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汽車行業專題研究報告:一體化壓鑄,車身制造全新革命

(報告出品方/作者:東吳證券,黃細裡)

1 節能減排+續航焦慮推動輕量化程序

節能減排+電動化趨勢下,輕量化為重要趨勢

政策推動,節能減排标準不斷提升。“節能減排”成為大陸經濟發展的主旋律。汽車領域是推進 節能減排的重點。2020年中國汽車工程學會組織全行業專家修訂編制的《節能與新能源汽車技術 路線2.0》釋出,對于乘用車新車的油耗做了具體的要求,2025/2030/2035年乘用車新車的平均 油耗需要達到4.6、3.2、2.0L/100km,節能減排标準持續更新。

新能源滲透率持續提升,裡程焦慮成為消費者核心關注。在政策+市場的雙重助推下,國内新能 源車滲透率快速提升,從2020年1月的2.7%提升到2021年11月份的20%,随着新能源車份額的 不斷擴大,相關的問題也逐漸突出。 2021年“中國汽車流通協會”釋出文章《如何破解新 能源車裡程焦慮?》,提及根據協會對于新能源車主用車體驗的面訪調研結果,使用者購買時最關 心的問題就是“電池續航能力”,占比達到31.8%,裡程焦慮成為消費者購買新能源車的核心關 注内容。

新能源車三電系統品質增加,續航裡程訴求帶來輕量化需求。新能源車相較于燃油車雖然減少了 發動機和變速箱,但是增加了三電(電機、電控、電池)系統,電池動力系統的能量密度低于燃 油系統,是以新能源整車的品質高于傳統燃油車。而新能源車對于續航裡程的述求,增加了對于 整車輕量化的需求。

輕量化助力節能減排,鋁合金材料成本效益最佳。汽車重量每減輕 10%,最多可實作節油5-10%,整備品質每減少100kg,百公裡油耗可以降低0.3-0.6L,減少 CO2排放8.5g/km,是以輕量化成為節能減排領域的重點發展技術。同時在不同的輕量化材料 中,對比多種金屬合金和碳纖維,鋁合金的性能、密度以及價格等多方面具備優勢,是最具有性 價比的輕量化材料。

2 鋁合金用量提升,推動結構件需求增加

鋁合金車身結構件技術門檻較高,玩家較少。相較于小件、三電系統和輕量化底盤系統,車身結 構件的産品結構比較薄,平均壁厚僅為2.5~3mm,且零件大型化,很容易變形。對于零部件的 強度要求也很高,是以具備較高的技術門檻,目前僅有前橫梁、左右門框、減震塔、尾蓋箱、縱 梁等零部件可以采用壓鑄工藝進行生産。車身其它結構更多的采用高強度鋼材料通過沖壓、折 彎、焊接等方式進行制造,是以目前進入車身結構件壓鑄領域的供應商也相對較少。(報告來源:未來智庫)

白車身采用鋁合金成為趨勢,結構件需求大幅增加。随着輕量化需求的不斷增加,鋁合金白車身 的需求從豪華車輛向中端汽車遷移,鋁合金結構件的需求大幅增加。除了壓鑄工藝之外,沖壓、 焊接、鉚接等也是鋁合金白車身制作工藝。

高壓+快速充型,高壓壓鑄具備極高生産效率。高壓鑄造是一種将熔融非鐵合金液倒入壓室内, 以高速充填鋼制模具的型腔,并使合金液在壓力下凝固而形成鑄件的鑄造方法。适合制造體積較 大,結構複雜,表面品質要求高、批量制造速度快的零件。對于壓鑄機的鎖模力要求一般在 1200T以上,金屬溶液在高壓下高速填滿模具,生産效率高。

具備多項優點,适合汽車零部件制造。高壓壓鑄的優點包括:1)高壓下成型,産品緻密性高, 産品強度及表面硬度高,但産品的延伸率較低;2)産品表面光潔度好;3)可生産壁薄的零件, 鋁壓鑄壁厚最薄可達0.5mm,适合車身結構件。

3 裝置/材料/工藝共同助推一體化壓鑄出現

壓鑄尺寸/重量增加,需要更大噸位壓鑄機。對于不同尺寸的汽車零部件壓鑄過程,需要不同噸 位的壓鑄機進行實作。根據各家企業披露資料測算,從鋁合金小件外殼(上限1600T)到車身結 構件(減震筒/縱梁/A/B柱等)(上限4400T),所需壓機的鎖模力不斷提升,一般的高壓壓鑄 機在1000-4400T之間。如果需要鑄造更大體積的産品,需要更大噸位的壓鑄機配合。

裝置企業推出超大噸位壓鑄機,為大尺寸車身結構件壓鑄提供技術支援。2017年意德拉(力勁 子公司)釋出全球首台5500T壓鑄機;2019年11月,力勁集團率先釋出全球首台鎖模力達到 6000T的超大噸位壓機;2021年3月,意德拉宣布獲得全球首個8000T壓鑄機訂單;2021年4 月,力勁集團釋出全球首款9000T壓鑄機。此外,包括海天,伊之密等壓鑄機公司均推出7000T 以上壓鑄機産品,各大壓鑄機制造企業為壓鑄技術更新做好了裝置儲備。

4 特斯拉引領,車企+供應鍊陸續跟進

産品簡化+安全提升+效率提升+成本降低+精度可控推動特斯拉嘗試一體化壓鑄技術

特斯拉推出一體化壓鑄技術,簡化Model Y底闆結構。2020年9月,在特斯拉“電池日”上馬斯 克介紹Model Y産品将采用一體化壓鑄後底闆總成,該技術替換了傳統車身制造沖壓+焊接的方 式,通過一台鎖模力為6000T的大型壓鑄機将整個後底闆70餘個零部件精簡為一個一體成型,後 續計劃通過2-3個大型壓鑄件替換370個零部件的下車體總成。

新技術有效減重,提升車輛安全。根據特斯拉披露,Model Y一體化壓鑄後車身重66公斤,比尺 寸更小的Model 3同樣部位輕了10-20公斤,同時零件一體成型在對應碰撞時候能夠更好的承受 沖擊力,提升車身的骨架安全性。

銷量快速爬坡,帶來生産效率提升需求。作為全球新能源車龍頭,特斯拉的銷量快速放量,根據 我們預測2025年全球銷量有望達到450萬輛,2021-2025年CAGR達到46%。因為全球工廠建設 進度不及預期,銷量快速增長的同時,帶來了生産效率提升的需求。

有效提升生産節拍+降低成本。新的一體化壓鑄技術讓特斯拉白車身的連接配接點由700-800個減少 到50個,零部件制造時間大大縮短從數小時下降到數十分鐘,大幅度的精簡了制造流程,提升了 生産效率,相比傳統車身制造的“沖壓+焊接”工藝,一體化壓鑄具有輕量化、零件數量及焊接 工序步驟減少、人員及土地節約等優勢,能極大地節約造車成本。

制造過程精度可控,車身尺寸維護成本極低。傳統白車身的沖焊工藝,一台車由500+零部件組 成,全車合計4000-6000個焊點,零件尺寸誤差累積需要大量的時間進行調試(三輪,6個 月),一體化壓鑄因為制造過程極簡,制造精度可控,整車尺寸調試時間和成本大大降低。

加州工廠率先試點,全球4大超級工廠全面布局。2020年8月,特斯拉加州“弗裡蒙特”工廠率先 安裝意德拉旗下的6000T超級壓鑄機,通過一體化壓鑄工藝對Model Y車型的後底闆部位進行制 造。選擇後底闆是因為:1)6000T壓鑄機隻能夠保證這樣體積的零部件壓鑄;2)該位置為傳統 車油箱的位置,碰撞受損的幾率較小。在試制成功之後,特斯拉向力勁集團采購了13台6000T超 級壓鑄機,在全球4大超級工廠全面布局一體化壓鑄裝置,目前上海工廠已經完成了3台裝置的安 裝調試。

鑄造壓力逐漸更新,加工零部件+車型不斷拓展。除了後部總成之外,特斯拉計劃在德州工廠和柏 林工廠将Model Y的前部車身也通過一體化壓鑄來進行制造。2020年3月四季度财報會議上,特 斯拉宣布已經訂購8000T的壓鑄機,用來生産大型卡車CyberTruck的後部總成。

多家車企跟進一體化壓鑄,市場空間廣闊。因為一體化壓 鑄技術在效率、安全、降本等方面的優異表現,受到了市 場強烈的關注。根據力勁集團披露,2022年将向六家中國 車企傳遞适用于一體化壓鑄的超級壓鑄機。根據我們測 算,随着一體化壓鑄技術的滲透率提升,2025年市場空間 有望達到389億元,2021-2025年的CAGR達到205%。

汽車供應鍊及時跟進,新勢力車型确定采用一體化壓鑄。2021年5月,文燦股份向力勁集團采購了2套6000T壓鑄機 裝置,成為除了特斯拉之外,第二家擁有6000T壓機的企 業。公司獲得了蔚來汽車、理想汽車相關的一體化壓鑄訂 單,并且後續計劃采購9000T壓鑄機,進一步加深在一體 化壓鑄領域布局。此外,愛柯迪、拓普、廣東鴻圖等壓鑄 企業也紛紛采購大噸位壓鑄裝置,布局一體化壓鑄領域。(報告來源:未來智庫)

5 一體化壓鑄相關公司分析

文燦股份-輕量化車身結構件先發優勢

國内領先的汽車鋁合金精密壓鑄件供應商,收購法國百煉形成完整壓鑄工藝。公司總部位于惠州,成立于1998 年,并在江蘇南通/宜興和天津設有全資子公司,于2018年4月上海交易所正式挂牌。經過20多年的發展,目前 已經形成了汽車發動機系統、變速箱系統、底盤系統、制動系統、車身結構件等系統的鋁合金壓鑄零部件為主導 的企業集團。公司于 2020 年完成了法國百煉集團收購後,形成高壓/低壓/重壓鑄造的完整工藝。

收購推動營收增長,汽車類壓鑄業務占比不斷提升。非汽車類壓鑄件占比下降,模具類業務占比波動下降。 2021年前三季度,公司實作營收29.65億元,同比增長103.60%。主要系法國百煉集團并購完成後,其一貫的經 營穩健疊加整合與協同效應為其帶來了良好的業績恢複所緻。随着節能減排政策+電動化驅動,汽車輕量化加 速,以及車身結構件業務不斷放量,汽車類壓鑄件業務有望繼續擴張。

完成全球産能布局,産品品類不斷擴充。公司總部位于廣東佛山,并且在江蘇南通、江蘇宜興以及天津市設有全 資子公司,實作了珠三角、長三角、環渤海地區的合理布局。同時,公司子公司法國百煉在墨西哥、中國(武 漢、大連)、法國、匈牙利等國家擁有10個生産基地,公司目前已經完成了全球生産基地的布局。産品品類也從 原有的傳統動力系統壓鑄産品,擴充到底盤結構件、刹車零部件等多品類。

車身結構件具備先發優勢,輕量化普及推得動結構件營收占比持續提升。車身結構件由于對汽車起支撐、抗沖擊 的作用,對強度、延伸率、可焊接性都有着極高要求,材料制備、壓鑄難度非常大。生産過程集合了材料、模具 和工藝(壓鑄工藝和熱處理工藝)等各項技術能力,包含很多 know-how, 是以技術壁壘較高。包括:1)模 具設計開發;2)高真空壓鑄工藝積累;3)材料制備技術;4)熱處理工藝等。公司多年持續研發并提升真空壓 鑄技術,為車身結構件輕量化積累了豐富的技術和經驗,在鋁合金壓鑄車身方面具備先發優勢。随着輕量化的不 斷普及,車身結構件産品營收占比持續提升。

旭升股份-三電系統供應商布局一體化壓鑄

國内領先的汽車輕量化鋁合金壓鑄件供應商,具備三大加工工藝。經曆20餘年的發展,目前已經 形成以新能源汽車變速系統、傳動系統、電池系統、懸挂系統等核心系統的鋁合金壓鑄零部件為 主導的企業集團,具備壓鑄、鍛造、擠出三大工藝。

自動化生産裝置先進,核心團隊行業營運經驗豐富。公司的鑄鍛件工廠引入了國際頂尖的水準連 續鑄造裝置和熱模鍛裝置,并通過聘請國内外知名專家,培養和引進進階專業人才,建立了自己 的核心技術團隊。

汽車類業務為主,有望繼續維持高增速。2021年 前三季度,公司實作營收20.12億元,前三季度營 收同比增長82.10%。2014年公司與特斯拉簽訂合 同,公司營收受益于特斯拉的持續放量。憑借特斯 拉背書,公司成功拓展了新的國内外整車、零部件 及動力電池客戶。新能源汽車的普及将提升輕量化 零部件的需求,公司營收有望繼續高速增長期。

特斯拉三電系統供應商,電池盒工藝有望一體化壓鑄更新。2021H1來自特斯拉的收入在公司的營 收占比為40.37%,主要産品為三電系統鋁合金壓鑄産品。三電系統中的電池盒目前的主要工藝為 鋁擠壓+雷射焊接+攪拌摩擦焊,随着特斯拉主導的一體化壓鑄工藝的逐漸成熟,有望向一體化壓 鑄的方向更新,進而進一步提升産品的品質及生産效率。

愛柯迪-中小鋁壓鑄件龍頭,進入一體化壓鑄領域

國内領先的汽車鋁合金精密壓鑄件專業供應商。主要從事汽車鋁合金精密壓鑄件的研發、生産及銷售,于 2003年12月成立,2017年11月在上交所上市。主要産品包括汽車雨刮系統、汽車傳動系統、汽車轉向系統、 汽車發動機系統、新能源汽車三電系統等适應汽車輕量化、節能環保需求的鋁合金精密壓鑄件。

鋁壓鑄行業細分品類多競争充分,全球範圍内鋁合金中小件的領先企業。中國鑄造協會資料顯示 ,近年來大陸壓鑄企業有3000多家,絕大多數規模都比較小,競争格局分散。發達國家的壓鑄 企業數量較少規模大。細分鋁壓鑄件大件和中小件來看,愛柯迪堅持技術性強、工藝複雜、附加 值高的中小型汽車鋁合金精密壓鑄件為主的産品路線,是全球範圍内鋁合金中小件的領先企業。

客戶資源優質穩定,嚴格認證标準提高準入門檻。愛柯迪銷售采用直銷模式,業務均衡覆寫美洲 /歐洲/亞洲的汽車工業發達地區,客戶主要為全球汽車産業鍊上的一級供應商,包括法雷奧、博 世、麥格納、電産、耐世特等。由于汽車整車的高安全性要求,零部件準入門檻較高,伯特利一 直積極參與客戶産品的先期研發工作,形成公司研發品質與品牌信賴度不斷提升的良性循環。

引進大噸位壓鑄機,向大型結構件+一體化壓鑄業務擴充。2021年8月,公司成立新能源汽車事 業部,從組織架構層面來配套公司新産品拓展的需求。公司建立高新技術産業園項目,根據該項 目環評資訊顯示,公司拟購入45台壓鑄機。其中,包括了4台4400T、2台6100T和2台8400T壓 鑄機。車身結構件産品(後底闆)重量達到40kg,較現有中小件産品規格有較大的提升。

報告節選:

汽車行業專題研究報告:一體化壓鑄,車身制造全新革命
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(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關資訊,請參閱報告原文。)

精選報告來源:【未來智庫】。

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