一体化压铸专题：从Model Y看铝压铸向大型化、一体化发展

整车：特斯拉引领、电动智能时代车身压铸一体大势所趋 一体压铸技术将传统造车工艺中的冲压和焊装合并，Model 3后底板的70个多个零部件被一体压铸为Model Y的2个大件，生产制造成本节省约20%，焊压时间从2h缩短为90s，同时还有提升精度级别、提高原材料回收利用率和缩短车型开发周期的优势。传统汽车的车型迭代以硬件迭代为主，生命周期一般为5年，电动智能化时代，汽车成为可迭代的新智能终端，迭代周期缩短至一年一次。 电动智能化下，品牌的产品差异化至关重要，汽车产品需具备持续进化的能力。 一体压铸可使硬件的标准化程度更高、开发周期更短，匹配软件更新速度，适应电动智能时代的特性，大势所趋。 零部件：铝压铸零部件向大型化、一体化发展 在轻量化需求驱动下，随着铝合金材料应用技术的进一步提升，其在汽车领域的应用范围将逐渐延伸至引擎盖、挡泥板、车门、后车厢、车顶、整车身等现以钢铸件为主的大型部位。从制造工艺角度，车体部分在特斯拉的引领下由冲压、焊接向一体压铸发展；零部件压铸件部分主要有冲压、铸造、锻造三大工艺，在轻量化设计需求的驱动下，关键零件朝着高压压铸、大型化、一体化等方向发展。 铝压铸行业空间广阔，产业链迎来国产化机遇 假设2030年一体压铸可应用的部位为前中后底板、电池包、电机电控壳体、副车架、车门*4、后盖共计9个部位。假设新能源车一体压铸渗透率为60%，传统车一体压铸渗透率为30%。上游铝材：2016年乘用车单车用铝约为110kg，预计到2030年有望达到242kg，全球乘用车用铝市场规模有望从2016年的999亿元增长为3630亿元。大型压铸机：我们预计2030年全球大型压铸机整体需求约为2800套，整体市场容量约2240亿元。下游零部件：我们预计2030年全球汽车零部件大型压铸量约3.4亿件，市场规模约5100-6800亿元。 建议关注产能布局以及技术储备较早的企业，上游建议关注亚太科技、明泰铝业、立中集团等汽车铝材供应商，设备端关注伊之密等压铸机龙头，下游零部件建议关注泉峰汽车、爱柯迪、文灿股份、旭升股份、拓普集团等前瞻布局大型压铸设备的自主汽车零部件企业。 风险提示 宏观经济下行、汽车销量不及预期、新能源政策收紧、一体压铸主机厂应用不及预期等风险。 投资摘要 关键结论与投资建议 汽车生产主要分为车体制造、零部件装配、内部装潢、试验五个流程。（1）车体部分制造：首先是用冲床将钢板冲压成外壳，然后将外壳倒转，完成初步焊接，再将车体扶正，加装车门及车盖，然后去除车壳上的毛边等并将底盘预做防锈处理以便车体喷漆。（2）零部件装配：车体部分制造完成后装配大梁、防震传动、引擎等系统。（3）汽车内部装潢：玻璃、雨刷、车座、散热器、油压系统、燃料系统等（3）出厂试验：滚桶模拟试验、防漏试验等测试引擎、传动系统、刹车、灯光及车体侧漏等性能。 图1：汽车生产流程图 从制造工艺的角度，车体部分主要为冲压、焊接工艺，在特斯拉的引领下由冲压、焊接向一体压铸发展；零部件压铸件部分主要有冲压、铸造、锻造三大工艺，在轻量化设计需求的驱动下，关键零件朝着高压压铸、大型化、一体化等方向发展。 汽车智能电动化大背景下，车型迭代周期加快，一体压铸可以使硬件的标准化程度更高、开发周期更短，匹配软件速度更快，大势所趋。汽车轻量化趋势和新能源汽车市场的快速增长增加了汽车的用铝需求，压铸技术在汽车中的运用从小件逐步往高压压铸、大型化、一体化发展。铝压铸行业空间广阔。全球乘用车用铝市场规模将从2016年的999亿元增长为2030年的3630亿元；2030年全球大型压铸机整体需求约为2800套，整体市场容量为2240亿元；2030年全球汽车零部件压铸量约为3.4亿件，市场规模约为5100-6800亿元。 建议关注产能布局以及技术储备较早的企业，上游建议关注亚太科技、明泰铝业、立中集团等汽车铝材供应商，设备端关注伊之密等压铸机龙头，下游零部件建议关注泉峰汽车、爱柯迪、文灿股份、旭升股份、拓普集团等前瞻布局大型压铸设备的自主汽车零部件企业。 第一，中国汽车行业进入普及后期，销量长期处于微增的状态，预计未来行业复合增速为2%左右。 第二，新能源渗透率将持续提升。新能源汽车减重需求强，为汽车一体化压铸重要推动力之一。 第三，汽车单车用铝量提升。2016年乘用车单车用铝约为110kg，预计到2025年将达到187kg，到2030年将达到242kg。 第四，假设2030年一体压铸可应用的部位为前中后底板、电池包、电机电控壳体、副车架、车门*4、后盖共计9个部位。假设新能源车一体压铸渗透率为60%，传统车一体压铸渗透率为30%。 股价变化的催化因素 第一，特斯拉等行业领导者加大一体化压铸的应用，其他主机厂采取跟随策略，汽车用铝一体化趋势增强。 第二，汽车零部件企业获得一体化压铸订单。 核心假设或逻辑的主要风险 第一，宏观经济下行，汽车销量不及预期第二，新能源政策收紧的风险。 第三，一体压铸主机厂应用不及预期的风险 整车：降本增效，特斯拉引领白车身压铸一体化 白车身：特斯拉引领，制造工艺向一体压铸发展 汽车车身是指车身覆盖件焊接或铆接在车身骨架上形成的完整壳体，由车身焊接总成（白车身）及其附件组成，一个完整的白车身主要包括前围总成、侧围总成、地板总成，顶盖总成、后围总成及四门两盖组成。 图2：汽车白车身构成 传统汽车制造工艺分为冲压、焊装、涂装、总装四个环节。（1）冲压：冲压车间利用不同的压机，完成车门、左右侧围、机舱盖、前后底板、顶盖、后背门及各种冲压小件的制造。（2）焊接：焊装车间负责将冲压完成的车身围件焊接在一起，完成白车身的制造。（2）涂装：涂装又称油漆车间，是对白车身附以各种防腐工艺，并喷涂上漂亮的色漆、清漆，以达到上色和表面防护的作用。 （4）总装：是将车身上各种零部件及系统安装在车身上组装成一台完整的汽车，并进行点检、路试等一系列测试，最终下线成为合格商品车 一体压铸将冲压和焊装合并，简化了白车身的制造过程。特斯拉在Model Y的制造中革命性地一体压铸了车身的整个后底板，大大减少了所需的焊接工序。 此一体压铸零件包含了整车左右侧的后轮罩内板、后纵梁、底板连接板、梁内加强板等零件，型面、截面的变化以及料厚的变化都比较剧烈，相比传统车企量产的单体压铸结构零件难度增加很多。Model Y的白车身后部，几乎没有肉眼可见的焊接痕迹，大幅的提升了车身结构的稳定性。 图4：Model Y后车身结构 图3：常规单体压铸结构零件 一体压铸技术大量节省了生产线成本和基础设施成本。Model 3后底板有70多个零部件，利用一体压铸技术，特斯拉将其整合为Model Y上的2个大件，焊点由大约700-800个减少到50个。由于生产零部件需要各种模具、机器臂、夹具，组装零部件则需要不同的生产线，因此零部件的大量减少必然能显著降低模具成本和组装成本。同时，一台压铸机占地仅100平方米，根据埃隆-马斯克所述，采用大型压铸机后，特斯拉工厂的占地面积减少了30%，基础设施成本大幅降低。根据特斯拉官方的数据，一体压铸技术预计将给Model Y节省约20%的制造成本。 图5：Model 3车身结构 图6：Model Y车身结构 一体压铸技术显著降低生产的时间成本和人力成本。一体压铸机一次压铸加工的时间仅为80-90秒，每小时能完成40-45个铸件，一天能生产1000个铸件； 而传统工艺冲压焊接成一个部件至少需要两个小时，一体压铸的生产效率明显更高。同时，由于应用了新的合金材料，压铸件的表面粗糙度可达Ra0.8-3.2μm，足够光滑，基本不用再进行机加工。一体压铸显著减少了生产的时间成本。国内平均每个焊装车间配备200-300名生产线工人，采用一体压铸技术后，基于生产流程的简化，所需的技术工人至少能缩减到原来的十分之一。生产的人力成本被大大降低。 图7：传统工厂与特斯拉工厂对比 一体压铸技术将造车精度级别提高至微米级别。在自动驾驶领域，车辆需要通过激光雷达、毫米波雷达、高清摄像头等高精度测量设备探测和感知路况，这些设备对于偏航角、俯仰角、滚转角的安装精度有着极为苛刻的要求。传统车身制造工艺的“2mm工程”无法满足自动驾驶设备的安装需求。一体压铸以整体性部件代替冲压和焊接的多个车身围件，可以有效避免大量零件焊接时的误差累计。压铸零件将车身匹配的尺寸链缩短至两到三环，尺寸链环越少，车身精度的影响因素越少，车身精度的实现和稳定性也越好。加之数控加工技术，特斯拉将整车精度提升至微米级别。2021年5月18日，马斯克发布推特称：“下一代Model Y车型的精度，将以微米为单位，而不再是毫米”。 图8：激光雷达的安装精度要求苛刻 一体压铸技术显著提高原材料回收利用率。传统制造工艺下，白车身用料复杂，原材料回收利用率低。以宝马7系为例，其用料既有传统的钢，又有用量越来越大的铝合金，更有性能闪耀的碳纤维。由于在制造白车身时混合使用多种材料，因此每一个零件的种类（钢、铝）、牌号、金属元素的含量都不一样，报废后的整车白车身只能作为炼钢炼铝的原材料，而无法直接整体回炉后制造新的产品。 一体压铸只使用一种材料，全铝车身的材料回收利用率可以达到95%以上。由于一体式压铸零部件是由金属液一次充型完成的，因此其材料单一，回收时可直接将废料融化制造其他产品，保证了白车身制造过程中极高的原材料回收利用率。 图9：传统工艺与一体压铸工艺对比 一体压铸技术将车型开发周期缩短为1/3。传统汽车制造中零部件众多，匹配管控耗时长，开发周期长达6个月。在传统汽车制造中，针对车身、内外饰、电器等专业的外观类零件，需要经过MB1、MB2、MB3三轮综合匹配，才能将零件固化稳定在公差要求范围之内。这项工作在整车开发流程中需要耗费近6个月时间，属于周期长、工作量大、重复性高的工作。 一体压铸下，零部件的减少带来物流的简化和匹配难度的降低，开发周期缩短为1-2个月。一体压铸将主机厂内的冲压、焊装车间和主机厂外的供应商零部件生产场地全部替换，上游、中游、下游的所有业务全部被压铸单件的管控取代，这大大降低了白车身的匹配难度。MB匹配中车身所需要的周期缩短至1-2轮，可以节省3-4个月的开发周期。若内外饰、电器等零件匹配能提前固化，车型迭代速度有望进一步提升。 图10：MB匹配样架结构 特斯拉将继续引领车身压铸一体化随着一体压铸技术的进一步完善成熟，特斯拉的生产效率会持续提升。根据特斯拉早前申请的压铸机专利显示，未来特斯拉的车身将由5块压铸大件组成、底盘将由3块压铸件组成，一辆车仅8块构件，预期将降低40%的生产成本，生产效率必将持续提升。 图11：特斯拉未来将进一步压铸车身和底板 一体压铸应用范围有望延伸，新能源应用趋势强 按照白车身3000个焊接当量计算，白车身连接装配工艺成本相对于钢制车身的增量为1200-1800元／台，而传统钢制车身的焊装成本不超过1000元／台，铝制白车身的焊装成本是钢制白车身的3倍，原材料成本是钢车身的4-5倍，成本是制约铝合金应用的重要原因。一体压铸在降低原材料用量的同时，节省了焊装成本。 表1：高强度钢和铝合金板材料对比 前中后底板有望3-5年内实现一体化压铸。市场上目前采用一体化压铸工艺的主要是后底板，特斯拉已生产出一体化压铸的前底板。据业内专家估计，未来中底板也能有望能实现一体式压铸，大概还需要2-3年的时间，主要取决于CTC技术的实现。中底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，有望在未来3-5年将前中后底板一次做起来。前中后底板是整个白车身最核心的部分，A柱、B柱应用一体化压铸工预计时间会更长一点。整个白车身一体化压铸关键在于前中后底板能不能连起来。 一体压铸将扩展至白车身、四门、后盖等。当前汽车用铝主要集中在驱动系统、变速箱、传动系统、制动系统等位置，随着技术的进一步提升，应用范围将逐渐延伸至引擎盖、挡泥板、车门、后车厢、车顶、整车身等现以钢铸件为主的大型部位，渗透率