汽车行业一体化压铸研究报告：应时而生方兴未已

汽车行业一体化压铸研究报告：应时而生，方兴未已1.轻量化是必由之路，一体化压铸应时而生1.1.节能减排促进轻量化趋势，铝轻量化渗透率不断提高轻量化是一种有效的节能减排技术。全球汽车行业的节能减排政策逐渐趋严，油耗、排放标准不断提高。轻量化技术作为一种重要的汽车节能减排途径，在满足汽车安全性和成本控制的条件下实现汽车减重。同时，降低车重可以减少动力系统载荷，提高汽车动力性能，降低刹车距离，提高驾驶稳定性。有研究表明，汽车每减重10%，在节能方面，汽油车油耗可以下降约3.3%、纯电动车电耗下降约6.3%；在减排方面，尾气排放量可降低5%~6%；在安全性方面，制动距离缩短约5%，转向力减少6%。此外，轻量化有利于新能源车的成本控制。燃油车常见的4缸、6缸发动机平均重量在75-250kg（165-550磅），变速箱平均重量在45-181kg（100-400磅）。而新能源

车尤其是纯电动车中电池包自重大，导致整车重量高于同级别燃油车。以特斯拉

Model3为例，续航556km，整车整备质量1761kg，其中60kWh的动力电池包重量达到480kg，假设电池包度电成本800元，则电池成本达到4.8万元，轻量化使能耗下降，达到相同续航所需电池包能量更低，电池包重量、成本可以进一步降低。因此，轻量化不论对于传统燃油车还是新能源汽车都是必然需求。铝合金材料是常用的轻量化材料之一，相比钢材密度低、吸能效果好，但成本高、连接工艺复杂。轻量化技术路线主要包括材料轻量化、结构轻量化、工艺轻量化。常用的轻量化材料包括高强度钢、铝合金、镁合金、钛合金等金属材料及碳纤维增强复合材料等非金属材料。钢铁材料目前是汽车车身用量最高的材料，在车身用材占比约70%。铝合金是一种较成熟的轻量化材料，其密度是钢的1/3，比吸能是钢的2倍，碰撞时对能量的吸收效果更好，且易于加工成型。铝合金的比强度、比刚度高，耐腐蚀性、耐磨性好，且铝制品回收再利用率高达90%。与此同时，铝合金材料的力学性能、承载能力与钢相比存在差距，且铝合金的价格约为钢材的3倍，连接工艺也更复杂，成本高于钢材。汽车单车含铝量逐年增加，覆盖品类不断拓宽。铝合金目前主要应用在汽车发动机、变速箱、传动系统、防撞梁以及轮毂等组件零部件上，其中铝质发动机可减重30%，铝质散热器比铜质轻20%~40%，铝质轮毂重量减少30%。此外，铝合金材料在车身、底盘等平台部件上的应用也逐渐增加，如奥迪A8、蔚来

ES8、奇瑞小蚂蚁等车型采用了全铝车身。根据DuckerFrontier，2020年北美轻型汽车平均单车含铝量为208kg，预计到2026年将提升为233kg，其中车身零部件贡献增长较多，预计引擎盖、车门、挡泥板、行李箱盖等车身覆盖件的铝合金渗透率将有10pct以上的提升。纯电动车含铝量更高。相比于非纯电动车（包含传统燃油车、混动车、燃料电池车），纯电动车虽然不包含内燃机和变速箱等铝合金渗透率较高的零部件，但电机、逆变器、动力电池等电气单元的封装外壳以及平台零部件对铝合金的需求更高，2020年纯电动车单车含铝量达到292kg，比非纯电动车高出42%。纯电动车市场处于高速发展阶段，将带动单车铝需求量增长。在汽车节能减排需求下，轻量化将成为必然趋势，铝合金作为一种有效的汽车轻量化材料，需求量与渗透率有望不断提高，其中铝合金在新能源车领域以及车身的应用前景广阔。1.2.一体化压铸提高生产效率、降低成本传统的汽车制造流程主要包含冲压、焊装、涂装、总装四大工艺。其中冲压是对板料施加压力进行塑性或分离加工得到冲压件；焊装是将冲压件通过焊接等方式形成车身总成（即白车身）；涂装是对白车身进行喷涂得到防腐、美观的涂层；总装将发动机等零部件装配到车身上生产出整车。压铸是车用铝合金部件重要加工工艺。传统汽车制造工艺中冲压常用于钢材的成型，而铝合金常见制造工艺包括钣金、铸造、挤压、锻造等，车用零部件中60%以上为铸造而成。在铸造工艺的各类方法中，压铸技术最先进、效率最高。压铸，即压力铸造，其工艺原理是利用高压将熔融的金属液压入并填充铸型模具，并在高压下冷却成型的铸造方法。压铸件具有材质轻、精密、表面质量好等优点，且能够制造形状复杂、薄壁深腔的金属零件。此外，压铸件只需少量或无需机械加工即可装配使用，材料利用率约60%-80%，毛坯利用率可达90%。过去，压铸机锁模力和模具等因素限制了铝压铸零部件尺寸，铝合金车身的制造也局限于传统制造工艺，其工艺流程仍通常为先制造车身零部件、再进行车身连接工艺。由于铝合金材料热导率和线膨胀系数高、电阻率和熔点低、表面易形成氧化膜等物理特性，铝合金难以形成高质量的焊接头，而铝合金与钢材的性能差异进一步增加了车身连接难度。以奥迪A8（D5）为例，车身材料中58%的结构是铝合金，还包括超高强钢、碳纤维、镁合金等。对此奥迪采用了14种连接工艺来实现多种材料的连接，复杂的连接工艺大幅提高了技术难度和制造成本。特斯拉率先提出一体化压铸概念，先后实现后地板、前纵梁一体化压铸件量产。2020年9月，马斯克在特斯拉电池日上介绍了一体化压铸的计划，并首先应用于ModelY后地板总成的制造。一体化压铸指的是利用大吨位压铸机将多个零部件一次压铸成型。从工艺角度看，一体化压铸打破了传统的汽车制造工艺模式，零部件一次压铸成型，数量大幅降低，同时也避免了大量复杂的连接工艺。Model3的后地板需要70多个冲压件、挤压件和铸件，而ModelY仅需2个一体成型的部件，焊点数量由700-800个减少到50个。根据特斯拉2022年一季报，奥斯汀工厂生产的ModelY后地板仅需1个零部件，且进一步实现了车身前部前纵梁位置的一体化压铸，ModelY前后车身零部件数量相比Model3的171个减少到2个，焊点/焊缝数量减少超1600个。从效率角度看，零部件数量、焊接工序的减少提高了生产效率，传统制造工艺下冲压、焊装如ModelY后地板总成的部件需要2个小时，而采用一体化压铸有望在2分钟内加工完成。从成本角度看，传统制造方式下，每种零部件需要其对应的模具、夹具等产线配套成本，焊接工艺的简化也降低了焊装工厂的投资成本，大型压铸机约100平米的占地面积也比传统产线更少，特斯拉采用大型压铸机后，工厂占地面积减少了30%，相关自动化产线的人力成本节省了20%，采用一体化压铸后ModelY后地板生产成本降低了40%。特斯拉目前实现了ModelY一体化压铸后地板及前纵梁，未来有望实现整个下车体、车身结构件乃至整体车身的一体化压铸。特斯拉掀起了车身一体成型的热潮，新势力车企如小鹏、蔚来等也在积极布局。一体化压铸凭借其生产效率高、成本低等优点，为汽车轻量化与铝合金的应用提供了新的模式，或将颠覆传统汽车制造工艺。2.壁垒高筑刺激产业链发展，玩家布局打开市场空间2.1.一体化压铸提升铝铸件行业壁垒铝合金压铸件在生产过程中会出现如内部气孔、疏松等缺陷，这是因为充型时腔内气体没有完全排出，铸件凝固收缩时得不到补缩。缺陷的存在对压铸件性能、精度、应用范围都有不利影响。为解决此类问题，目前已经开发出真空压铸技术、局部挤压技术等工艺。随着铝轻量化不断推进，汽车对结构件等铝合金零部件的强度、耐磨度等方面的要求愈加严格，进而需要深入研发更先进的材料工艺以及更高真空度的压铸技术。一体化压铸的部件相比普通压铸件体积更大、形状更复杂，对于压铸工艺也提出了更高的要求。设备方面：一体化压铸需要更大型的压铸设备，其中压铸机锁模力的参数设计十分重要，锁模力是为了防止施压注入熔融金属液时模具被压力顶开、而向模具施加的力。通常情况下，用于生产燃油车驱动系统压铸件的压铸机锁模力在2000T~3500T，电驱系统压铸机所需锁模力在2500T以下，电池包由于尺寸较大，通常需要3500T锁模力。目前市面上的压铸机锁模力主要在5000T以下，而特斯拉采用的一体化压铸带动了大型压铸机的升级。特斯拉用于压铸后地板的大型压铸设备来自于力劲科技旗下IDRA制造的GigaPress压铸机，锁模力达到6000T级别。随着后续更多部件一体化成型的推进，压铸件锁模力的需求也会不断提高。材料方面：热处理是铸造铝合金比较重要的一项工艺，通过热处理可以进一步提高铸件的力学性能和耐腐蚀性能、稳定尺寸、改善加工性能。然而对于铝合金一体化压铸件，由于尺寸更大、壁厚不均匀、形状复杂，热处理带来的热胀冷缩等因素可能引起零部件尺寸变形或表面裂纹等缺陷，导致产品报废、良率下降、成本上升。面对需求与工艺的矛盾，特斯拉在ModelY后地板的一体化压铸中采用了免热处理铝合金材料。模具方面：在铝合金压铸件生产过程中，模具不但要承受来自压铸机的锁模力，还要面对高温熔融金属液注入以及冷却过程中反复膨胀收缩的恶劣工作环境，对模具的可靠性和使用寿命要求很高。另外，模具的设计对于压铸件也有重要意义，模具浇道形状、浇口与排溢口的位置等参数选择不当会导致压铸件缩孔、产生气孔等缺陷，模具的精度也直接影响着压铸件的精度。良好的模具性能有助于提高产品良率，寿命周期长有助于模具成本的摊销。而尺寸大、形状复杂的一体化压铸件，对模具的设计和制造提出了更高的要求。2.2.产业链与竞争格局一体化压铸市场形成了“上游设备、材料供应商—中游压铸件生产商—下游整车厂”

的产业链。大型压铸设备研发制造难度大，市场上仅少数企业实现了高吨位压铸机的突破。力劲科技位于行业龙头，全球已销售超3.3台压铸机，在国内市场占据约50%的份额，不但率先实现特斯拉

6000T压铸设备的交付，还将大型压铸单元的应用领域拓展至9000T，并于2022年9月与广东鸿图联合发布12000T智能压铸单元。除力劲外，布勒公司在大型压铸机领域也具备雄厚的技术储备，旗下产品型号Carat920的压铸机实现了92000kN（换算约9388T）锁模力的突破。国产企业中，伊之密、海天金属等在大型压铸机领域也有所进展，其中伊之密7000T压铸机完成装配、9000T压铸机完成研发，海天金属8800T压铸机完成交付。免热处理材料对铸件力学性能和生产良率有重要意义，一体化压铸玩家积极布局免热处理材料。材料供应商如立中集团、美铝Alcoa、帅翼驰（主要是引进美铝的专利技术）、德国莱茵等均有免热处理材料产品并开始投产，整车厂中特斯拉首先实现了免热处理材料在一体化压铸领域的量产，蔚来、沃尔沃等也各自开发出了免热处理材料，华人运通与上海交大合作研发了超大铸件用低碳铝合金材料。后地板等承压件对部件的强度要求不高，若推广至下车体总成，更大的零部件体积对流动性等参数要求更高，若推广至车身结构件，则要求材料的强度、吸能效果等参数满足安全性指标。随着一体化压铸的普及，需要针对各部件不同功能研发出更高性能的免热处理材料。我国压铸行业集中度较低，汽车行业铝压铸件供应商主要包括文灿股份、爱柯迪、旭升股份、广东鸿图、拓普集团、泉峰汽车等。随着一体化趋势的发展，各家压铸件供应商开始跟进一体化压铸业务，采购大吨位压铸机，并通过子公司或与第三方模具供应商合作提升模具设计和制造能力以满足一体化压铸对模具的需求。目前，文灿股份9000T一体化压铸后底板成功下线，拓普集团/华人运通实现了7200T一体化超大压铸后舱的成功量产，广东鸿图的6800T超大型一体化铝合金压铸结构件试制成功。车企方面，特斯拉率先实现一体化压铸零部件的量产交付，由最初的两片式后地板发展到目前的单片式后地板及一体化前纵梁，蔚来

ET5的后底板也采用了一体化压铸工艺。其他新势力如小鹏、高合以及传统车企如沃尔沃、大众也随之推进一体化压铸的布局，其中小鹏、沃尔沃、大众等计划在工厂引入一体化产线进行自制。另外，采用电池-底盘一体化的车企也有望采取一体化压铸的方式进行生产。2.3.研判与市场空间我们认为，特斯拉出于产能、成本的需求引领了一体化压铸的浪潮，一体化压铸目前仍处于起步阶段，而配套产业链尚未成熟，包括大吨位压铸机、高性能免热处理材料、适配一体化压铸的大型模具的设计制造等，零部件供应商也在探索一体化压铸工艺技术。中短期来看，特斯拉通过垂直整合核心供应链的模式掌握了免热处理材料以及一体化压铸技术，并成功实现量产，在产业发展初期建立起先发优势。小鹏、蔚来等新势力在传统产线基础上加速向一体化压铸转型，实现更好的成本控制，同时与供应商一起推进产业发展。对于传统整车厂，现有的造车产线技术成熟、产能布局完善，不会快速跟进一体化压铸。随着一体化压铸技术发展、玩家入局，产业逐渐成熟，彼时特斯拉的自供模式在成本、效率方面不占优，将向供应商开放供应链和技术，提高话语权。长期来看，一体化压铸作为实现铝轻量化技术最具成本、效率优势的方式之一，或将颠覆传统汽车工艺制程，成为整车厂尤其是新能源车企造车的核心工艺。一体化压铸需要投入大量资金购置大吨位压铸机，还需掌握免热处理材料、模具设计制造能力以及压铸技术。早期布局的供应商已掌握成熟的一体化压铸技术，而由于资金和技术壁垒的限制，大部分车企不具备生产一体化压铸件的能力，将采用技术成熟的供应商外供的方式。未来一体化压铸供应商有望迎来巨大的市场空间。市场空间测算：

假设一体化压铸发展进程为后地板→前地板→下车体总成（即后地板+前地板+中地板）→车身结构件（即下车体+上车体），其中后地板、前地板单车价值量均估计为2000元，考虑到部分新能源车企采取CTC技术将电池包集成到下车体总成，估计整个下车体一体化压铸单车价值量为7000元，车身结构件单车价值量估计为2000元。由于不同部件渗透率不同，因此一体化压铸单车价值量需要对各部件渗透率及其价值量进行加权平均得到。测算原理：市场空间=乘用车年销量×一体化压铸渗透率×单车价值量=乘用车年销量×一体化压铸渗透率×Σ（使用一体化压铸的车中各部件渗透率×该部件单车价值量）。若假设2021-2030年我国乘用车销量以3%的年均复合增速增长，据测算，预计2025年使用一体化压铸技术的汽车销量占比达到6.9%，市场空间约为78.7亿元，2021-2025年市场空间年均复合增速达到110.6%；预计2030年一体化压铸渗透率达到49.0%，其中白车身各部件均采用一体化压铸技术，市场空间约为1213.6亿元，2026-2030年市场空间年均复合增速为70.2%。3.一体化压铸件供应商3.1.

文灿股份文灿股份成立于1998年，主要从事汽车铝合金精密压铸件的研发、生产和销售，产品主要应用于汽车发动机系统、变速箱系统、底盘系统、制动系统、车身结构件及其他汽车零部件。公司传统优势技术为高压铸造，近年设立江苏文灿发展低压铸造工艺，于2020年收购法国百炼集团掌握重力铸造技术并进一步巩固低压铸造技术，实现铝合金压铸技术工艺补齐。公司自2011年起研发车身结构件产品，良率可达90%-95%以上，涉及车门框、前后及侧梁、A/D柱等，并向奔驰、特斯拉、蔚来、小鹏、埃安等车企供应铝合金结构件。公司2021年实现总营收41.1亿元，同比增长58.0%，其中子公司法国百炼贡献约53.3%，扣除百炼后营收同比增长20.1%，主要系蔚来订单增长。业务方面（扣除百炼后），2021年公司新能源车产品收入占主营业务的37.8%，同比增长143.3%；车身结构件产品占主营业务收入比例为33.7%，同比增长83.7%。2021年公司归母净利润为0.97亿元，同比增长16.0%。公司积极布局一体化压铸结构件产品的研发和制造，目前已获得大型一体化压铸后地板、前总成、一体化CD柱等项目定点。据2021年报披露，在大吨位压铸机方面，公司目前有2台6000T、2台9000T压铸机以及40余台1100T-4500T压铸机。2022年4月18日，文灿顺利试产全球首套9000T超大型压铸岛，并成功下线首批9000T大型一体化压铸汽车后底板。5月18日，文灿与力劲集团、立中集团举行签约仪式，其中文灿计划向力劲采购9台大型压铸机，包括2台7000T、2台4500T以及5台2800-3500T压铸机，并与立中集团签署战略合作协议，共同开发超大型一体化铝铸件免热处理材料，并保持独家采购和独家供应。3.2.

广东鸿图广东鸿图主要业务分为压铸板块和内外饰板块。压铸板块，公司在汽车精密零部件领域耕耘20余载，打造国内汽车精密铝合金零部件细分领域龙头企业，产品覆盖燃油车、混动汽车、新能源汽车的动力总成系统、动力传输系统、底盘系统、三电系统、结构件等。内外饰板块，公司于2017年收购四维尔打入汽车装饰领域，主要产品包括标牌、格栅、车轮盖等外饰件，以及出风口、门扣手等内饰件，此外，应对汽车智能化趋势，还开发了光电内外饰、智能内外饰等产品。2021年公司营业收入为60.0亿元，同比增长7.3%，其中汽车类压铸件业务占比约2/3，汽车内饰件业务约占1/3。公司2021年实现归母净利润3.0亿元，同比增长92.7%。新能源领域，公司2021年新能源车精密铝铸件产品实现收入3.9亿元，同比大幅增长131%，占压铸板块业务营收的9.9%；新能源汽车内、外饰件产品快速增长，销量分别达到23.8万、837.8万件，分别实现营收0.1亿元、0.7亿元。公司目前已引入6800T吨位压铸机并试制成功底盘一体化结构件，此外，广东鸿图

与力劲科技、广州型腔模具、广东鸿劲金属铝业进行了12000T一体化压铸单元研发合作项目的签约，并于2022年9月与力劲集团联合发布12000T超大型智能压铸单元。材料方面，公司自主研发的免热处理铝合金材料已获国家授权发明专利，该铝合金铸件在无需热处理时可达到屈服强度≥150MPa、抗拉强度≥230MPa、伸长率≥6%的力学性能。技术和工艺方面，夯实一体化压铸成型、高真空压铸等工艺优势的同时，完成超低速工艺、低压铸造、差压铸造等新工艺的技术开发与导入，实现包含前舱、后地板和电池托盘的大型一体化压铸，并持续开展模具配套设计技术、模具冷却优化与控制技术等方面的研发。3.3.

拓普集团拓普集团推行Tier0.5模式，具备单车配套产品多、配套金额高的优势。公司不断拓展产品线，形成八大业务板块，即汽车NVH减震系统、内外饰、车身轻量化、智能座舱部件、热管理系统、底盘系统、空悬系统、智能驾驶系统，充分发挥产品平台化优势，单车配套金额约3万元。目前公司已与Rivian、Ford、GM等国际车企、科技企业以及华为、金康、高合、理想等国内企业建立合作。公司2021年实现114.6亿营业收入，同比增长76.0%，其中内饰功能件、橡胶减震产品、铝锻控制臂业务分别贡献31%、29%、23%的比例，热管理产品导入放量贡献了11%的收入。利润端，2021年公司归母净利润同比增长61.9%至10.2亿元。价值量方面，2021年公司减震器、内饰功能件、底盘系统产品单价分别为460元/套、809元/套、935元/套，相比20年减震器、内饰功能件单价有10-20元/套的小幅下降，而底盘系统配套单价相比20年的809元/套提升了16%，新导入的热管理产品单价约为2500元/套。若对公司产品进行加权计算，产品均价由2020年的600元/套提升至2021年的701元/套，产品线的不断拓展以及后续单车配套价值5000-10000元的空气悬架系统等项目的落地，有望带动公司单车配套价值量再提升。公司轻量化车身业务包括一体化车身前后底板、车身结构件、车门结构件、电池包结构件等，并掌握高压压铸、低压铸造、差压铸造、挤压铸造等工艺。2021年公司与力劲科技签署战略协议，计划采购包括6台7200T、10台4500T和5台2000T压铸设备在内共21台套压铸单元，并于2022年2月正式量产下线7200T一体化压铸后舱。3.4.

爱柯迪爱柯迪聚焦汽车轻量化、新能源、电动化、智能驾驶等方向，在不断提高转向系统、雨刮系统、动力系统、制动系统等中小件优势产品市占率的基础上，把握电动化、智能化趋势，开发新能源车电驱三合一/多合一、电控、电源系统、热管理系统、智能驾驶系统以及汽车结构件等产品。目前已获得或开发博世、大陆、联合电子、麦格纳、马勒、博格华纳、汇川技术、海康威视、宁德时代、蔚来、零跑、理想等新客户或新项目，预计2021年公司获得的新能源汽车、热管理系统、智能驾驶视觉系统等项目寿命期内新增收入占比达70%。公司2021年实现营业收入32.1亿元，同比增速扭负为正至23.7%，其中新能源汽车产品销售收入增长约180%。汽车类压铸件占收入比重超90%，2021年贡献占比92%。净利润方面，2021年公司实现归母净利润3.1亿元，同比下滑27.2%，主要系原材料价格持续上涨、国际海运费持续增长、人民币持续升值等因素干扰所致。公司紧跟汽车行业轻量化趋势，向汽车结构件、大吨位产品领域拓展。设备方面，公司目前拥有1250T、1650T、2200T、2800T、4400T等吨位大型压铸机，并计划在新工厂导入3500T、6100T/8400T等压铸机；模具方面，公司子公司优耐特模具具备模具和加工夹具开发能力，并积极转型以形成大型压铸模具的设计制造能力；工艺技术方面，公司已拥有高真空压铸、局部挤压压铸等技术储备。3.5.泉峰汽车泉峰汽车产品主要应用于汽车热交换系统、传动系统、引擎系统以及新能源汽车的电机、电驱系统等。配套客户包括弗迪动力（比亚迪旗下）、蜂巢传动（长城旗下）、蔚然动力（蔚来旗下）、重庆青山（长安旗下）、特斯拉等