汽车轻量化时代来临,铝合金材料将起飞?

材料每日新鲜报 2023-02-02
3009 字丨阅读本文需 8 分钟

近两年,在节能减排以及里程焦虑的双重夹击下,汽车轻量化已经成了整车制造的新方向。

而综合汽车减重效果和成本来看,铝合金无疑是目前性价比最高的轻量化材料。2022年,在轻量化材料市场中,铝合金占比高达64%。

如今,随着汽车轻量化站上风口,这阵风,理所当然的吹向了掌握铝合金加工工艺,能够生产铝合金零部件的企业。然而,铝合金企业的前途,是否真的一片坦途?

一、汽车轻量化主要技术路线

汽车轻量化技术主要手段包括选用轻质材料、优化结构设计和选择先进制造工艺等。优化结构设计和先进制造工艺带来的减重效果相对较小,因此目前轻量化研究的主要方向是轻质材料,包括高强度钢、铝合金、塑料和碳纤维复合材料等。

①铝合金在汽车轻量化技术中的应用

铝合金规模化应用于汽车始于 20 世纪 70 年代,目前已成为用量仅次于钢材和铸铁的汽车材料。全球铝材消费的 12%-15%以上用于汽车工业,部分发达国家已超过 25%。随着技术工艺的提升,以铝代钢正在成为全球范围内汽车轻量化的潮流。

根据国际铝业协会发布的《中国汽车工业用铝量评估报告(2016—2030)》,2018 年我国新能源汽车的平均铝消耗量约为 141.5 千克,燃油车平均铝消耗量约为 118.7 千克,与美国、日本等发达国家相比,我国汽车的铝用量还有较大差距。根据中国汽车工程学会编制的《节能与新能源汽车技术路线图》,2020 年我国单车用铝目标为 190 千克,2025 年单车用铝目标为 250 千克,2030 年单车用铝目标为 350 千克。随着汽车产量的增长及汽车单车用铝量的提升,铝合金零部件将在汽车轻量化推进过程中获得更大的市场空间。

汽车用铝合金的加工工艺主要有铸造铝合金和变形铝合金,其中铸造工艺又分为重力铸造和压力铸造。铝铸件在汽车零部件系统中拥有十分广泛的应用。

汽车铝压铸件是指用压力铸造的工艺方式成形的零部件。压铸是最主要的汽车用铝零部件制造工艺,是利用压铸机对熔化的金属施加高压使金属熔液注入压铸模腔内凝固而形成铸件的铸造方法。铝合金压铸产品具有材质轻巧、耐磨性强、机械强度高、传热及导电性好、可承受高温、外表美观、节能高效等诸多优点。在汽车领域广泛应用于发动机系统、传动系统、转向系统、制动系统、悬架系统、车身系统等。根据 Ducker Worldwide 对北美铝合金市场需求的统计,在各种铝合金加工工艺中,压铸市场份额高达 41%-59%1,远高于其他铝合金工艺。

②塑料在汽车轻量化技术中的应用

塑料件在汽车上有十分广泛的应用,按照汽车零部件的应用场合,汽车的塑料零部件主要可分为内饰件、外饰件、功能件和结构件。目前,汽车内饰件已基本实现了塑料化,大部分的外饰件和部分发动机周边部件、电器件等也已实现塑料化。

塑料具有重量轻、易加工等优点,在耐用性、强度、抗划伤、抗磨性等方面均有良好的表现。汽车用塑料从 20 世纪 80 年代进入高强度、质量轻的材料体系,90 年代向功能件、结构件方向发展,随着汽车轻量化趋势的发展以及技术的不断成熟,汽车塑料产品应用逐渐增多,在汽车生产中的用量及占比不断提升。

汽车塑料零部件的制造工艺较多,一般根据不同零部件的功能及材质使用不同的制造工艺,如内饰件的制造工艺主要包括搪塑成型、聚氨酯喷涂、模内转印(IMD)、模内嵌膜(INS)、注塑等,外饰件的制造工艺包括注塑、吸塑、吹塑、挤出成型等。报告期内,纽泰格主要采用注塑和吹塑工艺生产汽车内外饰塑料件及功能件。

汽车塑料零部件的市场容量一方面取决于汽车整车产销量,另一方面取决于汽车塑料零部件的单车用量。汽车轻量化发展使塑料作为原材料在汽车零部件领域被广泛采用,从内装件到外装件以及结构件,均可见塑料制件的大量应用。随着汽车轻量化进程的加速,塑料在汽车中的应用将更加广泛。发达国家平均每辆轿车的塑料使用量在 1981 年为 68.4 千克,1986 年为 78.2 千克,1991 年为 94.4千克,2008 年为 128 千克,目前平均每辆轿车的塑料用量为 140-160 千克。

目前,发达国家已将汽车用塑料量的多少,作为衡量汽车设计和制造水平的一个重要标志。根据测算,2020 年我国车用工程塑料市场消费量约为 157 万吨。同时,根据行业现状以及 6%的年复合增速预测,至 2027 年我国车用工程塑料消费量或达 238 万吨3。

二、铝合金虽好,但增益效果不够大

铝合金的优势非常明显, 那就是轻量化,它的重量只有钢材的1/3左右,更轻的车身质量不仅仅能够有效降低自重,直接降低油耗表现,同时能够带来更灵活的操控,要知道,车身轻量化是所有工程师都在追求的方向。

高端车型用上更多的铝合金,既不会增加太多的成本,又能让整车拥有本质意义上的升级,所以在过去很长一段时间中,铝合金成了一种风向标。

但很快,所有企业发现了苗头不对,铝合金在大规模量产过程中会带来很多的负面问题,这些问题难以被根治,且负面效果远远高于正面收益。

车身结构轻量化有一个最基本的前提,就是在不影响结构安全的情况下进行。

但全铝车身在碰撞时韧性极差,且强度远远不如钢材,在保证安全这件事儿上已经输给了钢材,同时对于用户来说,铝合金的可塑性差, 基本上碰撞之后只能切割、更换,无法修复。

对于企业来说,工程师需要考虑更多的点,来补齐过量使用铝合金带来的安全性差问题,企业的投入会更多,而且效果未必会好。

对于用户来说,的确铝合金结构的出现能够节省100kg以上的自重,但日常使用根本发现不了差距,随之而来的碰撞维修成本高、只能切割不能修复的问题,一定会带来很多麻烦。

轻量化拼的一定是对技术的理解。优秀的工程师,优秀的企业在轻量化这件事儿上,靠的不是铝合金结构,而是用更少的钢材,设计出更坚固的车身结构,能够在碰撞时利用巧妙的设计,用全车身的结构来缓冲局部的碰撞力。

所以说,更高强度的钢材一定要有,这种钢材要比所谓的铝合金更安全,更优秀,同时防护型结构件一定不能少,比如说前后防撞梁、元宝梁、侧面防撞杆、ABC以及顶梁的设计理念和布局,都非常重要。

而轻量化绝不仅仅是在白车身上做设计,比如说线束上。

传统汽车的线束能够轻松达到3000米,这是一个不小的重量,但特斯拉Model Y的线束可以做到100米,这就为轻量化做出了贡献。

再比如说8AT变速箱和双离合变速箱,质量又差了几十公斤,白车身设计的优秀与否也决定了隔音棉、止震板的多少。

也就是说,优秀的工程师团队在不需要铝合金的情况下,依然能够通过先进的理念降低车身质量,线束、传动轴、座椅、卡扣、隔音棉等等都是优化的地方。

三、汽车轻量化龙头,热点虽香但前途堪忧

如今,随着汽车轻量化站上风口,这阵风,理所当然的吹向了掌握铝合金加工工艺,能够生产铝合金零部件的企业。比如,赛道龙头旭升集团(603305)、文灿股份(603348)。

比较来看,旭升集团同时掌握压铸、锻造、挤压三大铝合金成型工艺。而文灿股份则专攻压铸工艺,集高压铸造、低压铸造和重力铸造于一体。

不过,从应用端来看,二者都以汽车用户为主,且产品重合度较高(↓)。

2021年,旭升集团汽车类收入占比89%,文灿股份汽车类收入占比达97%。因此,二者都将受益于汽车轻量化带来的铝部件需求增长。

但是,盈利性却很可能大不如前。

昔日,旭升和文灿综合毛利率曾分别高达49.43%、31.91%。而到2022年前三季度,毛利率已分别下降至23.06%、19.37%。近乎砍半!

其背后,原因之一是上游原材料——铝合金需求增加,导致铝合金涨价。

尤其是自2020年以来,下游需求激增,叠加供给端开工率下降、集装箱运力承压,导致铝价飙升。进而导致2021年,旭升和文灿毛利率双双触底。

虽然2022年下半年,铝合金供给端压力缓解,价格出现回落。但释放的利润空间,也未必归属于加工企业。

如果进一步拉长时间段就会发现,2017年底至2020年中,铝合金一直处在降价过程中,但旭升集团和文灿股份的毛利率,不仅没有回升,反而继续跌跌不休。

这就说明,行业竞争日渐加剧。即便剔除原材料价格影响,铝合金加工的盈利性,恐也不复从前了。

总体来说,在汽车轻量化趋势下,铝合金零部件的市场需求正日益增加。不过,不要只看到了蛋糕越来越大,却没看到抢蛋糕的人也越来越多。随着竞争加剧,企业极有可能陷入增收不增利的困境中。

文章来源: ​思瀚产业研究院,星空财富BJ,汽车扒一扒

免责声明:凡注明来源本网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,注明出处本网。非本网作品均来自其他媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如您发现有任何侵权内容,请依照下方联系方式进行沟通,我们将第一时间进行处理。

0赞 好资讯,需要你的鼓励
来自:材料每日新鲜报
0

参与评论

登录后参与讨论 0/1000

为你推荐

加载中...