汽车行业一体压铸研究报告：一体铸造大势所趋自主品牌大有可为

汽车行业一体压铸研究报告：一体铸造大势所趋，自主品牌大有可为特斯拉引领行业趋势，一体铸造蔚然成风特斯拉开创一体铸造技术先河特斯拉

2019年提出“一体铸造”技术，计划在ModelY上应用。2019年7月，特斯拉发布新专利“汽车车架的多向车身一体成型铸造机和相关铸造方法”，提出了一种车架一体铸造技术和相关的铸造机器设计。该技术将通过多向压铸机、车辆覆盖件模具和几个可以相对于覆盖件模具平移的凸压模具，实现对汽车白车身的铸造成型。此类凸压模具会分别移动至铸造机中央的铸造区，负责不同部件的铸造，在一台机器上完成绝大部分车架的铸造工作。同年，特斯拉CEO埃隆马斯克在特斯拉电池日上表示，特斯拉的ModelY车型白车身将转向铝铸件设计。“当我们引入大型铸造机之后，就可将70个部件变成1个，机器人无需将这么多部件组装在一起，从而大大减少成本。”2020年，一体铸造技术在ModelY上开始应用。2020年，特斯拉开始与压铸设备商意大利意德拉合作，使用6000吨级压铸单元GigaPress，采用一体成型压铸的方式生产ModelY白车身后地板总成。根据2020年特斯拉电池日发布的信息，ModelY的后地板通过应用一体压铸技术，将原先通过冲压等工艺生产的80个零件集成为1个铸造零件，制造成本能够降低40%。同时，特斯拉公布了下一代白车身设计方案，整车地板总成将由2~3个大型压铸件组装而成，电池包采用了structuralpack的设计理念，使得整个白车身具有更高的强度和刚度。自主新势力奋起直追，积极拥抱行业变革国内新势力中，蔚来

ET5率先应用一体铸造技术，轻量化、安全性领先。2021年10月，蔚来汽车宣布成功验证开发了可用于制造大型压铸件的免热处理材料，将会应用在蔚来第二代平台车型上。新材料避免了传统压铸件在热处理过程中引起的尺寸变形及表面缺陷。2021年12月，蔚来在ET5发布会上正式宣布将开始采用一体铸造工艺，ET5将使用超高强度钢铝混合车身，使车身后地板重量降低30%，后备箱空间增加7L，整车抗扭刚度高达34000N·m/deg。小鹏汽车一体压铸技术已在规划当中，计划自建产能。在小鹏2021年业绩发布会上，董事长何小鹏宣布将于2023年发布两个新平台及其首款车型，并将使用超大一体化压铸新工艺。根据武汉当地媒体沌口之声，2021年7月小鹏正式启动武汉项目，将建设一系列工艺车间，年总产能约10万辆。根据武汉经济技术开发区（汉南区）自然资源和规划局，2021年10月，小鹏已正式申报“小鹏汽车武汉产业基地项目”规划建筑方案，预计今年10月投产，其中包括一体化压铸工艺车间。小鹏汽车武汉工厂还将引进一套以上超大型压铸岛及自动化生产线。高合汽车在一体铸造材料、制造端推进领先。2021年12月，高合汽车与上海交通大学轻合金国家工程中心展开战略合作，共同研发TechCast™超大铸件用低碳铝合金材料，该材料流动性高于同级别材料15%以上、强塑积高出30%以上，保证了整车碰撞等性能达到更高维度。2月25日，高合汽车与拓普集团合作开发的7200T一体化超大压铸后舱成功下线。该部件应用了上海交大的合金材料，实现了15%~20%的减重与工艺复杂度的大幅降低，整个开发周期也缩短了1/3。截至成功下线时，该压铸机是汽车零部件领域已知最大的一体化铝合金压铸件，未来也将应用于高合各类车型中。传统车企不甘示弱，加速跟进一体铸造大众计划于SSP平台开始应用一体压铸，样件已于卡塞尔工厂下线。大众现有的大部分电动车型均是基于MEB平台打造，而新一代电动汽车平台SSP无论从软件还是硬件架构上都将提供更好的可拓展性，Trinity车型则是基于SSP平台打造的首批车型之一。奔驰发布一体化压铸成果，性能提升显著。2022年1月，奔驰发布全新概念车VISIONEQXX。车身的后部及前部减震塔顶应用了和特斯拉同样的仿生工程结构部件，整个车身由3块组成：前后分别有一块一体压铸铝合金铸件，中间有一套结构电池组。这样的设计有望减轻车身15-20%的重量。在这一设计的助力下，VISIONEQXX能耗达到10kw·h/百公里以下，实际用电里程超过1000km。变革推动行业扩容，自主有望实现领先高压铸造是铝合金材料最高效的成型方法高压铸造（压铸）是将熔化状态金属在模具内加压冷却成型的精密铸造方法。金属制品主要采用机床铣削、钣金成型焊接、铸造三种工艺生产。其中铸造主要生产内部结构复杂，难以用钣金成型或机床铣削不具有经济性的零件。铸造主要分为砂型铸造和特种铸造两类，压铸属于特种铸造范畴。压铸全称高压铸造，是一种将金属熔液压入钢制模具内施以高压并冷却成型的一种精密铸造法。压铸适合铸造结构复杂、薄壁、精度要求较高、熔点比钢低的金属零件（铝、锌、铜等）。作为一种几乎无切削的近净成形金属热加工成型技术，其产品具有精密、质轻、美观等诸多优点，广泛应用于汽车、家电、航空、机械等诸多行业。高压铸造是批量生产铝合金铸件的最高效生产方式。与采用石英砂做铸造模具的重力铸造相比，高压铸造具有以下优势：1、模具可以反复利用；2、通过模具内的冷却系统可以实现快速成型并实现连续生产；3、冷却中对熔融金属施加压力保证零件具备更好的应力强度；4、金属模具内部尺寸精确，可做到精密铸造。压铸虽然高效，但因模具材料均为钢制，因此只能制造熔点比钢低的金属。目前高压铸造行业所使用的基材主要是铝/镁/锌/铜等合金材料，其中铝合金的应用最为广泛。钢材因熔点加高，因此只能采用每次需要破拆石英砂模具的重力铸造，效率较低。与高压铸造相近的是低压铸造，低腰铸造同样采用可循环的钢制模具，但低压铸造压射压力仅在1~5MPa，远低于高压铸造的300~600MPa水平。低压铸造适合生产壁厚较厚的铸造铝/镁/锌/铜合金等材料的零件，例如汽车轮毂、皮带轮等。虽然低压铸造设备结构简单投资相对较低，但其生产效率和零件强度低于高压铸造，所以在产品适合采用高压铸造且需要大规模批量生产情况下，高压铸造是铝/镁合金等铸件的最高效生产方式。压铸机和压铸模具是压铸生产的核心设备，结合周边配套设备即为压铸岛单元。压铸机就是用于压铸零件生产的机器。压铸机相对标准化，通过安装不同的压铸模具可实现多种形状压铸零件的生产。当压铸生产时，现将熔融的液态铝合金倒入压铸机的压射机构内，压射机构将铝液推入模具内并加压成型，通过模具内的冷却系统将铝合金零件快速冷却至固态，最后模具打开由机器人取出零件、清理喷涂脱模剂再进行下一个循环生产。压铸生产温度高、烟气多、噪声大，业内通常采用自动化生产。压铸机周边需要配套熔炼炉、机边炉、取件和清理喷雾机器人、切边设备、机加工机床、检测设备、冷却系统、排气系统等，上述周边设备与压铸机、压铸模具组合在一起的压铸生产单元即为压铸岛。减重需求促使车身采用铝合金替代钢材，压铸铝件逐渐应用于车身结构件。受制于压铸机规格，传统压铸生产零部件尺寸通常在600mm以内，以汽车零部件、电机外壳、手机机壳、消费品金属件为主。过去十年间，压铸机最大规格在锁模力5000吨以内，需求主要用于生产商用车变速箱外壳和乘用车发动机缸体。新能源车普及和燃油车减排趋势使车身结构件铝代钢减重需求日益增加。大众、宝马等德系厂商已逐步在白车身复杂结构处采用压铸铝合金件替代传统钣金焊接件，压铸车身结构件尺寸逐渐增大。一体铸造技术有望颠覆汽车的制造方式一体压铸工艺是汽车制程中的颠覆性技术，压铸机有望成为汽车制造领域的核心装备。从上世纪初焊接技术逐步成熟以来，汽车车体制造工艺均以钣金冲压+焊接为主。上世纪70年代以前，汽车车体焊接主要由人工作业完成。1970年代数控技术逐步成熟，工业机器人诞生，最早应用于汽车焊接工艺。过去50年间，汽车车身制造工艺始终以钣金冲压+机器人焊接为主。本次特斯拉一体压铸技术有望使汽车车体制造工艺发生重大变革，压铸机有望取代焊接机器人成为造车核心装备。“一体压铸”简化车身制造工艺流程，整合供应链环节。一体压铸工艺将取代传统车身结构件的组件冲压和焊接环节，特斯拉称其新一代全压铸底盘可减少370个零件，车门和前后两盖结构件也同样可用压铸工艺，零件数量锐减，车体制造流程大幅简化。同时，整车厂内原先复杂的机器人白车身焊接线也被大幅简化，仅需要将若干车身压铸组件和外覆盖件组装焊接即可。车体制造管理流程和所需人力也相应降低。车身重量减轻，减少电池装机量，电池降本是钢换铝式车身材料增加成本的6.6倍。特斯拉新一代一体压铸底盘有望降低10%车重，对应续航里程增加14%。以普通电动车电池容量80kwh为例，若采用一体压铸车身减重并保持续航里程不变，则电池容量可减少约10kwh。按照磷酸铁锂电池pack成本800元/kwh计算，则可降低成本8000元。一体压铸工艺可大幅减少涂胶工艺环节。涂胶是传统焊接白车身重要工艺部分，通常由机器人完成涂胶工艺。因点焊使钢板间存在缝隙，传统白车身涂胶主要起到密封防水、增加车体强度、降低钣金件间的摩擦和震动的作用。改为一体压铸车体后，零件面积大幅增加，不再需要繁琐的涂胶环节弥补焊接钣金件间的缝隙，生产流程再次简化。压铸废品、流道等可再次熔炼，材料利用率超90%，远高于冲压。传统冲压-焊接工艺，通常板材利用率仅为60%~70%，冲压剩余边料只得按废旧金属出售。而改为一体压铸后，因压铸时可反复熔炼，因此废品、压铸流道、边料等废料可返回熔炼炉再次利用。压铸工艺对材料利用率在90%以上，远高于冲压工艺，再次降低生产商成本。车身生产车间占地面积减少30%以上。相较于300多台机器人组成的白车身焊接线，一体压铸工艺采用的压铸岛占地面积更小。特斯拉采用压铸工艺的新工厂占地面积节省35%。同时因生产流程简化，原先由零部件厂供应的组件冲压、组件焊接环节取消，相关场地同时不再需要，更进一步降低全产业链的用地面积。部件端：压铸结构件渗透加速，潜在百倍成长空间一体压铸技术带来行业百倍以上成长空间铝高压铸造工艺已较多应用于车身结构件。铝合金铸造性能好，被广泛用于结构复杂的零件和壳体，如发动机机体、副车架、白车身和转向节等。铝压铸件相比铸钢和铸铁件具有密度低、比强度高等诸多优点。在同等排量的发动机中，全铝发动机相比普通发动机能够减轻20公斤。在汽车白车身系统上，一个整体铸造的车身结构件，如铝制减震塔

（shocktower）或后纵梁（rearrail）等零部件，能够替代5-10个冲压零部件，重量更轻，且节省了焊接成本。铝压铸结构件成本较高，主要应用于豪华品牌车型。铝压铸结构件虽然比强度高、生产效率高、集成优势强，但是由于铝合金成本远高于钢，且高压压铸设备价格昂贵，因此小尺寸的铝压铸结构件成本显著高于钢冲压焊接结构件。当前应用铝压铸结构件的多为35万元以上的豪华品牌车型，平均单车价值不到3000元。以凯迪拉克CT6为例，车身上前减震他、前翼子板支架、扭转盒等零件均采用铝合金高压铸造工艺生产，单车价值约为2750元。压铸车身结构件行业多由乔治费歇尔、麦格纳等外资主导，国内文灿、鸿图等也有配套。海外高压铸造供应商起步早，因此产品、技术和客户覆盖上普遍领先于国内企业。从全球来看，高压铸造行业规模较大的供应商有瑞士乔治费歇尔（GeorgFischer）、加拿大卡斯马（Cosma，麦格纳旗下车身事业部）、德国德志（DGS）、日本利优比等。在压铸车身结构件上，乔治费歇尔、卡斯马和德志等企业具有先发优势，如乔治费歇尔在铝车身结构件真空高压压铸工艺上有超过二十年历史。麦格纳深耕铝压铸多年，铝压铸相关技术持续领先，2022年4月凭借Aural5R铝合金（即铝压铸金）入围素有汽车界奥斯卡奖之称的PACEPilot创新前瞻奖决赛。国内压铸车身结构件参与者主要有文灿股份、广东鸿图和

拓普集团等。行业新机遇下国内厂商纷纷布局多家供应商相继采购大型设备，进军一体化压铸行业。国内多家汽车铝合金精密压铸件公司布局一体化压铸项目，加快引入大型压铸设备和免热处理材料研制的步伐。上市公司中，文灿股份

2021年5月向力劲集团采购包括2台6000T在内的7台中大型压铸单元，2021年8月再签署战略协议购买2台9000T压铸机（全球最大智能化压铸设备），2022年计划再采购包括2台7000T在内的9台大型压铸机。广东鸿图

2022年1月向力劲集团签订包括2套12000T在内的8套大型及超大型智能压铸单元。泉峰汽车以马鞍山生产基地作为公司最主要的大型压铸产能部署地，首批将新增包括1台8000T和1台6000T在内的7台大型压铸设备，2022年底前预计将完成安装和调试。拓普集团

加快推进轻量化战略，于2021年9月向力劲集团采购21套压铸单元，其中包括6台合模力7200T、10台4500T的大型压铸机。爱柯迪建设宁波江北高新技术产业园区，拟购包括2台6100T和2台8400T在内的35台1000T以上压铸机，目前已拥有4400T等规格型号压铸机。旭升股份将在未来三年内向海天金属引进型号1300T-4500T、6600T和8800T的多套冷室压铸岛。非上市公司中，宁波海威公司6600T压铸单元生产的超大型结构件一体化电池包产品已于12月下线，规划在绍兴工厂安装6台6600T和9000T的大型压铸设备，用于生产新能源汽车超大型结构件——前机舱、后车体及电池包箱体等产品。瑞立集团于2021年4月向力劲集团订购6800T、8000T和9000T超大型智能压铸单元，并与力劲集团、轻合金精密成型国家工程技术中心签署战略合作协议。美利信科技2021年12月美利信科技HDC8800T压铸机入场，已于2022年4月中旬正式投入使用。并与重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心签署战略合作协议。布局进度领先，文灿股份走在行业前列。文灿股份在大型一体压铸设备落地进度、项目定点、产品开发试制等方面均走在行业前列。设备落地进度方面，7台中大型压铸单元已全部到位并完成安装调试；1台9000T压铸机已在天津工厂完成安装，处于产品试制阶段；今年5月已有1台9000T压铸机在南通工厂完成安装调试，6月试模。模具设计方面，子公司文灿模具积累了大量车身结构件的项目经验，掌握真空高压压铸模具，能够满足铝合金车身结构件对于壁厚的要求。工艺管理方面，子公司雄邦压铸（南通）拥有配套奔驰、特斯拉、蔚来、小鹏、广汽AION等客户的丰富经验，在车身结构件生产技术上领先国内同行。产品开发试制方面，2021年11月18日，南通雄邦工厂6000T超大型压铸岛成功试模，采用一体化压铸成型的汽车零部件成功下线；2022年4月，天津雄邦压铸工厂9000T超大型一体化铝合金后地板产品试制成功。项目定点方面，文灿股份与蔚来建立了密切的合作关系，已为蔚来三款量产车型供应车身铝合金结构件。截至目前，公司还与5-6家国内外客户进行大型一体化车身结构件产品的研发，预计在2023年-2025年开始量产。广东鸿图完成产品试制，免热处理材料研发领先。公司于2022年1月成功试制6800T新能源汽车超大型一体化铝合金后地板压铸结构件产品，标志该大型压铸单元正式投产。同时，广东鸿图与力劲集团、广州市型腔模具制造有限公司及广东鸿劲金属铝业有限公司共同就12000T（吨）超级智能压铸单元开发项目开展合作，目前12000T设备正处于设计开发阶段，预计将于今年8月投入使用并进行动力电池托盘产品试制。此外，公司在免热处理材料研发方面也已取得一定的成效，目前免热处理铝合金材料已获得国家授权发明专利，性能和使用成本处于领先水平，并已应用于一体化产品开发试制。拓普集团超大结构件率先下线，免热处理材料实现突破。2022年2月25日，拓普集团与高合汽车合作的7200T一体化超大压铸后舱量产下线，实现了15%-20%的减重效果标志着拓普集团成为了国内首个量产超大型一体化铝合金结构件制造技术的汽车零部件供应商。此外，在材料方面，拓普集团与华人运通及上海交通大学合作，全球首家成功应用了其联合发布的TechCast™高强韧性免热处理铝合金材料，该免热处理的合金材料可以避免因热处理带来的零件尺寸变形及表面缺陷等问题，是汽车产业制造端低碳合金技术的重大突破，该材料流动性高于同级别材料15%以上、强塑积高出30%以上，保证了整车碰撞等性能达到更高维度。设备端：2030年行业具有30倍空间，力劲科技行业领先一体压铸趋势下，压铸机成为造车核心装备一体压铸工艺将主要取代白车身、四门、后盖结构件的冲压和焊接环节。根据特斯拉

电池日（2020年9月3日）公布的车身一体铸造技术和力劲科技调研可知，未来汽车的覆盖件冲压生产的方式不会改变之外，其余车身、电池盒、车门骨架、后盖、前后副车架等结构件的冲压和焊接环节均可以采用压铸工艺生产，这将使得整车白车身生产工艺大幅简化。A/B柱、车顶和座椅骨架是否能够采用铝压铸工艺代替钢材冲压焊接，目前还在探讨当中。前地板、后地板和电池托盘有望在2022年实现一体压铸技术的应用。根据特斯拉电池日公布的信息，其制造技术创新主要集中在前、后地板和电池包：前、后地板均应用一体铸造技术，将数十个冲压零件焊接在一起的总成替换成一个整体的大型铸件；电池包中的电芯采用了大圆柱无极耳设计，能够与电池壳紧密贴合，和结构件一样实现承重功能。特斯拉于2021年在ModelY车型的后地板上量产一体压铸技术，完成前地板一体压铸件试制，两者均采用7000吨级压铸机生产；若后期考虑采用一体压铸工艺生产电池托盘，则需要用到1.2万吨级别的压铸机。2022年1月，力劲科技已与广东鸿图签署1.2万吨级压铸机购买合同，预计2022年三季度可交付，届时行业有望实现采用一体压铸技术生产一体压铸电池托盘。根据我们测算，若全车身广泛采用一体压铸技术，单车型压铸岛投资约10亿元。在

特斯拉推出一体压铸技术前，因新能源车用铝量增加，铝压铸件已开始在车身零件上逐步渗透。目前前副车架（Model3）、车门（ModelX）、电机和电驱外壳已有车企采用铝压铸件。特斯拉一体压铸技术带动5000吨以上超大型压铸机逐渐问世，为车身其他部位结构件导入压铸提供可行性。除底盘外的A/B/C柱侧围、车顶、尾门、电池盒上盖以及CATL推出换电方案而产生的电池仓，上述车身结构件也具备采用压铸工艺替代冲压焊接件的可能，并且目前已有车企和零部件厂在研发相关工艺和技术。中控台骨架和座椅内部结构件国外已有采用压铸镁合金替代钢制冲焊件来减重的案例。上述结构件若全部采用压铸工艺生产，则单车零件配套压铸相关设备投资约10亿元左右。按照一体压铸在车身结构件渗透的三个阶段分析，较可能实现的第一、二阶段对应年产能10万/1000万/5000万辆的压铸设备投资额合计为4.4亿/436亿/2181亿元，若三个阶段中的车身结构件均采用压铸工艺，对应年产能10万/1000万/5000万辆的压铸设备投资额合计为7.5亿/750亿/3752亿元。根据一体压铸在车身结构件的渗透进展，我们大致将压铸在车身结构件应用的渗透分为三个阶段。第一阶段：以特斯拉

2020年电池日公布的技术路线为主，包括前后桥、电池盒体以及目前已实现压铸工艺量产的前副车架、电机电驱外壳等。第一阶段相关压铸设备按照产能/产量余量30%计算，对应年产能10万辆车相关的压铸机+周边设备组成的压铸岛投资额约2亿元，对应产能在1000万/年和5000万/年的设备投资额约198亿元/989亿元。第二阶段：主要包括电池盒盖板、中控台骨架、后副车架、车门、尾门等技术上可实现采用压铸工艺，且有车企和零部件厂商已有研发的相关部件。第二阶段对应年产能10万辆车的压铸岛投资额约2.4亿元，对应产能在1000万/年和5000万/年的设备投资额约238亿元/1192亿元。第三阶段：主要包括A/B/C柱侧围、车顶、换电电池仓、座椅结构件等。上述结构件虽可采用压铸工艺制造，但尚未有车企和零部件厂商明确导入。第三阶段对应年产能10万辆车的压铸岛投资额约3.1亿元，对应产能在1000万/年和5000万/年的设备投资额约314亿元/1571亿元。压铸工艺在上述三个阶段的渗透，我们认为第一、二阶段的部件最终采用压铸工艺的可能性较大，第三阶段是否最终采用压铸工艺存在不确定性。2020年我国压铸机市场规模仅30亿元，力劲科技占据行业主导地位压铸机分为冷室机、热室机两大类，尺寸超过10cm以上零件需要采用冷室机。热室压铸机存在巨大的保温铝液坩埚，其压室在保温坩埚内的熔化金属液体中，压射机构设计在坩埚的上方，压铸时压射机构将压室内浸满的液态金属压射入模具中并成型。热室机通常生产尺寸较小的零件，如箱包金属件、拉链头、玩具等，材料以锌合金、铜合金为多。冷室压铸机采用卧式结构，压室与保存熔化金属液的坩埚炉是分开的。压铸工作时，由机械臂从坩埚炉中取出液体金属浇入压室内，随后压射机构将压室内液态金属压入模具内保压成型。尺寸超过10cm以上的产品，如3C产品结构件、5G基站外壳、电机外壳、汽车零部件、结构件等均采用冷室压铸机生产，材料通常为铝合金、镁合金。2020年我国传统压铸机市场规模在30亿元左右，受益于铝替代钢而总体呈持续增长趋势。我国制造业规模全球第一也是世界上最大的压铸机市场。全国压铸机市场规模没有明确的统计数据，我们根据中铸科技公布的2019年国内压铸机市场份额以及行业龙头力劲科技压铸机业务历年收入和内销占比大致推算行业空间。我国压铸机市场总体呈增长趋势，市场规模从2012年的17亿增长至2020年的30.5亿，CAGR6.7%。这说明压铸机需求受益汽车行业规模扩大以及铝代钢带来压铸件占比提升在缓慢扩大中。全球压铸机市场规模没有明确的公开数据，根据力劲科技调研相关信息，我们预计中国大概占全球压铸机市场规模的40%，则2020年全球压铸机市场规模约75亿元左右。预计一体压铸在车身结构件的渗透周期约10~15年苹果带动手机机壳从塑料变为金属，金属机壳渗透率提升至90%大致用时7年。2010年苹果从iphone4开始采用金属机壳，并成功引领行业趋势。2013年HTC率先也采用铝合金外壳，2014年国产智能手机品牌如小米、华为开始逐步在高端机种中采用金属机壳。至2017年，以金属为主要结构材质的手机占比已达90%，手机行业机壳金属化大致用时7年时间。金属机壳加工设备投资高峰出现在金属机壳渗透率提升周期的中后段时间。金属机壳替代塑料机壳促使零部件企业大量采购CNC。金属机壳主要生产企业比亚迪电子、可成、长盈精密在金属机壳渗透率快速提升过程中均大量采购CNC，固定资产支出同步上行。2015年设备采购高峰期三家公司合计资本开支近80亿元，是2010年的4.3倍。比较金属机壳渗透周期和零部件企业设备投资周期，设备投资高峰出现在金属机壳渗透率提升周期的中后段时间。我们预计一体压铸在汽车行业渗透率提升至90%需要10~15年左右。我们将汽车一体压铸变革与手机外壳金属化做类比，2020年特斯拉开始导入一体压铸车体类似于2010年苹果发布iphone4，业内其他企业开始探索和跟进。手机行业用7年左右时间将金属机壳渗透率提升至90%左右。考虑到汽车行业产品迭代速度比手机行业慢1倍左右，我们预计一体压铸车身在汽车行业渗透率提升至90%需要10~15年左右时间，当行业总体形成共识后，渗透率提升速度有可能加快。我们预计到2030年全球车身结构件压铸机系统总累计投资额约1614亿元。根据中信证券研究部新能源车组的相关预测，到2030年全球乘用车总销量预计在1亿辆左右，其中新能源车占比预计在40%。我们认为一体压铸工艺在行业渗透周期10~15年。至2030年预计第一、二阶段的车身结构件可实现压铸替代冲焊零件，第三阶段中预计一体压铸可渗透约30%的车身结构件。按照上文计算的年产能10万辆车的结构件相对应压铸机+附属设备（压铸岛）投资额约4亿元，对压铸机系统到2030年市场空间进行敏感性分析。通过分析，我们认为到2030年一体压铸技术在全球新能源车渗透率70%左右，燃油车领域渗透率20%的假设比较合理，此种情形下对应压铸机系统总投资额在1614亿元左右。材料：免热处理合金需求爆发，先发企业迎来新机免热合金是一体铸造的刚需，性能要求更上一层楼汽车轻量化潮流促进“以铝代钢”，铝合金材料应用比例持续增加。普通B级车钢制白车身重量通常在300-400kg，“以铝代钢”可使白车身种类降低30%-40%。世界铝业协会报告指出，NEDC工况下汽车自重每减少10%，能减少6%-8%的能耗。由于“以铝代钢”减重及节能效益明显，汽车传统非承载件（例如壳体、支架类）已广泛使用铝合金材料；近年来，随着高致密度压铸成型技术发展，部分大型、复杂、薄壁汽车关键承载件（如汽车减震塔、副车架、座椅骨架、压铸底盘等）开始采用压铸铝合金进行生产。2021年6月，特斯拉宣布下一步计划采用2-3个大型压铸结构件组装车体总成。传统压铸结构件需热处理、矫形，一体压铸下尺寸精度和成本难以兼顾。目前传统压铸结构件因其使用材料的限制，在压铸工艺后需要通过热处理（高温固溶+过时效）来提升其强度、坚固性、延展性等指标，以达到汽车碰撞安全的要求；但是热处理加热和冷却的过程会导致零件变形，需要通过专业设备或人工进行矫形，以保证尺寸精度。这样的工艺设计不利于一体压铸技术的应用，因为零部件尺寸成倍变大后，其热处理、矫形的制造费用以及产生废品的风险大幅提升，极大影响零件的生产效率和成本。因此，传统的铝合金压铸材料难堪一体铸造的大任，免热处理材料应运而生。抽丝剥茧，一体压铸对合金材料要求有哪些？（1）力学性能要求更高。一体化大铸件通常具有尺寸大、壁薄、结构复杂等特征，且大型关键结构件在服役过程中往往承受持续、交变的载荷，因此一体化压铸件需要满足车身不同部位对受力、强度以及韧性的不同要求。在力学性能方面，免热处理合金需具备强的塑性和强度，该指标越高对应材料减重效果越明显亦兼顾提升零件碰撞，疲劳性能；

此外，一体化大铸件难以做到铸件整体各区域的性能统一，需采取不同的连接方式对材料性能要求不同，因此，材料需具备高的连接包容性；大铸件流程较长对材料的充型距离挑战较大，需具备较好的铸造性能避免材料欠铸与变形等问题。（2）更高的微量元素和杂质元素包容度。免热合金出品率为60%，40%的回炉料需要重新使用，此外还可能结合再生料使用，两种材料会带来微量与杂质元素可能引起材料粗化，需在材料设计时给予更高的微量、杂质元素容忍度，确保经济性及铸件的性能要求。（3）长效的、高效的变质剂。免热处理合金没有热处理流程在凝固过程中直接形成组织，只能依靠单一的组织调控，主要是依靠变质剂进行组织调控，来实现材料的强度和塑性。实际生产过程中，大铸件由于机台或模具需要熔体长时间保温，在该过程中如果变质剂不具备长效与高效特性，会打断生产的连续性。（4）完善的材料数据库（包括材料物性参数与不同材料卡片）材料物性参数数据库。大铸件无法做到所有位置性能一致，不用位置由于结构或充型的差异带来不同力学性能，在零件设计时需要把完整的材料物性参数，带入到高精度的铸造模拟过程中，以识别出生产过程中哪些流程或位置较大概率存在缺陷，并采取措施应对。不同材料卡片（服役性能数据库）。大铸件无法做到所有位置性能一致，零件设计时在进浇口、远浇口、合流或者填充流向改变的位置，在这些本体性能较差时，不同区域赋予对应材料卡片，旨在仿真中得到真实零件受力，为零件设计在仿真方面提供安全的保证。免热合金需求快速释放，预计国内2022-2025年市场规模CAGR为161%一体压铸加速渗透，其中材料端免热合金需求快速释放空间广阔。我们对2022-2025年国内与国外新能源车与2030年国内与国外乘用车整体免热处理合金市场空间进行测算。预计2022-2025年国内新能源车整体免热合金市场规模分别为8.15亿元、22.97亿元、46.35亿元、145.15亿元，对应2022-2025年CAGR为161%；保守/中性/乐观情形下估计2030年国内乘用车整体免热合金市场规模为377/562/665亿元。伴随主机厂一体压铸强需求牵引，大型压铸设备与配套模具持续落地提供强底层支撑，材料端免热处理合金成功革新，产业链各环节配合渐入佳境，工艺愈发成熟，模式逐步跑通，一体压铸有望加速渗透带动免热合金需求快速释放。测算过程及相关假设如下：免热合金用量测算倒推过程：

根据前文一体压铸结构件空间测算结果，我们去除掉不使用热合金的一体压铸结构件空间，主要包括2030年时保守假设下的前副车架、电机/电驱外壳，中性假设下后副车架、车门，乐观假设下车顶、汽车座椅等部位，得出使用免热合金一体压铸结构件市场空间，再除以一体压铸结构件平均单位价值量（假设为35元/kg），最后得出免热合金总体用量。免热合金价格假设：

假设铝价保持在20000元/吨左右，材料商加工费假设为5000元/吨，对应单吨铝价为25000元左右。免热合金技术与专利壁垒高，强者恒强的可能性大免热处理合金材料成分、工艺复杂，具备较高的技术壁垒，其中合金材料成分设计是免热处理合金开发的核心技术壁垒。（1）合金主要成分配比是合金性能基础：常用压铸铝合金可以分为Al-Si系、Al-Mg系、Al-Si-Cu系、Al-Si-Mg系，主要成分配比影响合金强度、硬度等力学性能指标，同时影响流动性、凝固性等铸造性能指标；（2）微量特殊元素引入可调节合金品质但元素选取与引入比例较难把握：以上海交大轻合金中心专利《一种非热处理强化高强高韧压铸铝镁铜合金及其制备方法》为例，Al-Si-Cu系合金，可通过引入稀土元素Y、Er以及Ce作为活性元素，形成细小弥散相以提高合金的强度；德国德国莱茵金属公司的Castasil-37合金是一种高韧性Al-Si合金，主要通过添加微量Mo、Zr等元素提高压铸过程的合金强度。但是微量元素的选取种类较难确定及引入区间较窄或特定，不同元素有其各自性能优缺点，且不同元素之间可能存在相互作用，只有当元素种类选取合理且各元素添加比例适宜时，才能生产出符合要求的免热合金，技术难度较大，这需要生产企业长时间的生产实践经验积累，拥有多年材料配方设计经验。同时需在材料选用、净化处理、工艺过程保障等方面综合调控保证合金性质

（1）材料选用：需要依据成分设计结构，选用纯度较高的电解铝、工业硅和其他添加材料，保证杂质Fe、Ca、Na、P等元素尽可能少的带入，才能保证铝合金材料具有良好的铸造能力和充型能力、较好的延展性、良好的抗拉强度和良好的屈服强度。（2）净化处理：通过对铝液中非金属夹杂物、氧化物及含气的高效去除，方能保证铝液具有较高的纯净度，从而避免因铝液中含气量影响，提高产品良率。（3）浇铸工艺：适宜的浇铸温度和浇铸参数，可保证合金材料具有均匀、致密的晶粒组织及较好的力学性能。专利壁垒：对合金材料配方成分进行锁定，其他企业需“绕道而行”专利壁垒锁定合金成分，后发超车难度加大。基于上文分析我们知道合金材料成分料配方设计为技术壁垒的核心，而专利壁垒主要是通过专利中对于合金中其他元素添加的比例进行限制，后发者需要绕过原有专利的配方成分设计研发出符合主机厂要求的免热合金材料，技术难度愈发加大，行业门槛进一步拔高。即使后发企业绕过专利壁垒成功突破免热合金技术研发，后续还将面临量产阶段的产品性能与成本平衡问题，后发超车难度加大。免热合金后续格局演绎有望呈现强者恒强趋势。我们认为具备先发优势的免热合金厂家有望强者恒强，主要原因将从以下三个维度阐述：维度一：后发者面临多重困难。后发厂家需要长周期经验积累与高研发投入才可能绕过现有专利配方实现免热合金技术