综合压铸带动新能源汽车轻量化

在过去的十年里，为了更轻、更薄、更漂亮、更安全，手机放弃了可拆卸电池的设计，而是使用了集成的机身。巧合的是，汽车制造商也在减肥和提高效率的道路上选择了相同的道路-集成压铸。

随着汽车轻量化和电气化的发展，集成压铸技术开始受到汽车制造业新力量和传统汽车企业新能源部门的青睐。特斯拉吃螃蟹后，威来汽车、小鹏汽车、大众汽车、沃尔沃等汽车制造商也开始了集成压铸技术的研发和应用。

目前，特斯拉采用综合压铸技术制造Model Y、蔚来ET5已上市，其轻量化特性受到市场好评。

截至7月，集成压铸在汽车行业的渗透率仅为12%，但该技术路线受到了许多汽车制造商的青睐。市场普遍认为，轻量化是未来的发展趋势，集成压铸工艺有望取代目前使用的冲压焊接工艺。

本文从综合压铸发展的原因出发，分析了轻型综合产业升级的方向和行业相关公司，以充分反映汽车综合压铸产业的发展状况和机遇。

综合压铸带动新能源汽车轻量化

汽车轻量化是在满足汽车使用要求、安全性和成本控制的条件下，将结构轻量化设计技术与各种轻量化材料和轻量化制造技术相结合，实现产品减肥。

随着新能源汽车渗透率的快速提高，轻量化生产突出了三大优势：

轻量化可以提高新能源汽车的续航里程。

里程焦虑是新能源汽车需要解决的问题。当电池容量逐渐达到极限时，轻量化是解决这个问题的另一种手段。

研究表明，10%和15%的电动汽车可以分别减少6.3%和9.5%的电能消耗。根据比亚迪的研究，如果车辆质量下降100，约70%的能耗用于车身质量 kg，当每百公里的电耗降低0.5到1千瓦时左右。

轻量化可以提高汽车性能，提高使用寿命。

一方面，减轻车辆重量可以提高汽车的驾驶性能，有效降低制动距离，提高加速度、制动性、稳定性等方面。另一方面，减轻车辆重量可以降低轮胎和制动系统的压力，延长使用寿命。据中国工业信息网统计，纯电动汽车每次减肥 100kg，续航里程可提高6%-11%，日常损失成本可降低20%。

轻量化还可以降低汽车制造成本。

与原来相比，特斯拉率先采用综合压铸后地板，制造成本下降了40%。主要原因如下。

①降低生产成本：传统生产至少需要几十套模具，生产线周围还有机臂、传输线、各种夹具等，集成压铸可以合成数十个部件，采用超大压铸机一次压铸。

②降低土地成本：大型压铸机占地面积仅100平方米。特斯拉使用大型压铸机后，工厂占地面积减少了30%。

③降低劳动力成本：国内主流焊接工厂需要支持200-300名生产线工人，采用综合压铸，可减少到原来的十分之一。

根据DRIVEALUMINUM电动车采用全铝车身结构后，每辆车最多可节省3万辆 美元。

汽车轻量化主要通过轻量化材料、轻量化设计和轻量化工艺实现。

轻质材料主要包括高强度钢、铝合金、镁合金、碳纤维等，其中，铝合金材料因其可回收、成型方便、性价比高而成为最有前途的轻质材料。

轻量化设计主要通过结构优化和尺寸优化来实现轻量化汽车结构的目的。

首先，利用三维软件设计汽车结构，优化新能源汽车结构，然后在保持新能源汽车性能不变的前提下，尽量小型化结构设计，实现汽车轻量化。最后，合理利用各种轻型汽车材料组合，比较不同材料组合组成的部件强度，找到各部件结构材料搭配的最佳选择。

从轻工艺的角度来看，汽车上常用的铝合金分为铸造铝合金和变形铝合金。随着对强度和硬度的追求，其铸造工艺不断改进，形成了多种工艺，也用于不同的部件。

综合压铸结合了轻质材料、设计和工艺，成为汽车轻量化的最大增量，有效降低了汽车生产成本，提高了生产效率。与传统的全铝车身生产相比，它具有许多优点：

高压铸造性能好，材料回收率高。

综合压铸基础工艺为高压铸造，可实现少切削、无切削， 可避免冲压生产的反弹，废物可直接融化，材料回收率高。同时，与传统铸造技术相比，压铸生产的原辅材料和能源消耗减少。

减少零件数量，解决铝合金连接技术要求高的问题，进一步减肥。

根据2020年特斯拉公布的数据，采用铝合金压铸件设计方案，可实现高度模块化的集成设计，有效减少零部件数量。Model Y相较Model 3后车底减少79个部件，焊点从700-800个减少到50个，车底重量减少30%。

简化生产工艺，提高生产效率。

综合压铸高度简化了传统冲压+焊接模式的过程。它最初需要两个车间才能形成大型结构部件。现在它可以直接在压铸车间形成，大大提高了效率。

据报道，以特斯拉二期生产线为例，制造时间从传统工艺的1-2小时缩短到2-3分钟，并可直接在工厂供应。未来，特斯拉将节省更多的部件组装生产线，大大简化生产过程，提高效率。

综合轻量化带来了哪些产业升级？

大型汽车零部件压铸一体化的发展，直接促进了铝合金、模具钢等核心原材料的升级。

在传统铸造铝合金的生产过程中，必须采用热处理步骤，以满足车身结构的要求。但热处理也会导致铸件弯曲变形和表面缺陷，限制了传统铸造铝合金在尺寸大、形状复杂、弯曲程度高的汽车结构中的应用。

压铸一体化工艺的重点是零件的大型化和一体化，而传统铸造铝合金的热处理工艺仅限于零件的小型化和分散化。在矛盾下，成分和工艺创新的无热处理压铸铝合金应运而生。

通过对成分和整个生产过程的精确控制，无热铝合金实现了与传统铸造铝合金相当甚至更好的机械性能，无需热处理工艺，完美符合综合压铸工艺，使大型汽车综合压铸成为可能。

除热处理合金外，模具钢的重要性也随着综合压铸渗透率的升级而逐渐提高。

作为一种被称为工业之母的模具钢，其质量直接影响着制造业加工工艺的质量、产品的精度和生产成本。随着下游整体升级和设备技术的改进，模具材料的质量和规格的定制需求更加突出。

目前，我国模具制造商的竞争格局正处于低端混战、高端缺乏阶段

然而，随着综合压铸渗透率的提高，国内企业也开始研究高端模具钢。目前，它在中高端市场取得了突破，预计未来将完成本地化。

除综合压铸外，新能源汽车轻量化升级也在推动底盘等部件升级，纯电动乘用车轻量化市场空间迅速扩大。

新能源汽车车身和底盘的重量分别为420kg和380kg总重量超过40%。与汽车相比，底盘减肥技术更成熟，成本更低。

根据上海有色网络数据，对于汽车驾驶，同一范围的弹簧质量轻效用是弹簧质量轻的5-15倍，因此底盘轻升级是新能源汽车轻量化不可或缺的一部分。

轻型新能源底盘产品包括铝制副车架、控制臂和电池盒，自行车价值约6200-7400元。目前铝制副车架渗透率不到20%，控制臂和转向节渗透率不到40%。随着底盘轻量化的不断推进，预计未来铝制副车架的渗透率将达到80%，控制臂和转向节的渗透率将达到100%。

集成轻量化带来的产业机遇

与轻量化、一体化带来的产业链升级方向相同，投资机会主要集中在核心原材料和轻量化零部件上。

其中，立中集团是成本和技术领先的免热处理合金龙头。

根据立中集团年度报告，公司通过材料成分配比、工艺路线设计、性能指标设置、工艺保证等方面进行了全面调控，使公司的无热处理合金在抗拉强度、屈服强度和延伸率等方面表现出良好均衡的机械性能。能更好地应用于高强度、高韧性、超大型一体化压铸件的生产。

与国外同类产品相比，公司的免热处理合金具有性能和价格优势。

立中集团解决了硅含量低导致流动性差导致后续集成压铸件报废率高的问题。同时，公司采用了独特的低Mo变质技术，Mo 含量仅为国际同类变质含量的五分之一至七分之一，解决了一体化过程中的偏稀问题，比国外同类材料价格可降低15%-20%，

公司还拥有广泛稳定的新能源汽车客户市场基础，直接为威莱、理想、小鹏、威马、中国运输、牛创等新能源汽车企业提供服务，完成国际领先新能源汽车企业工厂认证，后续开展具体项目合作；公司铸铝合金材料也是威莱、小鹏等汽车新力量的二级供应商。

在最近的反路演中，立中集团表示，在综合压铸中，最难克服材料端。目前，公司在高端领域占据了先发优势。即使许多公司在未来进入热合金行业，也需要花费大量的时间、人力和物力来赶上。同时，立中集团还表示，免热合金产量将迅速增长，2022年只有数千吨，但预计明年将生产10万吨，帮助企业快速占领市场，实现利润。

拓普集团布局压铸件业务，在轻合金领域具有六大工艺能力，可完全覆盖底盘部件和车身部件，提供一站式轻量化解决方案。

目前，拓普集团批量生产的产品类型包括底盘系统、动力总成结构件等。根据不同的工艺，产品壁厚设计范围广，成型后屈服强度可达100MPa到350MPa全覆盖，扩展率从2%到12%。基于以上布局，拓普可以为客户提供定制服务，推荐最适合客户产品使用场景和性能要求的轻质工艺。

拓普已根据7200T产品研发压铸机。

2021年9月，拓普与力金集团就汽车轻量化、大型汽车结构件一体化成型项目达成全新战略合作协议，购买多套压铸设施。 7200T 真空铸造设备，拓普快速将前沿铸造一次成型技术应用于集成后舱轻量产零件，可实现 减肥效果15%~20%。

在最近的交流中，拓普相关人士表示，新能源原始设备制造商的客户高度认可该公司的多产品和技术能力。

公司具有突出的开发、试生产和验证能力。在单一试验中，不同类型的产品可以集成，具有较强的协同效应，比分散的单一产品供应商具有明显的优势。目前，行业订单正在迅速上升。由于布局早、技术充分，公司将充分受益于这一轮需求飙升。

写在最后

目前，增程无疑是新能源主机制造商最需要解决的问题。

轻量化也可能是电池技术研究陷入瓶颈，短期内难以取得长足突破的好方向。

过去，由于成本和技术的限制，全铝车身可能没有得到广泛推广，但在特斯拉提出综合压铸的概念后，它也完成了降低成本和效率，成为改变行业生态的重要创新。除特斯拉外，威莱、小鹏等许多汽车公司也开始研发和使用综合压铸。

目前，综合压铸技术仍在更新迭代中。随着材料技术的突破和压铸机吨位的提高，综合压铸技术将扩展到更多的汽车部件，汽车制造的新时代即将到来。