-3 过去的时间,主要是 CTC 技术的实现。中地板需要的压铸吨位⽐前后底板要更⼤⼀点,前后底板批量⽣产之后再考虑中底板。未来 3-5 年有希望把前中后底板⼀次做起来。
前中后地板是整个⽩车⾝最核⼼的部分,剩下的 A 柱、B 柱⼦预计时间会更长⼀点。整个⽩车⾝⼀体化压铸⾄少也要 5-8 年后,看前中后地板能不能连起来。后地板⼀体式压铸件代替了 70多个零件,前地板能取代 90 多个零件,中地板能替代以前的300 多个零件。
6、⽬前⼀体化压铸技术对车⾝减重和降成本的实际效果?
从⽬前已经批量⽣产的⼀体化压铸件来说,车⾝替换掉零部件的部分能减重 15%-20%。这些零部件的成本和原来的'冲压+焊接'模式相⽐,也会更⾼ 20%-25%的节约。
7、⼀体化压铸零部件在安全性和维修成本上的问题?
特斯拉能引领⼀体化压铸的原因之⼀就是新的材料,有⾃⼰专利的免热处理铝合⾦材料,整
机械性能能够上升 20%-30%,能满⾜碰撞的要求。追尾情况⼀般都是后车负责,但⼀体式压铸⽐原来的维修确实会⿇烦⼀点。
8、6000 吨以上压铸机的情况?
国内⼒劲的压铸机定的最多,⼒劲的压铸机是国内最好的,以售后服务著称。⼒劲的 9000
吨压铸机还没有出机,但 6600 以及 7000 多吨的压铸机都安装调试后批量⽣产了。
海天也能⽣产超⼤型的压铸机,8800 吨的已经出机了。伊之密也在快速赶上来。但能批量
⽣产的也就只有⼒劲⼀家。
国际压铸机⾏业来看,最顶级的是瑞⼠布勒压铸机,现在已经可以⽣产 9000 吨的,整个机
器的性能和价格也都特别好。第⼆个品牌是意⼤利的意德拉,是⼒劲全资购买。意德拉 6000吨压铸机的效率⽐⼒劲⼤约提升 4%-5%。⽽布勒压铸机的效率⽐其它品牌还要⾼⼤概也就是3%-5%。
9、零部件压铸⼚商的良率情况?
对于零部件压铸⼚商来说,良率对⽣产零件的成本影响⾮常⼤,中⼩型压铸件的合格率平均在85%-95%,有的产品很难做,合格率就会偏低。特斯拉⽣产后地板的良率已经能够达到80%-90%。
Q&A
1、压铸⼚商的⾏业竞争及成本控制能⼒?
竞争格局相对较好,因为⼀般都是独家供货开发第⼆个供应商,主机⼚要额外要⽀付很多⼯
装模具费⽤。压铸⼚也⽐较谨慎,既要拿业务,也要保证资⾦周转,报给客户的合格率在
80%-85%。
⼀体式压铸运输费⽤较⾼,在⼀百公⾥以内运输也要上百元。主机⼚如果有⾃⼰的压铸车间,从这个车间通转到另⼀个车间,物流成本就很⼩了。压铸⼚之间会有竞争,同时会有⼀些地域限制,像肇庆的⼩鹏肯定会选择鸿图。
2、为什么外⾏的拓普先拿到⾏业超前的订单?
拓普的核⼼的增长点是给特斯拉供货,压铸⾏业属于重资产⾏业,拓普来源于新能源,有资
⾦实⼒,随后招来技术⼈员,迅速膨胀成很好的压铸民企。
3、⼀体化压铸壁垒在哪?
⼀是超⼤压铸机,但不会是⼤的瓶颈,1200 吨-1500 吨的压铸机未来 3-5 年肯定会出现的。
⼆是⽣产⼀体式压铸的模具,热平衡是核⼼的技术,但模仿起来也会很快,已经有批量⽣产了。
第三是免热处理的铝合⾦,据说特斯拉的专利还没批下来。对于免热处理材料,未来 1-2 年
国家会颁布正式标准。
其他就是⼯程技术⼈员,但主要还是上述的三个问题。
4、美利信⽤海天压铸机的情况?
⼒劲的前⼏台设备很便宜,要的是市场突破,接下来三⼗来台会是正常价格。美利信⽤海天
的设备也承担风险,要看后续海天量产设备的运转效果。⽬前意德拉、⼒劲已经都在批量⽣
产,后续买这两个肯定没什么问题。
压铸机 5-10 年以前是 1 吨 1 万,现在⼒劲压铸机 6000 吨的设备不会到四千万,7000 吨的
设备不到五⼲万。
5、蔚来还没批量就了两家供应商?
⼀是汽车⼚家习惯操作的⽅式,两家供应商应该会是两个车型。蔚来的汽车销量导致他不会只为⼀个车型来提供。其次,蔚来的风险在降低。量⼤的供应商都会有⼀供和⼆供,⼀供60%,⼆供 40%,来降
低供货的风险。
6、特斯拉的 Model Y 是否会使⽤其他的⼀体化压铸零部件?
新能源的车⼚已经在批量⽣产的⽣产线⼏乎不会改了,肯定在新的⽣产线上采⽤-体式压铸。
特斯拉如果再建新的⼯⼚,最⼤可能性前、后地板⼀起上。前后地板替换的成本下降差不多,都在 20%左右。
⼀体化压铸及免热处理合⾦专家交流
问:⾸先,您刚刚介绍了⼀体化压铸不同的结构部位是不太⼀样的,不知道您能不能介绍⼀下⼀体化压铸⾥要⽤免热处理合⾦,这种是不是⼀⼀对应关系,是不是⼀条压铸⾥必须要⽤这个东西?以及为什么要⽤免热处理?这个材料的优势主要体现在哪些⽅⾯?
答:今天讲的这些零部件⼀定是要⽤到所谓的免热处理材料,从名字就能听出来,这个材料要实现压铸出来就能够⽤,强度各⽅⾯的性能都能达到要求,因为⼤部分的铝合⾦材料,⽐如我们⽤的⽐较多的,做这种结构件的以前也有,⽐如德国的莱茵铝业是铸造铝合⾦的 NO.1 的地位,国内外⼤部分铸造铝合⾦的材料都来⾃于莱茵铝业,在它的基础上⼤家做了各种各样的改变、改进等等。在压铸这个结构件,也就是受⼒的零件叫结构件,在这种材料的应⽤上以前⽤得⽐较多的,⽐较好⼀点的材料就是德国莱茵铝业的⼀个叫铝硅镁锰的材料,这个材料现在都还在⽤,但是它需要通过热处理,就是在⼀个有⾼温低温的处理,才能够达到性能。这就是带来⼀个问题,就是变形,这是⼀个不可避免,在⾼温下零件会变形,但是这个在我们今天说到这些⼀体化压铸,特别像车⾝这么⼤尺⼨的情况下,哪怕是很⼩的变形都会受不了,因为这个东西做出来以后还要跟车⾝上其他部位做安装和匹配。所以对精度的要求是⾮常⾼的,更何况如果真的做像之前莱茵铝业的铝硅镁锰材料,做热处理的话,变形会⾮常⼤。当然可以通过矫形的⽅式把它强⾏的调整过来,但是这个会造成⼀些零部件上的损失,最后带来的结果是,合格率⾮常低,这样的话成本就会很⾼,这个事就没有办法做。这个是我们⽬前做⼀体化压铸为什么要⽤免热处理,主要的问题就是变形的问题。