汽车轻量化趋势明确结构件一体压铸推动制造革 命

1、一、汽车轻量化是节能减排的重要技术路径，底盘与车身结构件一体压铸空间广阔1.1 、节能与新能源汽车技术路线图2.0强化轻量化重要性“碳达峰”、“碳中和”指引下，我国力争于 2030 年前控制二氧化碳的排放达到峰值，2060 年前实现碳中和，汽车产业是推动节能减排的重要领域。中国汽车工程学会主导修订的节能与新能源汽车技术路线图 2.0围绕着产业总体+9 大技术发展方向制定了“1+9”技术路线图，主要围绕着节能汽车、纯电动与插电混动、氢燃料电池、智能网联、动力电池、轻量化、智能制造等多个分支。根据技术路线图，轻量化领域以完善高强度钢应用体系为重点，中期以形成轻质合金应用体系为方向，远期以形成多材料

2、混合应用体系为目标。对于轻量化系数总体目标，要求 2025 年/2030 年/2035 年燃油乘用车轻量化系数分别降低10%/18%/25%，纯电动乘用车轻量化系数分别降低 15%/25%/35%。图 1：节能与新能源汽车技术路线图 2.0强化轻量化重要性节能与新能源汽车技术路线图 2.0、2025年2030年2035年燃油乘用车整车轻量化系数降低10整车轻量化系数降低18整车轻量化系数降低25总体目标纯电动乘用车整车轻量化系数降低15整车轻量化系数降低25整车轻量化系数降低35载货车载质量利用系数提高5载质量利用系数提高10载质量利用系数提高15牵引车挂牵比平均值提高5挂牵比平均值提高10挂

3、牵比平均值提高15客车整车轻量化系数降低5整车轻量化系数降低10整车轻量化系数降低15图 2：技术路线图对于轻量化系数的目标指引资料来源：节能与新能源汽车技术路线图 2.0、燃油车方面，轻量化系数降低将有利于整车油耗的降低。汽车整备质量每减少 100kg，每百公里油耗可降低 0.30.6L(二氧化碳排放可减少约 6-14 克/公里)，以 5L/100km 为标准，可以降低油耗 6%-12%，因此对于传统能源乘用车，轻量化技术将有效减少油耗，有利于油耗标准的达标。新能源汽车方面，提升续航里程，减少电池成本是轻量化的重要贡献。由于三电系统等增量零部件的原因（三电系统增重约 200-300kg），同

4、级别的新能源汽车整备质量要高于燃油车，当前纯电动车受到续航里程短、充电时间长的瓶颈问题困扰，对于轻量化系数优化的需求更加强烈。汽车整备质量每减少 10%，续航里程将提升 5-6%，以整备质量 1500kg、续航500km 的新能源汽车为计算基准，汽车整备质量每减少150kg，续航里程提升25km。除此之外，轻量化趋势下，整车的制动性能、加速性能以及最大时速等动态参数也会得到较好的表现。图 3：传统能源乘用车 2025-2035 年不断收紧油耗标准2025年传统能源乘用车新车平均油耗5.6L/100km(WLTC)2030年新车平均油耗4.8L/100km(WLTC)2035年新车平均油耗4.0

5、L/100km(WLTC)主要里程碑总体乘用车（含新能源）新车平均油耗4.6L/100km(WLTC)新车平均油耗3.2L/100km(WLTC)新车平均油耗2.0L/100km(WLTC)货车油耗较2019年下降8以上油耗较2019年下降10 以上油耗较2019年下降15 以上客车油耗较2019年下降油耗较2019年下降油耗较2019年下降10 以上15 以上20 以上节能与新能源汽车技术路线图 2.0、1.2 、汽车轻量化是综合安全性、力学性能和经济性的系统工程轻量化目标零部件分为簧上零部件质量+簧下零部件质量，其中车身结构件、座椅、乘员等质量均属于簧上质量，底盘结构件、车轮等属于簧下质量

6、。评判整车的轻量化系数主要由白车身骨架质量、车身静态扭转刚度以及由轴距和轮距决定的白车身投影面积决定。提升轻量化系数的实质是在不影响静态扭转刚度（决定了汽车安全、NVH 表现、刚度等性能指标）甚至提升静态扭转刚度的前提下减少单位面积的白车身骨架质量（其中白车身骨架质量不包含前风挡、四门两盖覆盖件、副车架等，仅包括白车身框架结构）。因此，汽车轻量化不是简单地减少重量，而是综合汽车耐撞性、刚度强度性能、安全性、经济性的系统工程。图 4：整车轻量化系数决定于白车身骨架质量、静态扭转刚度和投影面积车聚网、注：L 为车身轻量化系数；m 为白车身骨架质量，kg；CT 为车身静态扭转刚度，N·m/

7、 deg；A 是由轴距、轮距决定的白车身投影面积，m2图 5：车身静态扭转刚度试验图 6：封闭的环状结构具有较强的扭转性能汽车车身车体结构、汽车轻量化技术公众号、优化轻量化系数的主要措施包括：（1） 采用轻质的混合材料。当前的探索方向主要包括先进的高强度钢、铝合金、碳纤维复合材料，替代主流低碳钢，可以分别减重 25%/40%/60%。近期目标完善高强度合金钢体系，远期形成多材料混合应用体系。碳纤维复合材料有高性能和低密度的轻量化特点，但是还处于技术探索阶段，技术和成本没有达到平衡，因此近五年或成为铝合金的快速渗透阶段。根据 DuckerFrontier 预测，北美单车铝净重量 2030 年可能

8、达到 570 磅（259kg），以 F-150 为例，占整备质量的 10%左右，铝净重量主要包含铝板、铸造、挤压等工艺，其中铸造占比达到铝净重量的 56%。根据华经产业研究院预测，2025 年国内新能源单车铝用量也将达到 300kg。（2） 优化结构设计。通过局部加强设计、提升环状路径接头结构的封闭性，可以有效提升闭合型腔的断面力学性能，改善车辆刚度表现，从而有利于轻量化系数的优化。如一体压铸技术可以减少焊接部位，提升整体结构强度，改善轻量化系数。（3） 优化车身整体布局形式。如采用承载式车身取消车架、减薄车身板料厚度、在适合的区域增加减重孔等措施均有助于车重的大幅度降低。 北美轻量化汽车单车

9、铝净重量（磅） 铝板铸造挤压锻造图 7：北美轻量化汽车单车铝净重量 2030 年将达到 570 磅（259kg）DuckerFrontier（04.2020）、图 8：国内燃油车和新能源汽车的用铝量将持续提升燃油车单车用铝量（kg）新能源车单车用铝量（kg）30025020015010020182019202020212022E2023E2024E2025E华经产业研究院2020-2025 年中国铝压铸行业市场前景预测及投资战略研究报告、图 9：汽车梁状结构采用多个减重孔的配置图 10：减薄车身板料厚度以达到轻量化搜狐汽车、沐风网、1.3 、底盘与车身结构件将率先实现一体化压铸特斯拉 Mode

10、l Y 率先于 2021 年 3 月推出一体压铸后底板，70 多个零部件减少至 2 个， 相较于传统冲压焊接工艺在成本经济性、工艺流程和生产节拍、材料利用率等方面具备较强优势，形成了示范效应，并计划拓展到前底板、前围模块甚至中底板。国内蔚来、小鹏、理想陆续跟进，沃尔沃、奔驰相关外资也陆续推进一体压铸厂房改造和底盘一体化结构件的推出。一体化压铸适用的零部件主要有车身结构件和底盘结构件，车身结构件+底盘结构件的轻量化，将实现簧上+簧下重量的同步减重。图 11：特斯拉Model Y 率先推出一体压铸后底板，70 多个零部件减少至 2 个特斯拉官网、车身结构件：车身结构件质量占汽车整备质量的 20-3

11、0%，是一体压铸轻量化的重点区域。车身结构件、车身加强件、车身覆盖件共同构成汽车框架，其中车身结构件包括前后总成、A/B/C 柱、左右减震器悬挂部分、左右纵梁、横梁、上边梁等零部件，起到支撑承载的作用，是支撑车体的“骨骼框架”。主流的车身结构件由普通钢、高强度合金钢、铝合金、镁合金、合成材料等不同材料组成，钢的占比较多，铝用量受到限制主要因为铝的焊接性能较差。零件之间连接方式包括焊接、螺接、胶接、铆接等拼接方式，焊接方式居多，但是铝制零件由于易氧化产生氧化铝、膨胀系数大易产生焊接变形，因此铝制零件不易焊接， 而采用一体压铸铝件可以减少过多的焊接点，从而避开焊接点过多可能产生的问题。图 12：车

12、身结构件的组成图 13：零件之间连接方式包括焊接、螺接、胶接、铆接等上边梁A柱B柱水箱框架下边梁车身底板翼子板骨架防火墙前纵梁减震器上座后纵梁后底板C柱后底板验车之家、蔚来官网、由于车身结构件起到了支撑和抗冲击的作用，是整车碰撞安全的重要保障，因此在进行车身结构件轻量化的同时，还需要“因地制宜”，即不同区域的零部件要求不同，采用的材料也应该有所不同，未来车身结构件的趋势是混合材料车身，在力学性能、轻量化和成本方面达成平衡。尤其是车身结构件减重的同时务必保障 C-NCAP、C-IASI 涉及的碰撞试验要求，因此我们认为，铝压铸零部件暂时不会渗透到前保横梁、A/B 柱加强板、中央通道等采用热成型工

13、艺加工而成的超高强度合金钢，该部分安全结构件的拉伸屈服强度需要高达 1000-1250Mpa。图 14：车身结构件减重的同时务必保障 C-NCAP、C-IASI 等碰撞试验要求正面100 重叠刚性壁障碰撞正面50重叠移动渐进变形壁障碰撞可变形移动壁障侧面碰撞侧面柱碰撞C-NCAP 官网、图 15：铝压铸零部件暂时不会渗透到前保横梁、A/B 柱加强板、中央通道等采用热成型工艺加工而成的超高强度合金钢搜狐汽车、底盘结构件：底盘结构件占汽车整备质量的 27%，承载了 70%的车体重量，是簧下质量（悬挂系统中的弹性元件支撑的零部件，包括副车架、车轮、弹簧、减震器等）的重要组成部分。汽车簧下质量越小，则

14、地面给予汽车的运动惯性反馈更小，让汽车悬挂拥有更好的动态相应和操纵性能，因此簧下质量一直是汽车轻量化的重要区域。底盘结构件中前后副车架、控制臂、轮毂、转向节、转向器壳体等零部件是以铝合金为主，其中采用铝压铸工艺的主要有副车架、转向器壳体等零部件。图 16：比亚迪底盘结构件图 17：簧下质量是汽车轻量化的重要区域搜狐汽车、第一电动网、二、新势力如火如荼，自主合资陆续跟进一体压铸布局2.1 、特斯拉开创“化零为整”先河，造车新势力形成示范效应2020 年 9 月，特斯拉即计划在Model Y 上采用一体压铸后底板，2021 年 3 月，Model Y 后底板的量产替代了传统冲压焊接的工艺，使用 6

15、000T 大型压铸单元进行压铸成型，原先的 70 多个零部件拼焊组成的后底板精简至 2 块零部件，车辆后部基本重量减轻了 30%， 制造成本降低了 40%。采用一体压铸的后底板和传统冲压焊接后底板相比具备以下优势：（1） 成本经济性提升：以B 级车为例，假设钢制白车身的质量在 300-400kg 左右，铝材料代替钢材料可以减轻重量 30-40%，即 180-280kg 左右（测算依据及假设： 钢密度 7.85g/cm3，铝密度 2.7g/cm3，假设 1.5 体积的铝与 1 体积的钢力学性能相似，因此同等性能下铝的用量虽然更多，但是重量更低，以实现轻量化）。我们假设85%的良品率可以实现相对更

16、高的毛利率，假设定价和成本分别为50 元/kg、35 元/kg，因此预估全铝压铸车身成本价格在 6300-9800 元之间。同级别的钢制车身基于 300-400kg 的重量以及 18 元/kg 的成本价格，钢制车身冲压焊接成本在5400-7200 元之间，因此全铝压铸车身可以做到和钢制车身平价的水平，可以兼顾轻量化和成本因素。除了直接材料成本，单位零件的制造费用也将得到较大的改善，由于压力机、焊接设备的减少，单位铸造零件去替代冲压焊接组合零件将实现 30-50%左右制造费用的改进。图 18：采用铝制车身一体压铸在轻量化、经济性、生产复杂度方面具备优势钢制车身: 白车身冲压焊接钢铝混合车身: 冲

17、压+焊接+压铸铝制车身: 全车身一体压铸轻量化+白车身质量(kg)300-400280-380车重=-20kg180-280车重=-120kg经济性评估-直接材料成本(元)5400-72006000-7350材料成本=150-600元6300-9800材料成本=900-2600元制造费用（元）设备投入假定销量5200压力机、自动化机器人、焊接设备：5.2亿元按照10万辆摊销6000压力机、自动化机器人、焊接设备：6亿元 按照10万辆摊销3000压铸机、辅机、模具：3亿元按照10万辆摊销预批量生产复杂度+焊接点30006000n.a.以Model Y后底板的焊接点为例，就从Model 3的800

18、个减少到50个综合建约车评一体压铸技术：特斯拉的制造革命、注:表示钢制车身比较基准，-表示相对更弱，+表示相对更优，红色圆圈代表相对更弱，绿色圆圈代表相对更优（2） 生产节拍优化和工艺流程简化：车身和底盘结构件的制造流程和工时将通过一体成型得到较好的优化，Model Y 后底板工艺的切换将从 1-2 小时的工时减少到 3-5 分钟。压铸机设置单独工位，只需要设置中转仓库就可以满足单台设备全天 24h 无休，假设 120s 的节拍，全年的产能将达到 10 万件以上（考虑到良品率和模具换修）。另外一体成型由于产品气密性较好，因此免去了白车身涂胶的过程，人工成本和制造费用得到有效精简。（3） 产品复

19、杂度降低：采用一体压铸的 Model Y 后底板，焊点由 700-800 个减少到了50 个。通过减少散件数量，使得产品总成的复杂度得到大幅简化，优化散件供应链环节，优化物流运输环节，缩短了材料到总成，总成到产品的半径。（4） 材料利用率提高：压铸熔炼材料可以反复利用，回收铝产业较为成熟，铝压铸的材料利用率达 90%，远高于冲压焊接的 60%-70%。图 19：Model Y 后底板和Model 3 后底板相比更加一体化图 20：特斯拉GIGA PRESS特斯拉官网、搜狐汽车、特斯拉计划在电动皮卡 Cybertruck 的生产过程中采用锁模力达到 8000T 的 Giga Press 压铸设备

20、生产相关结构件，设备从 IDRA 采购，目标产品也是后车身底板。特斯拉的Cybertruck 将在 Giga Texas 工厂生产，Cybertruck 和传统的非承载式皮卡略有不同，其车身是外骨骼架构（Exoskeleton），是由 30X 系列冷轧不锈钢制成一体式外壳，但大型车身底部零件仍需要压铸成一体式，以加速生产节拍和简化生产复杂度。对于长期规划，特斯拉计划将整个下车体总成进行一体压铸，包括后底板总成、前舱总成、前底板总成、中底板总成、后围总成等，一体压铸后较原先布局减少约 370 个部件，重量降低 10%，续航里程提升 14%，并大幅度提升生产制造效率。我们认为整个下车体总成由于投影

21、面积很大，中短期内设备锁模力、模具设计能力还不能满足生产条件，因此不会很快被一体压铸替代，实现的过程可能从前底板、后底板、中底板各个总成件分部逐步扩展。图 21：特斯拉计划将整个下车体总成进行一体化压铸特斯拉官网、特斯拉一体压铸在轻量化、成本、生产效率的优势，也吸引着众多国内外车企的跟进。造车新势力与特斯拉有很多相似的地方，没有很重的平台架构规模包袱，产线优化的空间较大，亟待快速转型。因此国内包括蔚来、小鹏、理想、华人运通等新势力车企陆续跟进； 国外奔驰、沃尔沃也相继布局一体压铸，市场空间有望进一步打开。海外/ 合资图 22：特斯拉一体压铸带动了新势力和传统品牌的跟进2020年9月，特斯拉在电

22、池日介绍Model Y采用一体式压铸后地板总成， 可将下车体总成重量降低30 ，制造成本下降40 。2021年6月奔驰注册BIONICAST商标，依照自然原理设计的结构铸件，目标后底板、减震器圆拱、挡风玻璃雨刷器支架等零部件，减轻 15 到 20 的部件重量2022年沃尔沃宣布将在全新电动平台引入一体压铸技术Mega casting。大约2025年量产大众新一代电动车（ Trinity 项目） 或将在沃尔夫斯堡建立全新工厂，有望引入一体压铸技术国内新势力2021年蔚来宣布成功研制压铸用的免热处理铝合金， ET5将成为首个采用一体压铸后底板的车型小鹏计划将在武汉工厂导入2台7300吨压铸机大型压

23、铸设备高合汽车与拓普集团联合宣布，国内首个基于7200吨巨型压铸机正向开发的一体化超大压铸车身后舱正式量产下线各公司官网、汽车之家、搜狐汽车、Geekcar、车市纵览、2.2 、传统品牌陆续跟进一体压铸沃尔沃：沃尔沃于 22 年 2 月 8 日宣布将投资 100 亿克朗（约 70 亿元人民币）对 Torslanda 工厂进行改造升级，其中较为关键的一项改造是引入大型铝制底盘结构件的一体化压铸工艺，通过 8000T 一体压铸设备压铸后底板。传统的底盘制造过程需要几十个零部件的拼焊，涉及到不同供应商的询价定点、开模设计、模具生产、产品冲压焊接、物流运输，每一次技术更改或者年度改款需要对几十个零部件

24、进行修模等投入，而一体压铸可以针对不同的三电系统适配一次模具的调整，虽然前期厂房改造投入较大，但是有助于降低制造复杂度，提升灵活性。图 23：沃尔沃Mega Casting，引入一体压铸工艺图 24：沃尔沃将一体压铸后底板零件Geekcar 官方账号、车东西、奥迪：奥迪是首先推出全铝车身架构的车企，奥迪 A8 铝合金框架 ASF（Aluminum Space Frame）主要由约 22%的挤压成型铝合金件、35%的液压成型铝板材、35%的高真空压铸件、8%的强化钢合金件，通过激光焊接和冲钻铆接拼接而成，白车身重量仅为 241kg， 相较于钢质车身减重 40%，并在钢质结构的基础上提升了 25%

25、的抗扭强度。成型件成型件铸件板件图 25：奥迪A8 铝合金框架支撑着全铝合金车身压铸杂志、奔驰：奔驰 C 级第五代车型 W205 白车身重量约 362kg，白车身骨架质量 293kg，轻量化系数仅为 2.26，车型尺寸相较于 W204 上一代产品有所增加，但是减重 71.4kg，其轻量化主要是因为铝合金材料和压铸工艺的应用。以减震器支座为例，W205 采用了铸造铝合金，实现轻量化的同时，整车扭转刚度同步提升。由于整体白车身采用了 25%的铝合金材料，所以其零件连接有别于钢制车身，多采用胶接和铆接，优势是提升了整车的强度、NVH 等性能水平，但是缺点是拼接点过多。因此一体压铸能够既满足车身轻量化

26、的需求，又能规避铝-铝的拼接问题。2021 年 6 月，戴姆勒集团注册 BIONICAST 商标，适用于设计车辆结构铸件，目标在后底板、减震器圆拱、挡风玻璃雨刷器支架等零部件上实现替代，减轻 15%到 20%的部件重量。一阶扭转/弯曲频率（Hz）一阶扭转频率（和上一代车型相比提升了1.4Hz）一阶弯曲频率（和上一代车型相比提升了6.4Hz）W204W205W204W205图 26：奔驰C 级前减震支座采用铸造铝合金，减重 2.8kg图 27：奔驰C 级减震器支座实现了轻量化和扭转刚度的提升60585654525048压铸杂志、中国汽车材料网、压铸杂志、中国汽车材料网、图 28：奔驰C 级不同代

27、产品的轻量化系数图 29：铝合金零部件拼接多采用铆接、胶接6543210W201奔驰C级轻量化系数W202W203W204W205压铸杂志、中国汽车材料网、压铸杂志、中国汽车材料网、图 30：奔驰 Vision EQXX 铝合金压铸后底板采用一体压铸成型， 形似骨骼图 31：BIONICAST 将适用于奔驰一体压铸零部件，包括后底板、减震器圆拱、挡风玻璃雨刷器支架等Thedrive 官网、Thedrive 官网、2.3 、一体压铸市场空间广阔，利好压铸机、材料、产品供应商产业链环节汽车轻量化趋势下，一体压铸市场空间广阔，整个产业链主要由压铸机设备、铝合金材料、压铸产品供应商、模具等环节组成，市

28、场空间广阔。本报告只分析产品端对应的市场空间， 目前市场批量一体压铸零部件仅有特斯拉 Model Y 一款车型，根据 2021 年Model Y 总销量 20 万辆计算，我们假定单车一体压铸零件的价值量为 2000 元，国内一体压铸市场总规模为 4 亿元。随着新势力的引领和自主/合资品牌的跟进，市场将同步发生两种边际变化：1） 量的提升。一体压铸有望从新势力拓展到自主品牌，继而拓展到合资品牌；从电动车拓展到燃油车；从单款车型项目拓展到同平台车型，发挥出同平台一体压铸产品的优势，有效摊销压铸零件的制造成本。我们预计 2025 年一体压铸的渗透率将超过 10%， 2030 年渗透率超过 30%。2

29、） 价的提升。随着一体压铸工艺的成熟，一体压铸产品将从后底板产品拓展到前舱、中底板、电池托盘等相关零部件，单车价值量从 2000 元快速提升至大几千元甚至一万元，我们预计 2025 年单个车型项目一体压铸零部件将包括后底板、前底板、中底板、电池托盘等零部件，单车价值量 6000-8000 元。根据国内乘用车产量、单车用铝量、压铸合金占汽车用铝量比例计算出国内汽车压铸总产量，根据铝合金行业平均单价和一体压铸渗透率，计算出一体压铸的市场规模。我们预计2025 年一体压铸市场规模或达到 135 亿元，2030 年一体压铸市场规模有望突破千亿，2021-2030 年 CAGR 达到 83%：（1） 乘

30、用车产量：根据中汽协数据，2021 年乘用车产量 2140 万辆，预计 2022 年产量 2300 万辆，2023-2030 年乘用车产量增速参照国内 GDP 增速中枢定义为 5%。（2） 单车用铝量：单车用铝量参考华经产业研究院发布的2020-2025 年中国铝压铸行业市场前景预测及投资战略研究报告，根据燃油车和电动车的比例计算平均单车用铝量。（3） 国内压铸总产量：参考中国铸造业协会数据。（4） 压铸合金占汽车用铝比例：参考压铸杂志，车用铝合金有压铸、挤压和压延三种工艺。其中，压铸件占比最高，达到 80%左右，挤压件和压延件占比约 10%。（5） 铝合金铸件平均售价：汽车铝合金铸件受到铝价

31、影响较大，一般季度性进行调节补差，我们假设平均售价为 4.5 万元/吨的中枢价格。（6） 一体压铸渗透率：2021 年仅有特斯拉 Model Y 一款车型，我们预计 2022 年-2030 年行业渗透将从特斯拉出发，拓展至新势力和自主/合资品牌。我们预计 2025 年渗透率超过 10%，2030 年超过 30%。表 1：国内乘用车用铝量预测以及一体压铸市场规模测算20182019202020212022E2023E2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E乘用车产量（万辆）23532134199421402300238024502550265227582868298

32、33102yoy-9%-7%7%7%3%3%4%4%4%4%4%4%单车用铝量（kg）155162170177185194201210221232243255268yoy5%5%4%4%5%4%4%5%5%5%5%5%国内汽车用铝量（万吨）364345339380426462493536585639697761832国内压铸总产量（万吨）47244946265473479785092310081101120213131434yoy-5%3%42%12%9%7%9%5%5%5%5%5%压铸合金占汽车用铝量比例77%76%76%77%75%75%77%76%77%77%78%76%75%国内汽车压

33、铸总产量（万吨）280262258292319347380407450492544579624汽车压铸占压铸总产量比例59%58%56%58%58%58%58%58%58%58%58%58%58%铝合金压铸件行业平均售价（万元/吨）4.54.54.54.54.54.54.54.54.54.54.54.54.5汽车铝合金压铸市场（亿元）1260118111591315143715601709183120262213244826042806一体压铸车型渗透率0.0%0.0%0.0%0.9%1.7%6.7%9.4%11.8%14.4%18.1%22.3%28.7%36.8%压铸单车价格（元）2200

34、230030003500450060007500820089009000一体压铸市场规模（亿元）4948811352283755257621027yoy109%422%68%68%69%64%40%45%35%中汽协、中国铸造协会、汽车工业用铝量评估报告、图 32：一体压铸市场规模的扩张将利好上下游产业链（压铸设备厂商、材料供应商、模具厂商以及压铸件供应商）下游产业：中游产业：上游产业：特斯拉、蔚来、小鹏、理想、高合等车企广东鸿图、文灿股份、爱柯迪、泉峰汽车、旭升股份、拓普集团等压铸企业设备供应商（力劲科技、海天金属成型、伊之密）；材料供应商（立中集团等） 设备供应商材料供应商 压铸件供应商

35、整车厂各公司官网、汽车之家、三、设备+模具+材料+工艺，铸就高技术壁垒，行业“领头羊”布局全面3.1 、技术壁垒：设备+模具+材料+工艺3.1.1 、大型压铸设备单元是一体压铸的前提高压铸造实质就是在高压（几千至几万 kPa）、高温、高流速（充填速度 10-50m/s，甚至高达 100m/s）的作用下，将熔炼后的液态金属或者半固态金属压射到模具型腔，通过冷却凝固成型。传统的汽车压铸件一般需要 1000-4000T 的区间，锁模力在 10000-40000N 范围内，越大的锁模力能够将贴合的模具锁死，从而保证模具型腔高压下的合模稳定性。一体压铸车身/底盘结构件由于投影面积较大，有更多的中空、异形

36、结构，因此需要更大吨位的压铸单元，以后底板、前舱、电池托盘等大型总成件为例，压铸单元需要达到 6000T 以上。除了更大的锁模力，一体压铸对于压射量、温度控制等方面提出了更严格的要求。图 33：高压压铸在压射、温控等方面要求更严格图 34：低压压铸开模合模（保温炉内压力增加0.2-0.5bar）开模（顶出铸件，保温炉压力下降） 取出铸件智享汽车圈、高压铸造压铸机结构原理详解培训、Excellent handout、低压铸造课件、高压压铸因为其高温、高压、高流速的问题具备以下技术难点和问题，技术壁垒较高：（1） 孔隙率缺陷：压铸零部件总成多为复杂的中空异形结构，同一个零件的壁厚变化较多，因此熔融

37、状态快速流动的金属液在冲型过程中可能无法很好地填充，容易在边角结构处产生表面质量缺陷。（2） 气泡问题：由于压室、型腔、浇注等与大气连通，压铸过程中卷入气体、金属液析出气体、脱模剂分解产生的气体等均会导致气泡问题，从而影响产品的良品率。因此压铸设备的排气设计、模具的排气结构、型腔的真空度、生产过程中的工艺控制成为了高压压铸的重要环节。（3） 热处理和冷却问题：压铸件通过压铸成型之后，需要通过热处理工艺，使得零件得到更好的力学性能，更稳定的组织和尺寸，更耐腐蚀的材料性能。零部件热胀冷缩，因此可能产生材料变形以及表面质量缺陷，汽车结构件动态下处于交变应力和振动的工况下，因此一旦产生表面质量缺陷，会

38、出现线性发展，对于车身安全是致命问题。（4） 模具损耗问题：高压压铸高速的金属液压射，对于模具的破坏性较强。图 35：压铸零件异形结构多，容易形成紊流，造成孔隙率缺陷图 36：压铸压射过程中带来零部件内部和表面的气泡问题PiQ²、 Modelling and analysis of bubble entrapment by solidification shell insteel continuous casting considering bubble interaction with a coupled CFD-DBM approach、3.1.2 、免热处理材料是一体压铸的最佳

39、选择我们假设 1.5 体积的铝与 1 体积的钢力学性能相似，使用铝制零件可以在不牺牲安全性能的情况下将车辆重量减轻多达 50%。铝的延展性，耐用性和轻便性也使其成为电子消费品、飞机、汽车的流行材料。低压压铸的零部件需要根据力学性能要求进行必要的热处理，但是大型一体压铸结构件无法对单独的部位进行热处理，热处理产生的表面质量缺陷对于车身结构件来说也是致命的影响，在振动和交变应力的工况下，容易产生线性发展。因此， 免热处理材料成为各家压铸公司的最佳选择。以立中集团（300428.SZ）、鸿劲金属铝业为例， 公司均有授权公告的免热处理铸造铝合金材料， 且具备授权公告的专利： ZL20201001846

40、17（立中集团）、ZL201510830880X（鸿劲金属铝业）。公司布局表 2：一体压铸的发展带动了免热处理材料的研发过程立中集团2020 年立中集团获得免热处理材料发明专利授权：ZL2020100184617 鸿劲金属铝业公司具有高强度高韧性压铸铝合金专利：ZL201510830880X蔚来汽车2021 年 10 月，蔚来与帅翼驰联合开发一体压铸免热处理强韧化压铸铝合金材料EZCAST 系列，将应用于第二代平台车型上。华人运通2021 年 12 月，华人运通高合汽车与上海交通大学轻合金国家工程中心在新材料开发、低碳轻合金开发上达成战略合作，双方全球首发 TechCast超大铸造用低碳铝合金

41、。该铝合金为免热处理材料，并且已经在一体压铸结构件上发挥作用（2022 年 2 月 25 日，拓普与华人运通高合联合量产下线车身后舱，长款达到 1700mm*1500mm，实现 15-20%的减重）。沃尔沃沃尔沃宣布引入一体压铸技术，并在接受媒体采访时表示已开发免热处理铝合金材料。各公司官网、压铸周刊、图 37：广东鸿图、鸿劲免热处理材料专利图 38：立中集团免热处理材料专利国家知识产权局官网、国家知识产权局官网、3.1.3 、制造工艺是决定一体压铸良品率的核心因素轻量化设计与制造工艺是密切相关的，铸造工艺可以方便地实现中空异形结构，同时辅以合金增强力学性能，因此从设备温度曲线控制到模具选择，

42、从模具设计到模具制造，从熔炼压铸到精密机加工，每个环节对于压铸供应商来说都需要长期的技术经验积累。技术经验的积累最终反馈到的就是批量阶段良品率的提升。目前传统 4400T 以下的压铸零部件， 良品率中枢为 95%以上，而一体压铸零部件由于批量产量比较少，目前还没有比较成熟的良品率数据，因此，行业压铸龙头有望率先开始进入小批量生产，率先跑通良品率。图 39：工艺是决定良品率的核心因素，最终反馈到了产品的良品率模具设计开模、制模模具安装调试熔炼高压压射成型脱模切边去毛刺喷丸处理热处理成品后加工机加工质检出件废品合金融化搜狐工业设计官方号、3.2 、行业格局：行业龙头布局全面，具有先发优势我们认为大

43、多数主机厂不会采用特斯拉的自供方案，而倾向于选择第三方供应的方案，因 此第三方供应商龙头将迎来新契机。如果主机厂自行压铸结构件，则只能配套自己的车型 产品，无法兼顾产量和运营成本，在应对供应链变化带来的生产计划调整时也会捉襟见肘， 而压铸设备、厂房搭建均为重资产投入，一旦产能无法兼顾，则单台产值将不达预期。而 第三方供应商可以实现模具的更换适用于不同车型产品的生产，从而使得设备利用率提升， 降低边际生产成本。以一套 6800T 设备为例，我们假设年产量约 10 万件，且需要保证全天运营以及批量阶段 80-85的良品率，才能实现 25-30 的毛利率，从而兼顾运营成本和 年产值。表 3：我们假设

44、，以一套 6800T 的设备为例，年产量约 10 万件压铸机单元6800T年产量(件)116121.60-工作小时（h）24-节拍（s）150-工作日（天）360.00-良品率80%-模具检修时间占比30.00%单件价格(元/件)3000-单价（元/kg）50.00-单件重量（kg）60.00单件成本（元/件）2240-直接材料（元/件）1200-直接人工（元/件）240-制造费用（元/件）800年产值（万元）34836.48总成本（万元）26011.24毛利率25%WIND、公司一体压铸布局表 4：压铸厂商纷纷布局一体压铸文灿股份 2021 年 5 月，公司与力劲集团签署战略协议，向力劲集团

45、订购 7 台大型压铸单元，其中两套 6000T、三套 4500T、一套 3500T、一套 2800T，均为力劲集团旗下意德拉 X-PRESS 系列两板式压铸机。2021 年 8 月，公司再签署协议购买 9000T 压铸设备。2022 年公司计划将 9000T 压铸设备于天津落成。广东鸿图 2022 年 1 月 22 日，公司 6800T 底盘一体化结构件下线暨 12000T 超级智能压铸单元合作签约仪式，6800T 压铸单元已于 1 月 17 日成功试模。广东鸿图、力劲集团、广州市型腔模具制造有限公司、广东鸿劲金属铝业有限公司等四方，就 12000T 超级压铸单元研发项目举行了签约仪式。此外，

46、公司与力劲集团签订了 8 台智能压铸单元采购协议。目前公司已经与多家整车企业车型项目开展试制项目工作。拓普集团 2021 年 9 月，公司与力劲科技签署协议，达成深度战略合作。拓普向力劲订购了 21 台套压铸单元，其中包括 6 台 7200T、10 台 4500T 和 5 台 2000T 的压铸设备。2022 年 2 月 28 日，公司与华人运通高合汽车联合宣布，基于 7200T 压铸设备正向开发的一体化车身后舱正式量产下线。泉峰汽车 2021 年 8 月，公司南京总部的 2700T 压铸机已经进入量产使用状态，2021 年底 5000T 的压铸机完成安装调试并交付量产，6000T 和 800

47、0T 的压铸设备将陆续到位。爱柯迪 引进大型压铸机，研发汽车结构的高压压铸制造技术，产业园项目中，公司拟购入 45 台压铸机，其中 1000T 以上压铸机 35 台， 包括了 4 台 4400T、2 台 6100T 和 2 台 8400T。华达科技布局一体压铸工艺，计划一期投入低压差压铸造，二期投入高压铸造。高压压铸计划采用 8000T 设备，开拓电池托盘总成新工艺。汽车之家、各公司官网、国内传统铝压铸龙头企业的营收中枢为 30 亿元左右，良品率基本均在 90以上，差异性较小，集中度较低。国内压铸企业约 6000 家，但是绝大部分企业规模比较小，头部压铸公司主要为广东鸿图、爱柯迪、文灿股份、派

48、生科技、旭升股份等。随着压铸设备吨位提升、大型模具精度真空度技术的成熟以及免热处理合金材料的专利落地，大型精密压铸逐步构建了技术、资金、客户资源的多重护城河，高压压铸尤其在设备+模具+材料+工艺形成了较高的技术壁垒。行业龙头如文灿股份、广东鸿图、爱柯迪全面布局相关领域抢占先机，有望拓展一体压铸下游客户，开始小批量提升良率的过程并实现批量生产，一旦形成规模效应，行业集中度将得以提升。铝压铸营收体量方面广东鸿图具备优势；毛利率、净利率等方面爱柯迪具备优势；量产进度与客户拓展方面文灿股份具备优势，首先绑定量产客户。图 40：铝压铸营收体量方面，广东鸿图占据优势图 41：毛利率方面，爱柯迪、旭升股份具

49、备一定的优势（毛利率：70602020年其他业务营收（亿元）2020年汽车铝压铸营收（亿元）广东鸿图拓普集团文灿股份旭升股份爱柯迪可比公司平均6050 5040 4030 3020 2010100广东鸿图爱柯迪文灿股份 旭升股份 泉峰汽车 拓普集团02013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021Q3WIND、WIND、）公司营业总收入（亿元） 净利率（ ）毛利率（ ） 销售费用率（ ）管理费用率（ ）研发费用率（表 5：2021 年 Q1-Q3 头部企业的经营数据广东鸿图43.494%22%6%4%5%爱柯迪23.5212%27%1%8%6%文灿股份2

50、9.352%18%1%8%3%WIND、3.2.1 、广东鸿图（002101.SZ）：国内铝压铸龙头，在手一体压铸试制订单充沛公司是铝合金压铸件龙头企业，22 年多个业务板块得到边际改善。公司主要有四大业务板块（精密铝合金压铸件业务、汽车内外饰件业务、专用车业务、投资业务），其中对于专用车业务，公司公告挂牌转让广东宝龙汽车有限公司，此次股权转让预计可增加约 7000 万元公司合并口径的归母净利润。公司在设备、材料、模具、工艺等环节具备优势，目前已为多家下游客户开发试制一体压铸结构件，有望迅速达成一体压铸量产能力。2022 年 1 月 17 日，公司首个一体化铝合金压铸结构件试制成功，采用的是

51、6800T 压铸单元，目前处于提升良品率和生产节拍的关键时期。设备方面公司与力劲集团达成批量采购协议，总共签订了 8 台包括 12000T 吨位压铸机在内的大型压铸岛，强势进入一体压铸领域。目前公司已为多款车型项目提供大型一体压铸的试制开发技术服务，主要产品包括后底板、前舱和电池托盘，后续有望从开发供应商转成批量供应商。20182019202020212020年归母净利润（百万元）2021年归母净利润（百万元） yoyQ2Q3Q4Q1图 42：广东鸿图营业收入（单位：百万元）图 43：广东鸿图归母净利润及增速2,0001,5001,0005000Q1营业收入Q2营业收入Q3营业收入Q4营业收入100500(50)(100)100%50%0%-50%-100%-150%-200%-250%-300%WIND、WIND、图 44：压铸件业务是公司的营收主要来源图 45：广东鸿图 6800T 一体化结构件试制成功且签约 8 台设备 电控壳体、电机壳体 油底壳、凸轮轴支架、缸罩盖、缸体、发动机支架、链条盖、下缸体、齿轮室、节温器罩减震塔、车身结构件空调压缩