一体式压铸车身,汽车一体化压铸行业研究:降本增效,行业浪潮将至
新型能源续航需要加快轻量化,打开铝合金市场空间。新型能源三电提升车重,降低续航能力,产生轻量要求。铝合金具有特性、密度、成本和可加工性等综合优点,是目前更好的轻量化材料之一。汽车配铝合金主要采用压铸技术,目前底盘、车身、制动系统等铝转换率较低,2030年自行车铝合金的用量预计将比2021年翻一番,假设铝价格不变,结合我们的汽车销售计算,2025年中国汽车铝合金的用量预计将达到653万吨,汽车铝合金市场规模预计将达到2610亿元,比2021年增长67%,随着铝合金市场规模的不断增长,新能源渗透率的提高。
一体化压铸浪潮即将到来,整车厂加速进入。
一体化压铸浪潮即将到来,整车厂加速进入。一体化压铸显著降低了成本。特斯拉选择一体化压铸后的底版总流程,可以将车身总流程的净重降低30%。 成本降低40%;2022 年 3 月底,特斯拉表示柏林超级工厂有一辆。 Model Y 只有完整的生产时间 10 小时,生产率大幅提高。未来一体化压铸产品有望从 后底版扩展到前舱,前底版 根据CTC车身一体化等技术,电池托盘(三电外壳有望进一步减脂)等部件,自行车价值有望上升至万元。布,除了特斯拉 集成压铸企业包括:1)蔚来、小鹏、理想、华为小康、小米、高合等新型力量汽车企业;2)沃尔沃、大众、 奔驰、福特等国际汽车公司;3)长城、长城 安全、一汽、吉利、东风等自有品牌。根据集成压铸机的引入时间和20多万辆汽车系统集成压铸技术的布局,我们预计集成压铸车系统将在2024年迎来热销。 潮流,行业渗透率有望迅速升级。
综合压铸上游堡垒极强,中游先驱先发优势显著。与普通压铸件相比,一体化铸件具有更高的体积和更复杂的外观,需要选择特大型压铸机、个性化磨具、免磨 热处理铝合金材料,同时在生产过程中需要严格控制真空环境、压射、制冷等环节,全过程对质量控制和可靠性要求较高。 how,技术要求很高。短期内,各压铸企业早期持续投入,资金支出较大,良率较高, 文灿作为一家先发公司,受材料、磨具、压机设施等因素的限制,不断吸收经验,迭代技术,具有很强的先发优势;中期来看,随着一体化压铸产业链的游标 随着市场竞争的快速增长,技术/客户有望推动压铸企业的突破,有利于瑞湖模具等压铸企业;从长远来看,综合压铸技术比较成熟,全球头部压铸企业 市场份额进一步提高,部分自主品牌整车厂有望参与中游生产,产生数千亿的市场规模。
新能源三电提升车重,降低续航能力,产生轻量要求。
从汽油车的角度来看,车辆的平均油耗与整车质量正相关。根据研究数据,每减轻10%的汽车重量,更多可以节省5-10%的燃油。;整车质量 每降100kg,每百公里油耗可降0.3-0.6升。从新能源汽车的角度来看,续航能力是限制当前新能源汽车发展的关键因素,三电提升汽车重量 危害里程数,产生轻量要求。从新能源汽车的角度来看,续航能力是限制当前新能源汽车发展的关键因素,三电提升汽车重量 危害里程数,产生轻量要求。
在这一阶段,铝合金是更好的轻质材料之一,车配铝合金主要采用锻造工艺。
铝合金具有特性、密度、成本和可加工性等综合优点,是目前更好的轻量化材料之一。汽车配铝合金主要采用锻造工艺,占77%, 压铸工艺效率高,适用于复杂结构零件,应用广泛。汽车铝中压铸铝合金产品约54%。~70%。铝压铸件在车辆上广泛分布。 动力,传动,三电,底盘等系统。与汽油车相比,电瓶车在车身、底盘结构件上更积极地选择铝合金压铸件。车身结构构件主要涉及产品。 包括后纵梁,A、B、C、前、后减震器、左、右底大边梁、防火墙、后备箱底版等D柱。
目前底盘和车身铝转换率较低,预计2030年自行车铝合金用量将翻一番。
据CM介绍,目前底盘、车身、制动系统等铝转换率较低, GROUP分析,2021年汽油车和新能源汽车的铝含量分别为145kg和145kg。 173kg,工业和信息化部《节能与新能源技术路线图》提出我国 2025/ 2030 年度自行车用铝量目标为 250kg/辆和 2030年自行车铝合金350kg/辆 与2021年相比,用量有望翻番。
随着新能源渗透率的提高,铝合金市场规模持续增长
假定铝价格不变,结合我们的汽车销售计算,2025年中国汽车用铝量有望达到653万吨,汽车铝合金市场规模有望达到2610亿元, 较2021年提高67%,随着新能源渗透率的提高,铝合金市场规模持续增长。
白色车身一般包括400~600个具有复杂表面的冲压件,4500~5500个锡点
整车制造分为四个过程:冲压、焊接、喷涂和总装。白色车身(安装所有汽车零部件的媒介是车辆的基本骨架,其产品成本约为整车。 由车身结构件和覆盖件(四门两盖等)焊接而成。)45%~65%,通常有4500~5500个锡点,包括400~600个具有复杂表面的冲压件。
大型铝合金压铸件激发一体化压铸工艺
随着铝合金用量的增加,铝合金压铸件的规格也越来越大。
大型铝合金压铸件激发一体化压铸工艺
随着轻量化铝合金用量的增加和趋势的适应,铝合金压铸件的规格越来越大。但由于铝合金具有线膨胀系数高、熔点低、易氧化等优点,选择传播 统一冲压焊接过程中存在的热输入过大导致的变形、气孔、对接焊缝指数差等问题被放大。旧工艺下,铝合金成本高效率低,一体化压铸应及时。 生。一体化压铸重新设计了大型零件中必须组装的多个单独零件,并使用特大型压铸机进行一次压铸成型,从而立即获得完整的零件。 零件,大幅减少冲压和焊接步骤,改善零件特性,有望加速铝合金的渗透。
综合压铸在降低成本方面具有明显的优势,生产率大大提高
在2020年9月22日的特斯拉电池日发布会上,马斯克给出了一个集成压铸的概念,解释了特斯拉Model Y将采用一体式压铸后底版总程序,可以 整个车身净重下降30%,制造成本下降40%。2021 年 10 月柏林超级工厂开放日,特斯拉表示每次通过都是 45 几秒钟就能生产出一辆 Model Y 车体,2022 年 3 月底,特斯拉表示柏林超级工厂有一辆。 Model Y 只有完整的生产时间 10 小时,生产率大幅提高。
综合压铸业的应用领域不断扩大,ASP有望提升至万元
奥斯汀工厂是特斯拉得州。 2022 年度第一季度财务报告显示,在工厂背后的底版的前提下,前地板(前纵梁)的一体化压铸得到了加强,前后底版的零 构件总数从 171 个减少至 2 第一,锡点数量减少了1600。 个。特斯拉在2021年德国柏林工厂开放日表示:计划使用方案 2-3 取一个大型铸件 代原先的 370 单个零件,构成下车身总程,净重将进一步降低10%,续航将增加14%。综合压铸技术的成熟,将使综合压铸产品成熟 自行车价值预计将从后底版产品扩展到前舱、中底版、电池托盘等相关部件,提高到1万元。 。
根据CTC车身一体化等技术,三电外壳有望进一步减脂
与传统汽车相比,三电系统(电池、电驱动、电控)将导致全车重量增加200kg-300kg,电池重量占全车重量的26%左右。可通 改变三电结构减脂:1)电驱动 电子控制轻量:目前电机,电子控制,BCU、PDU、DCDC、OBC、减速器等多个部件的一体化趋势激发多合一 一个电驱动外壳,节省空间,减少脂肪,如八合一、华为的DriveOne七合一、SAIC变速箱&七合一等威迈斯。选用一 体化压铸可以高效生产复杂的多合一外壳,在保证零件特性的同时实现减脂;2)轻量电池:电池盒、电池和电池由电池系统组成 由池管理系统组成,CTC车身一体化技术的发展有望大大降低电池包上外壳的净重。
电池组结构的进化可以分为模块标准化(电池-模块-电池组)、CTP(大型模块,去模块化)、CTC/CTB三个阶段(电池底盘,车身一体化) 段。电池结构一体化已经成为大势所趋。一体化压铸技术可以立即将前车身、底盘电池组、后车身等部分压成车身。马斯克曾 说明使用CTC电池技术后,结合一体化压铸技术,可以节省370个零件,为车身减少10%的脂肪,每千瓦时减少7%的电池成本,也可以实现 密封性能更强。综合压铸有望促进CTC技术的实施,大大降低电池组的净重。
特斯拉引领行业发展,汽车制造商加速进入
引领行业发展的特斯拉,加快了整车厂集成压铸的布局。除了特斯拉,一体化压铸企业的布局包括:1)新力量汽车企业:蔚来、小鹏、理想、 华为小康、小米、高合等;2)国际知名汽车公司:沃尔沃、大众、 奔驰,福特等;3)自有品牌:长城,长安,一汽,吉利,东风等。结 从引进合压铸机的时间来看,我们预计2024年市场将迎来一体化压铸车系销售的趋势。
特斯拉是第一家提出并进行一体化压铸的汽车制造商,处于领先地位。
Model Y 后面的底板和前舱已经落地,方案完成了下车身部件的全部更换。自2009年4月起,马斯克宣布将从意大利工程公司IDRA(IDRA)开始。 从一开始,我们就把发展方向锁定为布局更大的全车一体化压铸解决方案。)购买当时世界上更大的两台铸造机制造Model。 Y后底盘部分, 同一年十月,特斯拉发布在上海安装了三台非常大的压铸机。 目前 后版9000T设备已到位,研制了12000吨压铸机。
一体化压铸产业链逐步扩大,压铸企业和整车厂纷纷购买上游设备和材料,
集成压铸产业链很长。上游由铝合金材料制造商、压铸机和压铸模具制造商组成。中游是第三方压铸厂和自建生产线的汽车制造商,下游是 游客直接与主机厂对接。一般有两种方法可以跟踪特斯拉一体化压铸技术的原始设备制造商,一种是购买压铸岛,设计生产线,另一种是与轧钢厂合作。 协作。随着行业需求的爆发,更多的压铸公司甚至冲压公司购买了布局一体化的大型压铸机。一些汽车制造商购买了自己的压铸机进行试产,产业链逐渐扩大。 大。
集成压铸的上游堡垒极强,压铸企业的良率需要积累更高的know how
受上游设备、材料、中游压铸技术等多种技术的限制,一体化压铸大型零部件产品的良率难以提高。与普通压力铸件相比,一体化铸件 铸件体积更高,外观更复杂。需要选择特大型压铸机、个性化磨具和铝合金材料进行免热处理。同时,在生产过程中,需要对真空环境、压射、制冷等环境进行处理。 严格把关,全过程质量控制和可靠性要求高的know how,技术要求很高。
材料:免热熔金延展率对良率有很大危害,国内企业加速提升。
在传统的压铸工艺中,为了提高零件的物理性能、耐腐蚀性等,需要使用热处理。在加热制冷过程中产生的热涨冷缩效用容易产生零件的形状 改变偏差并产生气孔,大型厚壁化压铸件后整形难度及其报废率大幅提高,要承担较大的成本风险。因此,铝合金的免热处理就成了一种 更好的体化压铸材料。模具中材料的流动对免热熔金的延展率要求很高。目前,海外企业主要从事免热合金的研发和量产,中国加快了技术突破。 破碎,立中集团实现了批量供应。
设备:特大型压铸机稀有,力推大吨位压铸机趋势。
集成压铸对压铸机的锁模力、模板尺寸、压射量、压射压力和速度控制有更高的要求。大吨位压铸机设备是完成集成压铸的关键。 键。大型汽车结构件的特点决定了它的生产工艺是真空压铸。真空技术必须利用大吨位压铸机快速高压来促进铝汤的充形。一般要求压力。 铸造机具有大吨位和合模力,高压重复性(CPK超过1.66)、填充时间短,压射速度强(10m//s)、锁模和压射端稳定牢固。 为了保证一次性压铸成型零件的强度量产效率,计等优点。在快速大规模生产过程中,大型压铸机还需要保持高良率,完成生产部门 零件的一致性和稳定性,压力和速度控制在压力过程中更为重要,必须更高的know-how。
设备:个性化磨具流动、排气等设计要求较高,压铸厂/整车厂深度参与
集成式压铸具有尺寸大、密封性能高、个性化、流通等优点,对磨具提出了更高的要求。集成压铸件,构造繁琐,产品成本高,准确, 准备时间长,压铸模设计难度大,设计要点主要在于1)浇注系统设计,保证更好的充型顺序和流动;2)排气和密封设计, 保证真空,减少气泡;3)热平衡,保证制冷均匀等。当前,集成压铸的压铸模具分为两种设计模式,更常见的是专业磨具制造商 设计,专业磨具厂将在设计期间与压铸厂、整车厂深入探讨广州凹模、赛维达等沟通要求;另一种是压铸厂已经有了模具厂来设计,比如文字。 灿雄邦。特大型压铸模具具有较高的堡垒,目前可供应的模具制造商相对较少。
工艺:排气 以制冷为基础,高良率规定高know-how
铸造工艺效率高,但容易产生气泡。传统的压铸工艺由四个步骤组成,包括磨具的准备、添加、注入和落砂,使液态金属在充压环境中 引入磨具,磨具可以重复使用。在模具中浇注液态金属成型,效率高,适用于结构复杂的零件,但容易产生气泡。 集成压铸过程中的气泡容易导致铸件塑性低、强度降低、抗冲击性降低等。,从而降低良率,因此规定压铸环境在30mbar以下。 高真空。根据提取压铸模具凹模中的气体,真空压铸促进:1)孔隙率大大降低;2)铸件硬度大,微机构细,保证铸件的力。 学特性。利用真空压铸技术,可以控制热处理过程中气泡缺陷的问题。真空压铸技术分为普通真空压铸(100- 250mbar)、高空压铸(50-100mbar)、超真空压铸(
真空压铸通常包括铝熔化、浇筑、凹模真空排气、压射、制冷、成型、脱毛、喷漆、清洗磨具、锁模等多个过程,其中真空排气、压射、制冷是压铸过程的关键。在一体化压铸产品的大规模生产过程中,要保证高产率。﹑铸件的一致性和稳定性,必须准确控制铝液充型温度、压铸速度和压力,保持磨具温度场稳定,防止凝结过程中变形等缺陷。除了排气和压射,磨具的温度控制和冷却过程对于产品定型、物理性能均衡、次品率降低至关重要。要求积累严格的工艺规章和深度经验,一体化压铸具有明显的先发优势。
综合压铸技术堡垒较高,中游压铸企业布局加快
当前我国铝合金压铸市场竞争格局分散,在铸件大规模化的趋势下,行业集中度有望提高。 就铝合金压铸业的竞争格局而言, 中国CR5企业在2021年的市场份额仅为 2%-4%,头部地位不明显,预计产能规模高,客户质量高。 在产业化效益和盈利空间方面,企业规划将获得较大的竞争优势。铝合金压铸件在车辆上的应用逐渐呈现出大型化、统一化的趋势,现有新能 源头制造商应用更大吨位的压铸机,将汽车零部件的生产结合起来,降低生产工艺,降低成本。随著设备和科研投入的增加,预测领域集中 度数有望大幅提高。
(本文仅供参考,并不代表我们所有的投资建议。如果需要应用相关信息,请参考报告全文。)
报告来源:【未来智库】