颠覆传统车身制造工艺,一体化压铸时代正在来临?

车生演绎 2023-02-07
3770 字丨阅读本文需 9 分钟

据产业调研,测算2022年一体化压铸件全球市场空间约为22亿元;到2030年,预计全球主机厂将都跟进这一技术趋势,乘用车一体压铸全球渗透率为30%,在保守情形下,预计一体压铸技术将应用于前后底板、电池盒体、前副车架、电机/电驱外壳等部位,合计单车价值量约1万元,对应行业市场空间2460亿元,8年CAGR达80%;中性情况下,预计电池盒盖板、中控台骨架、副车架等部件也将应用一体压铸技术,合计单车价值量约1.8万元,对应市场空间3739亿元,8年CAGR达90%;乐观情况下,预计A/B/C柱侧围、车顶及座椅骨架也将采用一体压铸技术,合计单车价值量约2.5万元,对应市场空间为4477亿元,8年CAGR达94%。

今年属于一体化压铸的投产元年,所以在选择标的的时候更多的是产能作为首选。目前一体化压铸还属于是从1—10的发展阶段,也就是我们常说的成长期。

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一体化压铸的发展

一体化铸造技术又叫一体化锻造,一体铸造技术是采用精密熔模铸造工艺生产,一次浇铸,并在高压下凝固成型,不存在二次加工。这种技术在设计、生产工艺要求都非常高,可制造出更轻、更坚固的部件,所以近年被豪华汽车、航空航天等一些工业所使用,铸造,可以简单的理解为铸造模型。

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。

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一体化压铸技术为何让新能源车企“痴迷”

不可否认的是,一体化压铸技术确实能够带来诸多的优势。尤其是在纯电动车型市场,其可以轻松的实现车辆轻量化的需求,这样一来可以有效提升纯电动车的续航里程。而据相关数据显示,电动汽车减重10%和15%可以分别减少6.3%和9.5%的能量损耗。而采用一体化压铸技术的下车体总成,重量能够降低30%,而其所带来的降低能量损耗的数值也是相当可观的。

要知道,如今各大新能源车企为了提升续航里程,可谓是绞尽脑汁。无论是通过提升电池的性能,还是说通过换电等方式提升充电效率,已经无法更大幅度的提升纯电动车的续航里程。

而一体化压铸技术的到来,不仅能够实现续航里程的提升,大幅提升产品竞争力。对于车企来说,制造成本的降低也尤为关键。

据悉,特斯拉用2至3个大型压铸件就可以替换370零件组成的下车体总成,不仅可以大幅减少生产线工人,缩短工时,减少工厂用地面积,从而使制造成本降低40%左右。尽管增加了不少模具成本,但是在特斯拉销量不断走高的情况下,成本得到进一步摊薄,也是相当划算的。

如今,在成本方面拥有巨大优势的特斯拉,在市场竞争方面显得也更加的主动。在今年伊始,便公布了大幅官降的消息,并且已经引发诸多车企跟进,而这波价格战的开启,对于新能源车企的影响也相当深远。

值得关注的是,不少造车新势力苦于经营压力和融资压力,迫切想实现经营利润转正,也已经开始纷纷效仿特斯拉降低成本的措施。诸如蔚来ET5已经采用了一体化压铸技术的后地板。而小鹏汽车武汉生产基地也规划了一体化压铸工艺车间,同时长安、一汽等也已经进行了相关布局。

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四大趋势强势助力,一体化压铸时代来临

一体化压铸如今势在必行,处于探索期和成长期的拐点。一体化压铸由特斯拉首次提出,后续各大压铸件厂商和各大自主新兴势力也在积极更进,如今已成为当前汽车行业的热点。我们认为一体化压铸如今处于探索期和成长期的拐点处,未来将进入飞速增长的发展阶段,行业未来前景可期。

趋势一:新能源汽车发展欣欣向荣

全球汽车产销量发展势头良好:近年来产销量在9500万辆上下略有波动,于2017年达到最高峰,近三年来略有下降趋势但幅度 较少,且产销量均维持在8000万辆以上。中国汽车产销量发展势头良好:近年来产量在2400万辆上下略有波动,销量在2500万辆上下略有波动,于2017年达到最高峰,近三年来略有下降趋势但幅度较小,且产销量均维持在2500万辆以上。 新能源汽车发展势头良好:新能源汽车发展迅速,产销量高速提升。从2012年的2.88万辆到2020年的136.61万辆,八年间CAGR达62.00%。从2015年的40.13万辆到2020年的136.61万辆,五年间CAGR达27.76%。

趋势二:低碳化

全球乃至中国碳排放问题愈发严重。全球二氧化碳排放量逐年高增,碳排放问题愈加严重。低碳化给环境带来重大危害,引起全球人民的广泛关注。在低碳化的背景下,促生了新能源汽车的发展,也促生了轻量化的需要。 国家重视“双碳”政策对碳排放进行控制。

趋势三:轻量化

低碳化需求刺激轻量化趋势产生。汽车是碳排放量剧增的重要原因,而减轻汽车质量能够降低燃油排放。有关试验数据研究表明,汽车整车重量每减少100kg,百公里油耗可降低0.3~0.6L,二氧化碳排放可减少约5g/km。 新能源汽车需要轻量化,因为轻量化能够降低油耗,提升续航里程。“里程焦虑”是新能源车目前需要着重解决的问题,减重可以提升续航里程。根据有关实验数据,电动汽车整车重量若降低10kg,续驶里程可增加2.5km。 新能源汽车对轻量化更加迫切。燃油车质量的主要来源在于发动机、变速箱系统等,而新能源汽车质量主要来源为三电系统 (电动机、动力电池、电控系统)。一般而言,新能源汽车质量比燃油车质量大,因为三电系统质量较大。因此,新能源汽车对减轻质量的需求比燃油车更加迫切。

趋势四:铝合金用量不断提升

提高车身用铝量成大势所趋,铝合金未来发展向好。《节能与新能源汽车技术路线图》提出“以铝合金、镁合金和碳纤维复合材料为重点,逐步掌握轻量化材料制造技术“的总体思路,对我国2015年、2020年、2025年的铝合金使用情况、发展目标都提出了明确的指导意见和计划。

04

单车价值量:纵观发展历程,展望未来趋势

思路——通过已知发展历程,展望未来行业趋势,提出合理假设并预测:

第一步:通过梳理特斯拉一体化压铸的发展历程,从中得出一体化压铸的发展规律。比如,需要怎样的特殊材料(免热铝合 金);比如,需要怎样的特殊设备(超大型压铸机);比如,一体化压铸实施的部位(从下车体开始,逐步拓展到其它部位); 比如,一体化压铸的渗透规律(先从哪个部位开始,大概哪一年实现量产)。通过观察特斯拉的一体化压铸发展历程和公开的未来规划,我们可以大致预知未来的一体化压铸发展趋势,并基于已有历史,进行合理的未来空间预测。

第二步:通过梳理其它整车厂和Tier 1一体化压铸的发展历程,验证一体化压铸发展规律。通过观察其它车厂和Tier 1的布局,我们可以验证它们的路线基本与特斯拉保持一致,只是由于入局时间略晚,可能速度会慢于特斯拉1-2年(目前还未入局的车厂 和Tier 1可能慢于特斯拉3-5年)。同时,通过观察它们的布局状况和规划,我们可以发现一体化压铸发展的新思路/规律。

第三步:通过梳理前两步的情况,对每个车体部位的未来情况进行合理预测。比如,我们将下车体中的后地板单拎出来,梳理特斯拉、整车厂(蔚来、沃尔沃等)、Tier 1(文灿、广东鸿图等)对后地板的规划,观察它们的后地板几几年开始规划,几几年成功下线,几几年实现量产。通过观察它们的规划,我们可以大致预估未来各部位在乐观/中性/保守情况下大约需要多少年可以实现量产。

第四步:通过前三步总结规律,进行单车价值量测算。

05

市场规模预测:增量广阔,未来可期

一体化压铸搭载销量预测

预计一体化压铸总搭载销量2025年达348万辆,2030年达1105万辆。预计中国汽车销量2025年接近3000万辆,2030年接近 3500万辆。其中,预计新能源汽车销量2025年突破1100万辆,2030年突破2200万辆;预计新能源汽车一体化压铸搭载销量 2025年达295万辆,2030年达889万辆。预计燃油车一体化压铸搭载销量2030年达215万辆。

部件端:一体化压铸市场空间预测

一体化压铸市场规模预测思路:一体化压铸市场规模=单车价值量*一体化压铸搭载销量乐观情况:预计2025年市场规模达405亿,2030年市场规 模达2614亿;中性情况:预计2025年市场规模达320亿,2030年市场规 模达2063亿;保守情况:预计2025年市场规模达264亿,2030年市场规模达1432亿。

设备端:超大型压铸机市场空间预测

超大型压铸机市场规模预测思路:超大型压铸机市场规模=压铸机数量*压铸机价格压铸机数量=压铸件个数/单台压铸机年产能压铸件个数=汽车销量*单车所需铸件个数乐观情况:预计2025年市场规模达78亿,2030年市场规模 达573亿。中性情况:预计2025年市场规模达62亿,2030年市场规模达424亿。 保守情况:预计2025年市场规模达51亿,2030年市场规模达276亿。

材料端:铝合金市场空间预测

合理假设: 单车用铝量:《节能与新能源汽车技术路线图》提出单车用铝量2020年190kg、2025年250kg、2030年350kg的规划。 在此基础上,我们预计2025年中国平均单车用铝量达250kg,2030年中国平均单车用铝量达350kg。 铝压铸件价格:依据文灿股份招股说明书,我们推测铝压铸件单价为48元/kg。 经测算,预计2025年汽车铝合金市场规模达3212亿元;预计2030年汽车铝合金市场规模达5661亿元。经测算,预计 2025年压铸铝合金市场规模达2473亿元;预计2030年压铸铝合金市场规模达4359亿元。 我们预测:预计2025年压铸铝合金市场规模达2726亿元,2030年压铸铝合金市场规模达4424亿元。

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