电力设备行业专题报告：模具：大型一体压铸的技术核心

模具：大型一体压铸的技术核心 —行业专题报告 2022年11月06日 武浩电新行业首席分析师 S1500520090001010-83326711 wuhao@cindasc.com 曾一赟电新行业研究助理 15919166181 zengyiyun@cindasc.com 有 相关研究 信达证券股份有限公司 CINDASECURITIESCO.,LTD 北京市西城区闹市口大街9号院1号楼 邮编：100031 执业编号：S1500520090001 联系电话：010-83326711 邮箱：wuhao@cindasc.com 曾一赟电新行业研究助理联系电话：15919166181 邮箱：zengyiyun@cindasc.com 电新行业首席分析师 武浩 看好 上次评级 看好 投资评级 证券研究报告 行业研究 行业深度报告 电力设备 模具：大型一体压铸的技术核心 2022年11月6日 本期内容提要: ⯁新能源车带动铸造模具需求高增。模具为强迫金属或非金属成型的工具，是工业生产中必不可少的工艺装备，汽车零部件是模具的主要应用领域之一。新能源汽车轻量化为大势所趋，带动铝合金行业持续增长，我们 预计汽车铝材总规模从2021年的1870亿元增长至2030年的3292亿元，年复合增速为10%。铸造是最主要的汽车铝加工工艺，铝加工有望带动压铸模具需求增长。 ⯁一体压铸带动原材料、压铸机、压铸岛、模具全方位升级。一体压铸技术趋势明确，有望带动新能源车进一步降本。一体压铸技术有望带动压铸机和厂房大型化升级、模具大型化精密化升级、原材料（铝锭）向免热合 金升级。模具凸显行业技术壁垒，厂房和压铸机打造行业资金壁垒。大型一体压铸技术配套模具需求大幅上行，我们测算得到大型压铸模具的需求为2030年为1281套，2025年为448套，25-30年复合增速为23.4%。 ⯁模具制造的难度大，具有外部依赖性。压铸过程所需装备主要包括压铸岛、压铸机、模具三大部分。压铸岛是压铸的场所，核心是智能化、自动化；压铸机是决定产品性能的核心设备，其核心的部位为合模机构；模具 是决定零部件的精密程度，支撑零部件强度的关键。模具是压铸过程中的技术体现，生产难点在于：1）考虑热平衡、脱模、进浆料方向等等诸多问题的设计2）考虑具有较好热稳定性、高温强度、耐磨性、韧性、导热性的原材料。模具发展需要模架配套，而模架具有外部依赖性，压铸模具制造商出于生产质量及效率考虑会选择向压铸模架制造商订购模架。 ⯁模架是模具的核心部件，非标准模架具有更高的附加值。模架分为标准模架和非标准模架，其中非标准模架可以达到装上模芯即可进行试模和生产的效果，也具有更高生产附加值。超大型模具的成本结构中，模架成本 占比约40%，我们认为模架向非标准化发展、复杂化、精密化发展，并且非标准化模架不断提高标准化程度。 ⯁“低端混战，高端缺乏”，模架、模具供应商稳定性至关重要。铸造模具与压铸吨位相关，大型一体压铸模具供应商集中度高，国内中高端模具生产生有赛维达、型腔、臻至。大型压铸模架集中度高，大型模架厂商的 稳定性至关重要，其中科佳（长兴）模架制造有限公司为大型模架龙头供应商。 ⯁投资建议：建议关注模具起家，深化一体压铸布局的铝合金加工企业：旭升股份。 ⯁风险因素：新能源车需求不及预期、疫情反复影响汽车生产、原材料价格上涨带来成本上升、行业竞争加剧 目录 与市场不同之处4 一、新能源车带动铸造模具需求高增5 1.1模具为“工业之母”，制造业带动行业稳健增长5 1.2铝合金加工大势所趋，带动铸造模具需求增长6 二、模具是压铸过程中的技术核心9 2.1压铸岛、压铸机、模具是压铸过程的主要部件9 2.2模具制造的难度较大，模具具有外部依赖性11 2.3模架是模具的核心部件，非标准模架具有更高的附加值12 三、一体化压铸将加大模具的技术难度14 3.1一体压铸带动原材料、压铸机、压铸岛、模具全方位升级14 3.2“低端混战，高端缺乏”，大型压铸模具集中度高17 四、投资建议18 �、风险因素22 表目录 表1：汽车铝材加工工艺比较7 表2：2020-2030年我国汽车铝材市场规模预测8 表3：汽车铝材加工工艺比较8 表4：模具设计难点12 表5：一体压铸零部件需求及配套模具需求测算16 表6：部分企业一体压铸模具布局情况17 表7：旭升近期重点项目公告以及一体压铸进展20 图目录 图1：模具上下游5 图2：模具制造固定资产投资完成额同比增速以及制造业GDP增速6 图3：模具制造以及模具制造设备固定资产投资完成额6 图4：我国模具总产值6 图5：我国模具销售收入6 图6：智能压铸岛集成系统工艺流程图9 图7：压铸机结构图10 图8：压铸模具结构图11 图9：压铸模架结构图13 图10：热处理流程图14 图11：力劲9000T巨型智能压铸单元15 图12：公司发展历程18 图13：公司主要产品分类19 图14：2014-2022Q3旭升股份营业收入（亿元）20 图15：2012-2022Q3旭升股份归母净利润（亿元）20 图16：2021年公司前五大客户占比21 图17：旭升股份主要客户21 与市场不同之处 市场对于一体压铸的研究主要集中在需求逻辑、未来空间、竞争格局方面，并且较少关注到大型模具环节。我们将从结构出发，从技术的角度来看大型一体压铸带来的原材料、压铸机、压铸岛、模具的变化，并且详细介绍了模具的结构和其技术难点。我们认为模具是一体压铸的技术核心之一，模架作为模具需要外购的部件，模架供应商的稳定在一体压铸放量之后至关重要。 一、新能源车带动铸造模具需求高增 1.1模具为“工业之母”，制造业带动行业稳健增长 模具为强迫金属或非金属成型的工具，是工业生产中必不可少的工艺装备。模具生产得到的零部件具有高效率、高一致性、低耗能耗材、精度/复杂度较高的特点。 模具行业为技术密集型产业，原材料主要为钢材、塑料等大宗商品。模具所用的钢材成为模具钢，模具钢的种类较多，模具根据设计产品所需特性来选择模具钢的种类：比如制造 强度高的运动件齿轮、轴等需要用中碳调质钢，比如精密冷冲压模具需要用高强韧性冷作模具钢。数控加工机床也就是自动化机床，是模具的配套部件，通过设计加工程序来控制模具和其他部件的配合，从而生产出成品零部件。 图1：模具上下游 资料来源：观研天下，信达证券研发中心 制造业带动模具行业资本开支稳健增长，模具行业产值与销售收入随之逐步增长。模具作为“工业之母”，下游广泛应用于机械、电子、汽车、信息、航空等制造业，模具工业的高速发展可给予制造业强有力的支撑，模具工业的产业带动比例大约是1:100，即模具产业 发展1亿元，可带动相关产业发展100亿元。我国作为制造业大国，制造业是我国经济增长的主要拉动力量，制造业GDP同比增速稳定在30%左右。2017年我国的模具制造资本开支为1043亿，同比增速为11%，模具设备工器具资本开支为474亿，同比增速为10%。2019年我国模具总产值为2900亿，同比增速为4%，模具行业销售收入为2608亿，同比增速为2%。 图2：模具制造固定资产投资完成额同比增速以及制造业 GDP增速 图3：模具制造以及模具制造设备固定资产投资完成额 60%1200 50% 40% 1000 800 30% 20% 10% 0% 600 400 200 0 模具制造固定资产投资完成额同比增速制造业GDP增速 模具制造固定资产投资完成额（亿元） 模具制造设备工器具购置固定资产投资完成额（亿元） 资料来源：Wind，信达证券研发中心资料来源：Wind，信达证券研发中心 图4：我国模具总产值图5：我国模具销售收入 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 2010年2011年2012年2013年2014年2015年2016年2017年2018年2019年 模具行业产值（亿元）产值YOY 25 20 15 10 5% 0% -5% 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 2010年2011年2012年2013年2014年2015年2016年2017年2018年2019年 模具行业销售收入(亿元）销售收入YOY 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% -5% -10 资料来源：前瞻产业研究，信达证券研发中心资料来源：前瞻产业研究，信达证券研发中心 1.2铝合金加工大势所趋，带动铸造模具需求增长 不同类型的模具配套不同的零部件加工工艺。按照加工工艺和加工对象来分，模具可以主要分为冲压模具、塑料模具、铸造模具、锻压模具和橡胶模具这�大类。其中，冲压模具对应冲压工艺，应用于汽车覆盖件、结构件；塑料模具对应热固性和热塑性塑料加工，主要用于汽车内饰、家电产品；铸造模具对应铸造工艺，应用于汽车发动机、变速箱等复杂零部件的加工；锻压模具对应锻造工艺，用于齿轮、轴承等生产；橡胶模具对应橡胶压制 成型工艺，应用于轮胎生产。 表1：汽车铝材加工工艺比较 模具类型模具品种加工工艺及主要应用领域 冲压模具根据工艺性质，可分为：冲裁模、弯曲模具、拉深模具；板材冲压成型工艺；主要应用于汽车覆盖件、结构件根据工序组合程度，可分为：单工序模、复合模、级进生产 模、传递模；根据冲压时的温度情况，可分为：冷冲压模具、热冲压模具等 塑料模具 挤塑模具、注塑模具、热固性塑料注塑模具、挤出成型模 塑料制品成型加工工艺，热固性和热塑性塑料；主要 具、发泡成型模具、低发泡注塑成型模具和吹塑成型模具 应用于医疗设备，家电产品、汽车内饰、办公设备部件 等 生产 铸造模具 各种金属零件铸造成型时采用的模具，根据铸型的材质分 金属浇铸工艺和非铁金属材料压力铸造成型工艺；主 为砂型铸造模具和金属型铸造模具等；金属型铸造模具根 要应用于汽车发动机、变速箱、轮毂、机床等复杂零部 据压力不同可分为重力铸造模具、低压铸造模具、压铸模 件的生产 具等。 锻压模具 模锻锤和大型压力机用锻模、螺旋压力机用锻模、平锻机 金属零件体积成型，采用锻压，挤压等体积成型工艺； 锻模等；各种紧固件冷镦模、挤压模具、拉丝模具、液 主要应用于齿轮、轴承的生产 态锻造用模具等 橡胶模具 橡胶制品的压胶模、挤胶模、橡胶轮胎模、O形密封圈橡胶模等 橡胶压制成型工艺；主要应用于轮胎生产 资料来源：合力科技招股说明书，信达证券研发中心 新能源汽车轻量化为大势所趋，带动铝合金行业持续增长。2020年汽车工业协会发布《节能与新能源汽车技术路线图2.0》，其中政策对纯电动乘用车的要求最高，要求2025、2030、2035年纯电动乘用车整车轻量化系数降低15%、25%、35%。汽车轻量化材料中铝合金密 度小，价格较低，是作为汽车轻量化比较有性价比的替代材料。我们根据汽车销量、单车用铝量以及汽车铝材价格相关假设，测算得到汽车铝材总规模从2021年的1870亿元增长 至2030年的3292亿元，年复合增速为10%，其中纯电动新能源汽车铝材2030年市场规 模为2033亿。 表2：2020-2030年我国汽车铝材市场规模预测 2020A 2021A 2022E 2023E 2024E 2025E 2026E 2027E 2028E 2029E 2030E 汽车销量（万辆）纯电动109 282 465 604 755 921 1087 1228 1351 1459 1527 混动27 70 116 151 189 230 272 307 338 365 382 燃油车2394 2275 2178 1868 1691 1510 1311 1112 964 834 748 单车铝用量（千克）纯电动 158 173 188 202 216 227 238 250 262 274 284 混动 198 207 216 224 233 238 244 249 254 260 265 燃油车 136 145 154 163 171 180 189 197 206