4.2 特斯拉:率先推出一体化压铸,掀起汽车制造新革命
特斯拉率先掌握一体化压铸技术,成功实现 Model Y 后底板减重。2020 年 9 月,特斯拉在电池日上宣布 Model Y 将采用一体化压铸后底板总成,该技术替代了传统车身的“冲压 焊接”工艺,通过一次压铸成型可以 降低下车体总成重量 30%,制造成本下降 40%。受限于压铸机吨位不足,特斯拉无法将整个下车体总成一次压 铸成型,只能将其分为前/后两个底板或者前/中/后三个底板。目前,特斯拉已经能够通过锁模力 6000t 的压铸机 可以减少 79 个零部件实现后底板一体化压铸,后续计划将通过 2-3 个压铸件实现下车体 370 个零部件的全部替 换,届时下地板总成质量将进一步下降 10%。根据特斯拉数据显示,Model Y 一体化压铸后车身重 66kg,比尺 寸更小的 Model 3 同样部位轻 10-20kg,技术革命带来的减重效果显著。
体化压铸可以减少焊点和热处理时间,兼顾降低制造成本、提高生产效率。一体化压铸技术可以使得特 斯拉 Model Y 白车身焊点从 700-800 个减少到 50 个,相比传统的“冲压 焊接”工艺,预计 Model Y 一体化压 铸后底板减少了繁杂的焊接工序和大量人员,缩短了制造时间、降低了工厂产线的复杂程度和后期维护成本。 同时,一体化压铸工艺与传统压铸工艺相比不再需要热处理,特斯拉披露使用一体化压铸后的制造时间从传统 压铸的 1-2 小时缩短至 3-5 分钟,制造成本和生产效率进一步得到优化。
后底板试制成功后特斯拉再购 13 台压铸机,实现前车身和 Cybertruck 一体化压铸。2020 年 8 月,特斯拉 加州 Fremant 工厂率先使用 6000t 压铸机成功实现 Model Y 后底板总成量产。由于 6000t 压铸机的最大压铸体积 上限只能实现后底板一体化压铸,特斯拉决定再向力劲集团购买 13 台 6000t 压铸机,其中 8 台投放至德国工厂, 3 台投放至上海工厂。除了后底板总成以外,特斯拉也将在德州工厂和柏林工厂实现 Model Y 前车身一体化压 铸.。2020 年 3 月特斯拉在财报会上宣布已经订购 8000t 压铸机用来生产 Cybertruck 车身后底板。特斯拉和意德拉(力劲子公司)正在共同开发 12000t 压铸机,用于整个白车身的一体化压铸。
CTC 技术将电池组作为车身结构件连接车身前后底板,开辟一体化压铸新方向。电池包技术经历了传统技 术-CTP 技术-CTC 技术三代,在空间利用率和集成方案上有差异。2020 年,特斯拉电池日上马斯克提出了电池 整包封装技术 CTC(Cell to Chassis),取消 Pack 设计直接将电芯或模组安装到车身上。第二代电池包封装技术 CTP 先将电池本身集成再安装到车身上,CTC 技术则直接将车身底板作为电池上盖。具体而言,特斯拉直接将 座椅直接安装在电池盖上,并与一体化压铸成型的前后车身底板相连。该技术将在柏林工厂使用,用于生产 Model Y。CTC 技术是特斯拉实现汽车轻量化的又一举措,也是一体化压铸发展的新方向。宁德时代也宣布将 在 2025 年提出高度集成化的 CTC 电池技术。
4.3 造车新势力迅速跟进,传统 OEM 处于变革前夕
蔚来 ES8 打造全铝车身,率先推出车身一体化。一体化压铸在生产效率、制造成本上优势显著,由于特斯 拉的带动效应,国内造车新势力积极跟进一体化压铸技术。基于轻量化考量,蔚来从造车伊始就独立研发轻量 化全铝车身平台,并且在车身最关键的传力路径和承载部位上也使用高性能铝材。根据蔚来官方数据,以蔚来 ES8 为例,白车身重 335kg,比传统钢制车身减重近 40%,车身用铝率高达 96.4%,为全球最高。但由于 ES8 采用的仍是传统铝压铸工艺,所以仍然需要 7 种连接技术,包括铝点焊、铆接、胶接、激光焊接等。除了车身 结构件以外,蔚来的底盘、动力总成和内外饰轻量化推进速度更快,控制臂、副车架、“三电”壳体等基本使 用铝制材料。2021 年 10 月公司宣布与帅翼驰成功开发了制造大型压铸件的免热处理材料,与文灿合作率先对 后底板结构件采用一体化压铸。
小鹏自主研发理想积极推进,向一体化渐进式过渡。小鹏和理想的一体化压铸进程落后于特斯拉和蔚来, 快于国内自主 OEM。小鹏 P7 使用了高强度钢铝混合车身,钢铝合金占比达 60%,兼顾了刚度和轻量化需求, 但是于 2021 年下半年积极转型一体化压铸。公司采用“两条腿”走路的策略,一是在肇庆工厂使用广东鸿图的 一体化压铸方案,二是在武汉工厂建设压铸岛自研一体化压铸技术。2021 年 7 月小鹏武汉工厂项目正式启动, 该项目占地约 1500 亩,规划产能 10 万辆,达产后可实现年产值 300 亿元。公司同时宣布将打造一体化压铸工 艺车间,计划引进 2 台 7300t 压铸机,逐步建成一条以上超大型压铸岛及自动化生产线。理想在理想 ONE 车型 的动力总成和底盘上已采用铝压铸工艺,车身方面较小鹏和蔚来进度稍慢。目前公司正在积极跟文灿等供应商 合作,计划于 2022 年推出车身结构件一体化。
传统车企普遍采用传统铝压铸工艺,部分领先企业处于变革前期。自主 OEM 的一体化压铸进程目前落后 于造车新势力,但保持积极观望,处于变革前夕。一方面大部分传统车企当前销量结构仍以燃油车型和中低端 电动车型为主,轻量化需求整体不如新势力强烈,同时一体化压铸需要运用到全新的平台,会涉及到产线升级 和供应商更新,即使大规模量产新能源车型也会考虑传统燃油车产线和供应链复用,因此推进一体化压铸进程 相对较慢,主要以逐步替换中小压铸件为主。目前头部自主 OEM 的动力总成和底盘构件使用铝压铸技术已比 较普遍,但仍然采用传统铝压铸工艺,部分新能源技术领先的车企已开始在三电系统上率先尝试一体化压铸技 术,车身件尚处于观望阶段。长城、比亚迪等自主 OEM 目前仍以钢制车身为主,铝合金占比不高,但是动力 总成和壳体等铝制压铸小件正在逐步替换。比如长城檬平台车身仍以高强度钢为主,占比高达 77%,但是在“三 电”部分已经开始逐步采用铝压铸工艺,比亚迪 DMI 情况类似。
五、一体化压铸浪潮已至,龙头企业扬帆起航5.1 泉峰汽车: 立足压铸匠心为泉,深耕新能源勇攀高峰
“2 N”扩张计划如火如荼,新产能新订单亟待释放。公司是铝压铸优质供应商,热交换、引擎等传统业 务稳中有升,传动业务受益自主 DCT 变速箱渗透率提升迅速增长,新能源业务围绕“三电系统”布局新产品、 新项目。2021 年纯电、混动等领域新订单多点开花,持续突破比亚迪、长城、新势力等主机厂和采埃孚、法雷 奥等国际 Tier 1 新能源零部件订单实现收入倍增。受限产能压制和交付压力,公司一再加快产能建设,马鞍山 工厂于 2022 年春节后正式投产,欧洲工厂将在下半年完工投产,同时新增南京工厂产能。预计全部工厂达产后, 公司总产值将超 55 亿元,“2 N”扩张计划大幅缓解产能焦虑。
重视研发构建技术壁垒,5000t 一体化压铸订单实现稳定供货。公司长期重视研发,坚定以技术为本。2013 年前瞻布局新能源汽车零部件,在三电领域积累深厚,2020 年公司敏锐地捕捉到铝压铸行业向大型化、一体化 转型趋势,积极布局一体化压铸。目前已经实现 5000 吨一体化压铸订单稳定供货,6000 吨、8000 吨压铸机将 于下半年逐步到位。2021Q1-Q3 公司营收和归母净利润分别为 11.89 亿元、1.01 亿元,同比分别增长 30.66%、 76.60%。轻量化铝压铸赛道迎来量价齐升的黄金时代,公司有望凭借核心技术优势夯实护城河,充分抓住行业 发展机遇。
5.2 文灿股份:领先布局车身结构件,一体化压铸抢占先机
国内首家实现车身一体化压铸,压铸技术布局全面。文灿股份成立二十余年,是国内高压铸铝结构件龙头, 总部位于广东惠州,在广东佛山、江苏南通、天津多地建有工厂。2020 年收购法国百炼集团后,完成铝合金高 压、低压、重力压铸全工艺全布局。2021 年 11 月,公司率先实现车身后底板车身一体化压铸件量产,终端配 套蔚来汽车,成为继特斯拉之后,国内第一家拥有车身一体化压铸技术的公司,具有先发优势。2021Q1-Q3, 公司营收 29.65 亿元,同比增长 103.60%,海外疫情和公司整合拖累归母净利润。
客户、设备和材料国内领先,一体化压铸技术具有先发优势。公司第一大客户为大众集团,其余重要客户 涵盖奔驰、蔚来、特斯拉等,2020 年 CR5 占比 50.3%。随着新客户新项目的不断拓展,CR5 占比持续降低。2020 年公司提前进行一体化压铸赛道的设备和研发布局,购进 6000 吨大型压铸设备,具备较强先发优势。2021 年 5 月向力劲集团旗下意德拉订购 7 台 2800-6000T 大型压铸机用于车身结构件和电池盒一体化压铸生产。同月, 再次购买 9000T 压铸机,并于 2022 年 2 月交付,致力实现更高难度的一体化压铸技术。在材料与模具研发方面, 公司与立中集团进行合作开发免热合金,自制 6000T 以下的压铸机模具,并计划自 2022 年 1 月份起完成 9000T 模具自制。目前,公司的客户包括特斯拉、蔚来汽车、理想汽车等国内外新能源主机厂,在一体化压铸赛道抢 占先机。