特斯拉蔚來(lái)都用一體化壓鑄了-比亞迪理想小鵬還遠(yuǎn)嗎

特斯拉蔚來(lái)都用一體化壓鑄了_比亞迪理想小鵬還遠(yuǎn)嗎（圖片來(lái)源：攝圖網(wǎng)）近十年來(lái)，為了做到更輕、更薄、美觀、安全，手機(jī)拋棄了可拆卸電池的設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)而使用一體化的機(jī)身。無(wú)獨(dú)有偶，汽車廠商也在減重、增效的路上，選擇了同樣的道路——一體化壓鑄。隨著汽車輕量化、電動(dòng)化發(fā)展，一體化壓鑄技術(shù)開始受到造車新勢(shì)力、傳統(tǒng)車企新能源部門的青睞。在特斯拉“吃螃蟹”后，蔚來(lái)汽車、小鵬汽車、大眾、沃爾沃等汽車廠商也紛紛開啟一體化壓鑄技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用。目前，采用一體化壓鑄技術(shù)制造的特斯拉ModelY、蔚來(lái)ET5已經(jīng)上市，其輕量化的特點(diǎn)受到了市場(chǎng)不少好評(píng)。截止7月，一體化壓鑄在汽車產(chǎn)業(yè)的滲透率僅為12%，但這一技術(shù)路線已經(jīng)受到了許多車廠的青睞。市場(chǎng)普遍認(rèn)為輕量化是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，一體化壓鑄工藝有望替代目前使用的沖壓焊接工藝。本文從一體化壓鑄發(fā)展的原因講起，剖析了輕量化與一體化帶來(lái)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)的方向與業(yè)內(nèi)相關(guān)公司，以期全方位體現(xiàn)汽車一體化壓鑄行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r與機(jī)遇。1一體化壓鑄帶動(dòng)新能源車輕量化汽車輕量化是在滿足汽車使用要求、安全性和成本控制的條件下，將結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)與多種輕量化材料、輕量化制造技術(shù)集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品減重。隨著新能源汽車滲透率的快速提升，輕量化生產(chǎn)凸顯出三個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：輕量化可提升新能源汽車的續(xù)航里程?！袄锍探箲]”是新能源車目前需要著重解決的問(wèn)題，在電池能力提升逐漸達(dá)到極限的情況下，輕量化是解決該問(wèn)題的另一手段。分析表明，電動(dòng)汽車減重10%和15%可分別減少6.3%和9.5%的電能消耗。而根據(jù)比亞迪的分析，約有70%的能耗用在車身質(zhì)量上，若整車質(zhì)量減輕100kg，每百公里電耗大約降低0.5到1千瓦時(shí)。《新能源汽車?yán)m(xù)航里程影響因素分析》輕量化，可以提高汽車性能，進(jìn)而提升使用壽命。一方面，減輕車重可以提高汽車行駛性能，有效降低剎車距離，在加速性、制動(dòng)性、操穩(wěn)性等方面均有不俗的提升。另一方面，減輕車重可以減少汽車輪胎和制動(dòng)系統(tǒng)承受的壓力，延長(zhǎng)使用壽命。根據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，純電動(dòng)汽車每減重100kg，續(xù)航里程可提高6%-11%的同時(shí)，日常損耗成本可降低20%。輕量化，還可以降低汽車制造成本。特斯拉率先應(yīng)用一體化壓鑄的后地板，制造成本相比原來(lái)下降了40%。主要是由于以下三個(gè)方面。①降低生產(chǎn)成本：傳統(tǒng)生產(chǎn)至少需要數(shù)十套模具，此外還有生產(chǎn)線周邊的機(jī)器臂、傳輸線、各種夾具等，而一體化壓鑄可以將幾十個(gè)零部件合成一個(gè)，采用超大型壓鑄機(jī)一次壓鑄成型。②降低土地成本：一臺(tái)大型壓鑄機(jī)占地面積僅100平方米，特斯拉采用大型壓鑄機(jī)后，工廠占地面積減少了30%。③降低人工成本：國(guó)內(nèi)主流的焊裝工廠需配套200-300名產(chǎn)線工人，而采用一體壓鑄后，能縮減到原來(lái)的十分之一。根據(jù)DRIVEALUMINUM的分析，電動(dòng)車采用全鋁制車身結(jié)構(gòu)后，每輛車可最多因此節(jié)省3000美元。汽車重量和成本的函數(shù)關(guān)系汽車輕量化主要通過(guò)輕量化材料、輕量化設(shè)計(jì)和輕量化工藝三種途徑實(shí)現(xiàn)。輕量化材料主要包括高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金、碳纖維等，其中鋁合金材料由于可回收、易成型、性價(jià)比高等等特點(diǎn)成為目前最有應(yīng)用前景的輕量化材料。輕量化設(shè)計(jì)主要通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、尺寸優(yōu)化等方式來(lái)達(dá)到汽車結(jié)構(gòu)輕量化的目的。首先利用三維軟件進(jìn)行整車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，優(yōu)化新能源汽車整車結(jié)構(gòu)，接著在保持新能源汽車性能不改變的前提下，盡量將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小型化，以實(shí)現(xiàn)汽車輕量化。最終合理利用多種輕量化汽車材料組合，對(duì)比不同材料組合構(gòu)成的部件強(qiáng)度，在各部件結(jié)構(gòu)材料搭配中尋找到一個(gè)最佳選擇。整車輕量化設(shè)計(jì)流程而從輕量化工藝角度來(lái)看，汽車上常用的鋁合金分為鑄造鋁合金和變形鋁合金。隨著對(duì)強(qiáng)度和硬度的追求提升，其鑄造工藝也在持續(xù)改進(jìn)，形成了多種工藝，也被使用在了不同的零部件上。而一體化壓鑄將輕量化材料、設(shè)計(jì)、工藝有機(jī)結(jié)合，成為汽車輕量化的最大增量，有效降低了汽車生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。其較之傳統(tǒng)全鋁車身生產(chǎn)有著許多優(yōu)勢(shì)：高壓鑄造性能更好，且生產(chǎn)材料回收率高。一體化壓鑄基礎(chǔ)工藝是高壓鑄造，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的少切削、無(wú)切削,可避免沖壓生產(chǎn)的回彈情況，且廢料可以直接融化，材料的回收利用率較高。同時(shí)，相比傳統(tǒng)的鑄造技術(shù)，壓鑄生產(chǎn)的原輔料消耗、能源消耗都有所降低。減少零部件數(shù)量，解決鋁合金連接技術(shù)要求高的問(wèn)題，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)減重。采用鋁合金壓鑄件設(shè)計(jì)方案可實(shí)現(xiàn)高度模塊化集成設(shè)計(jì)，有效減少零部件數(shù)量、根據(jù)2020年特斯拉公布數(shù)據(jù)，采用了一體壓鑄后車底的ModelY相較Model3后車底縮減79個(gè)零部件，焊點(diǎn)由700-800個(gè)減少到50個(gè)，車底重量降低30%。精簡(jiǎn)生產(chǎn)流程，提高生產(chǎn)效率。一體化壓鑄將傳統(tǒng)“沖壓+焊接”模式的過(guò)程高度簡(jiǎn)化，原本需要?dú)v經(jīng)兩個(gè)車間才能形成大型結(jié)構(gòu)件，如今可直接在壓鑄車間一體成型，效率大幅度提升。根據(jù)報(bào)道，以特斯拉二期生產(chǎn)線為例，制造時(shí)間由傳統(tǒng)工藝的1-2小時(shí)縮減至2-3分鐘，并且能夠在廠內(nèi)直接供貨。并且未來(lái)特斯拉將省去更多零部件的組裝生產(chǎn)線，大幅精簡(jiǎn)了生產(chǎn)流程，提高了效率。2一體化輕量化帶來(lái)哪些產(chǎn)業(yè)升級(jí)？汽車大型零部件壓鑄一體化的發(fā)展，直接促進(jìn)了免熱處理鋁合金與模具鋼等核心原材料、壓鑄部件的升級(jí)。在傳統(tǒng)鑄造鋁合金的生產(chǎn)工藝中，必須經(jīng)過(guò)熱處理步驟，使其達(dá)到車身結(jié)構(gòu)件的要求。但熱處理也會(huì)引發(fā)鑄件彎曲變形和表面缺陷的問(wèn)題，由此限制了傳統(tǒng)鑄造鋁合金在尺寸更大、形狀更復(fù)雜、彎曲程度更高的汽車結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用。而壓鑄一體化工藝重點(diǎn)就在于零部件大型化、一體化，而傳統(tǒng)鑄造鋁合金的熱處理工藝受限于零部件小型化、分散化，在矛盾之下，催生出了成分和工藝創(chuàng)新的免熱處理壓鑄鋁合金。免熱鋁合金通過(guò)對(duì)組成成分以及對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程精準(zhǔn)的控制，實(shí)現(xiàn)了在不需要經(jīng)過(guò)熱處理工藝下達(dá)到和傳統(tǒng)鑄造鋁合金相當(dāng)甚至更優(yōu)的機(jī)械性能，完美契合一體化壓鑄流程，讓大型汽車一體化壓鑄成為可能。除免熱處理合金外，模具鋼的重要性也伴隨著升級(jí)一體化壓鑄滲透率增加的過(guò)程中逐步提升。作為有“工業(yè)之母”之稱的模具鋼，其質(zhì)量直接影響著制造業(yè)加工工藝的質(zhì)量、產(chǎn)品的精度以及生產(chǎn)成本。隨著一體化壓鑄推進(jìn)導(dǎo)致的下游整體升級(jí)以及裝備技術(shù)的提升，對(duì)模具材料的質(zhì)量以及規(guī)格的定制化需求更為突出。目前，我國(guó)模具廠商的競(jìng)爭(zhēng)格局處于“低端混戰(zhàn)，高端缺乏”的階段，大型一體壓鑄模具生產(chǎn)企業(yè)較少。這也導(dǎo)致我國(guó)高端產(chǎn)品對(duì)進(jìn)口模具鋼的依賴仍然較大，每年的凈進(jìn)口總量約10萬(wàn)噸，其中精品模具鋼占據(jù)了國(guó)內(nèi)模具鋼高端市場(chǎng)份額的60%。但伴隨著一體化壓鑄滲透率的提升，國(guó)內(nèi)企業(yè)也開始著手分析高端模具鋼，目前在中高端市場(chǎng)已有突破，預(yù)計(jì)未來(lái)有望完成國(guó)產(chǎn)化。除一體化壓鑄外，新能源汽車輕量化的升級(jí)也在推動(dòng)如底盤等部件的升級(jí)，純電動(dòng)乘用車輕量化市場(chǎng)空間快速擴(kuò)容。新能源汽車車身和底盤的重量分別在420kg和380kg左右，合計(jì)占整車的重量超過(guò)40%。相對(duì)于車身減重，底盤減重技術(shù)更加成熟、成本更低。根據(jù)上海有色網(wǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)于汽車行駛而言，同等幅度簧下質(zhì)量輕量化的效用是簧上質(zhì)量輕量化的5-15倍，故底盤的輕量化升級(jí)是新能源汽車輕量化不可或缺的一部分。大眾MQB底盤架構(gòu)輕量化新能源底盤件產(chǎn)品包括鋁制副車架、控制臂以及電池盒等，單車價(jià)值約為6200-7400元。目前鋁制副車架滲透率不到20%、控制臂和轉(zhuǎn)向節(jié)滲透率不到40%。隨著底盤輕量化的持續(xù)推進(jìn)，預(yù)計(jì)鋁制副車架滲透率未來(lái)有望達(dá)到80%，控制臂和轉(zhuǎn)向節(jié)滲透率達(dá)到100%。3一體化輕量化帶來(lái)的產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)與輕量化、一體化帶來(lái)的產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)方向相同，投資機(jī)會(huì)也主要集中于核心原材料與輕量化零部件環(huán)節(jié)。其中，立中集團(tuán)是成本與技術(shù)領(lǐng)先的免熱處理合金龍頭。立中集團(tuán)年報(bào)顯示，公司通過(guò)材料成分配比、工藝路線設(shè)計(jì)、性能指標(biāo)設(shè)定、工藝過(guò)程保障等方面綜合調(diào)控，使得公司的免熱處理合金在抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率等方面表現(xiàn)出了良好且均衡的機(jī)械性能，在保持高強(qiáng)度和良好鑄造性能的基礎(chǔ)上，延伸率較傳統(tǒng)壓鑄材料提升了5倍以上，能夠更好的應(yīng)用于高強(qiáng)、高韌、超大型一體化壓鑄零部件的生產(chǎn)。公司的免熱處理合金相較于國(guó)外同類產(chǎn)品擁有性能、價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)。立中集團(tuán)，解決了國(guó)外產(chǎn)品因硅含量較低導(dǎo)致的流動(dòng)性較差而造成的后續(xù)一體化壓鑄零部件報(bào)廢率較高的問(wèn)題。同時(shí)，公司采用了獨(dú)特的低Mo變質(zhì)技術(shù)，Mo含量?jī)H為國(guó)際同類變質(zhì)含量的五分之一至七分之一，解決了一體化過(guò)程中的偏稀性問(wèn)題，較國(guó)外同類材料價(jià)格可降低15%-20%，公司還擁有廣泛且穩(wěn)定的新能源汽車客戶市場(chǎng)基礎(chǔ)，目前直接為蔚來(lái)、理想、小鵬、威馬、華人運(yùn)通及牛創(chuàng)等多家新能源車企提供服務(wù)，并完成了某國(guó)際頭部新能源車企的工廠認(rèn)證，后續(xù)將開展具體的項(xiàng)目合作；同時(shí)公司的鑄造鋁合金材料也是蔚來(lái)、小鵬等造車新勢(shì)力的二級(jí)供應(yīng)商。在近期的反路演中，立中集團(tuán)表示，在一體化壓鑄中，材料端的攻克難度最大，目前公司已經(jīng)占據(jù)高端領(lǐng)域先發(fā)優(yōu)勢(shì)，哪怕在未來(lái)有很多公司進(jìn)入免熱合金行業(yè)，也需要花費(fèi)大量的時(shí)間、人力、物力才能追趕。同時(shí)，立中集團(tuán)還表示免熱合金產(chǎn)量會(huì)快速提升，2022年只有幾千噸產(chǎn)量，但預(yù)計(jì)明年可以生產(chǎn)10萬(wàn)噸，幫助企業(yè)快速占領(lǐng)市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)盈利。拓普集團(tuán)，則布局了壓鑄部件業(yè)務(wù)，已具備了輕合金領(lǐng)域六大工藝能力，可完全覆蓋底盤部件及車身部件，提供一站式輕量化解決方案。目前，拓普集團(tuán)已量產(chǎn)的產(chǎn)品類型涵蓋底盤系統(tǒng)、動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)件等。根據(jù)不同的工藝，產(chǎn)品壁厚設(shè)計(jì)范圍寬，成型后屈服強(qiáng)度能實(shí)現(xiàn)從100MPa到350MPa全覆蓋，延伸率從2%到12%全覆蓋。基于以上布局，拓普可為客戶提供定制化服務(wù)，針對(duì)客戶產(chǎn)品使用場(chǎng)景和性能要求，推薦最適合的輕量化工藝。拓普已根據(jù)7200T壓鑄機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)。2021年9月，拓普與力勁集團(tuán)就汽車輕量化、大型汽車結(jié)構(gòu)件一體化成型項(xiàng)目達(dá)成全新戰(zhàn)略合作協(xié)議，購(gòu)置多套壓鑄設(shè)施?；?200T真空鑄造設(shè)備，拓普將前沿的鑄造一次成型技術(shù)迅速地應(yīng)用在了一體式后艙輕量化量產(chǎn)零件上，可實(shí)現(xiàn)15%~20%的減重效果。在近期的交流中，拓普相關(guān)人士表明，目前已擁有的新能源主機(jī)廠客戶高度認(rèn)可公司多產(chǎn)品及技術(shù)能力。公司開發(fā)、試制及驗(yàn)證能力突出，單個(gè)試驗(yàn)中，可集成不同類型產(chǎn)品，協(xié)同效應(yīng)更強(qiáng)，相較那些分散的單一產(chǎn)品供應(yīng)商優(yōu)勢(shì)明顯。目前行業(yè)訂單在快速攀升，公司因布局早、技術(shù)足的原因，將在本輪需求飆升中充分受益。4寫在最后目前，對(duì)于新能源主機(jī)廠商來(lái)說(shuō)，“增程”無(wú)疑是最需要解決的問(wèn)題。在電池技術(shù)分析陷入瓶頸，短期內(nèi)難以取得長(zhǎng)足突破之時(shí)，轉(zhuǎn)換思維，“輕量化”或許也是一個(gè)不錯(cuò)的方向。在過(guò)去，或許全鋁車身受限于成本與技術(shù)未能廣泛推廣，但在特斯拉提出一體化壓鑄概念后，在減重的同時(shí)還完成了降