铝合金精密压铸件的行业发展「江苏气密性铝压铸件压铸模具」

（报告出品方：中信建投证券）

一、汽车轻量化势在必行，铝压铸工艺优势显著

1.1“碳中和”目标驱动汽车行业向绿色转型，轻量化助力实现节能降耗目标

汽车尾气污染持续威胁环境，“碳中和”驱动节能减排势在必行。截至 2021 年底，我国机动车保有量达 3.95 亿辆，同比增长 6.18%，年增量始终保持在两千万辆左右，中长期看仍具有较快增速。高机动车保有量使 得机动车尾气污染严重。机动车排放的氮氧化物、挥发性有机物分别达 595/196 万吨，占全国排放总量的 33.3%与 19.3%。因此，在“蓝天保卫战”和“双碳”政策驱动 下，汽车减排、低碳化发展形势较为紧迫。

燃油乘用车整体降耗目标不断提升，新能源汽车助力节能减排潜力显著。按照 2020 年 10月正式发布的《节能与新能源汽车技术路线图 2.0》规划，2020-2035年我国乘用车百公里油耗年均降幅逐步提高，减排压力逐年 增加。然而依据国家部委发布的 2016-2019 年度《中国乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分核算情况 表》，可计算得到 2016-2019年传统能源乘用车新车实际平均百公里油耗分别为 6.88L、6.77L、6.62L 及 6.46L， 始终高于达标油耗 6.7L、6.4L、6L、5.5L。但受新能源汽车销量持续提升影响，乘用车总体新车平均百公里油耗低于达标值，且拉动幅度越来越大。由此可见，新能源汽车具有较大节能减排潜力，随着新能源汽车渗透率的逐步提高，可以进一步缓解汽车行业的节能减排压力。

技术路线图明确新能源发展目标，2035年节能与新能源汽车销量占比各 50%。为进一步推动汽车低碳化进 程，《节能与新能源汽车技术路线图（2.0 版）》提出“汽车产业碳排放总量先于国家碳排放承诺于 2028 年左右提前达到峰值，到 2035年排放总量较峰值下降 20%以上”和“新能源汽车逐渐成为主流产品，汽车产业实现 电动化转型”等愿景目标。具体里程碑目标如下：至 2035 年，节能汽车与新能源汽车年销量各占50%，汽车产 业实现电动化转型；氢燃料电池汽车保有量达到 100 万辆左右，商用车实现氢动力转型。

全球电动化趋势不断提速，新能源汽车渗透率持续超预期。国际能源署（IEA）数据显示，2010-2020 年， 随着各国政府加速电动化转型，汽车行业全面向“新四化”进军，全球新能源汽车实现年销量“十连增”, CAGR 约 81%，新能源汽车（纯电 插混）渗透率由 0.01%上升至接近 4%。进入 2021年以来，中国、欧洲作为全球前两 大新能源汽车市场，销量表现持续超预期。2021 国内新能源汽车累计销量 352.1 万辆，同比 158%，渗透率达 14.2%，提升 8 个 pct，首次突破两位数。同时期欧洲新能源汽车销量达 214.2 万辆，同比 70%，渗透率达到 14.6%， 提升 6 个 pct，延续了 2020 年以来超高景气表现；美国新能源汽车销量达 65.2 万辆，同比 101%，渗透率达到 4.3%，提升 2 个 pct，预计 2022 年有望达到 8%。

车重制约降耗、续航能力提升，轻量化需求顺应而生。电动车动力系统包括电池、电机和电控三大系统， 通常占整车总质量的 30~40%，在动力电池能量密度的现有水平下，电动车以及广义新能源汽车的动力系统质量与空间占比显著高于传统燃油车，车重高于传统燃油车 5~25%，未来搭载智能网联相关配置后，车重会进一步 上升。以广汽丰田品牌的 C-HR 及其纯电车型 C-HR EV 为例，纯电车型的整备质量高于燃油版本 18.27%。目 前，由于电驱动系统过重、配套成熟度不高等问题，电动汽车的实际续航能力被严重制约，成为影响消费者购车决策的重要因素。因此通过减轻整车重量以提高汽车续航能力成为解决该问题的热点技术路线，电动汽车的 轻量化需求随之诞生。

轻量化可全面提升降耗和续航效率，是节能减排的有效手段之一。在节能减排和新能源汽车长续航里程持 续提升的需求下，汽车轻量化是目前最直接且有效的手段。电动汽车与燃油车的整备质量每减少 10%，续航里程均增加 6-8%，尾气排放量和能耗将减少 6-8%。此外，在保证安全强度的前提下，汽车重量越轻，加速时间越短，车身动态响应更灵活，制动 距离、车身震动和噪音也会减少。随着消费者对汽车驾乘体验要求的不断提高，轻量化带来的经济性、安全性 和舒适性等方面的提升将更加迎合消费者的需求，采取轻量化技术的车企的竞争优势将更加凸显。因此通过轻 量化方案来提升节能和电动汽车的降耗和续航能力已成为当前的优先选择。

1.2 轻量化技术多点突破，铝压铸工艺综合占优

材料、工艺、设计多点突破，三大举措相辅相成。目前实现轻量化的路径主要包括材料、工艺和设计三个 方向。1）轻量化材料：采用高强度钢、铝合金、镁合金、碳纤维材料等轻量化材料代替普通钢材料，通过降低 用量或降低密度实现减重；2）轻量化工艺：发展一体化压铸、激光拼焊、液压成形、轻量化连接等制造工艺， 通过减少零部件或连接件用量实现减重；3）轻量化设计：通过计算机自动化设计软件和力学理论对现有零部件 进行尺寸优化、形状优化、拓扑优化实现产品减重。其中，材料轻量化是工艺和结构轻量化的基础，根据轻量 化材料的选用，工艺与结构在其基础上进行进一步减重设计；同时针对工艺与结构减重的技术发展，还可以进 一步拓展不同的轻量化材料的应用范围。轻量化三大举措彼此相辅相成，共同发展。

铝压铸工艺综合优势突出，一体化压铸趋势逐步凸显。在不同的轻量化材料中，铝合金的性能、密度、成 本和可加工性等综合优势突出，与多种金属合金和碳纤维相比是极具性价比和技术成熟度的轻量化材料。在制 造工艺中，高压压铸产品在高压下成型，具有致密性高、产品强度及表面硬度高、表面光洁度好等优势，适合 生产复杂、薄壁的各类结构件。当前汽车技术迭代和产能提升需求不断加速，铝压铸方案综合优势明显。随着 新型铝合金材料和大型压铸设备的研发攻关不断取得突破，车企和压铸厂商已经开始陆续布局大吨位压铸机， 一体化压铸技术的成熟度快速爬坡。随着大吨位压铸机的落地投产，采用一体化压铸技术生产大型车用结构件 的趋势将更加清晰。一体化压铸技术可以生产更加复杂的结构件，从而为轻量化设计提供更可靠的生产工艺。（报告来源：未来智库）

二、汽车铝合金市场空间广阔，车用铝铸件应用占比第一

2.1 铝合金具备综合优势，单车用铝量提升显著

钢铝车身是当下主流方案，铝合金中长期增量优势明显。根据现有工艺与成本因素，高强度钢和铝合金占 据了轻量化市场较大份额。高强度钢的材料成本因强度不同范围跨度大，工艺技术成熟，同时在抗碰撞性能方 面较铝、镁合金具有明显的优势，多用于白车身上的结构件、安全件上。高强度钢通过提高自身强度性能减少 车身钢材用量来实现轻量化。铝合金的优势在于本身密度比钢低，且优良的金属性质使其可以更好地将材料减 重与工艺、结构轻量化结合起来，综合减重。随着轻量化趋势、技术和材料的不断进步，铝合金将成为轻量化 市场最主要的材料。《节能与新能源汽车技术路线图》中规划了我国轻量化分阶段目标，2025 年与 2030 年单 车铝合金将分别达到 250kg、350kg，用量将大幅超越高强度钢。镁合金减重效果优于铝，一般应用于内饰和传 动零部件；目前主要受限于镁自身化学性质活跃、加工生产成本高昂，价格高于铝 2-3 倍，无法普遍应用于大 众车型。碳纤维复合材料减重率最优，还具有耐腐蚀性以及良好的可加工、可设计性；但碳纤维目前受限于制 造加工成本与难度高、回收再利用率低等因素，价格高达 120 元/kg 以上，多应用在赛车、超跑等豪华轿车中。

铝合金减重率和性价比兼顾，单车用铝量提升显著。相比于轻量化的其他材料——高强度钢、镁合金和碳 纤维，（1）从成本看：铝合金材料价格略高于高强度钢，远低于镁合金与碳纤维材料；（2）从减重率看：铝 合金密度为 2.8g/cm3，减重率在 40%~50%之间，仅弱于碳纤维和镁合金，大幅强于高强度钢；（3）从工艺难 度看：铝合金相关工艺已十分成熟，生产效率较高，铝压铸、铝压延、铝挤压、铝锻造工艺已实现大规模应用； （4）从回收率上看：铝合金的回收率最高，广泛应用可推动再生铝产业发展，符合当前节能减排迫切需求，同 时也可进一步降低上游原材料成本。综合上述在高比强度、高减重率、防腐性能优异等优势，铝合金材料在汽 车上的用量逐年增长。 2016-2019 年，中国乘用车单车用铝量方面，燃油车、纯电动车、混动车单车用铝量增幅分别为 15.7%、33.6%、 28.1%，且纯电动汽车单车用铝量增速明显高于传统燃油车。

2.2 铝合金产业链：上游受大宗商品价格影响，下游交通运输行业用量最多

产业链上游为铝合金冶炼生产、下游深加工制造应用空间广阔。产业链上游为将电解铝、再生铝等原材料 与中间合金熔炼加工为铝合金，下游为汽车、建筑等厂商。上游纯铝等原材料价格和下游汽车建筑等行业需求 对铝合金加工公司的生产经营产生影响。

上游受大宗商品价格影响，中游具备一定议价能力。铝合金产业链上游为铝合金冶炼，铝料从来源上分为 电解铝与再生铝。上游材料供应商受大宗商品价格影响大，中游制造厂商一般采取成本加成定价，定期根据铝 价的变动进行调整，具备技术壁垒的铝压铸制造商有一定议价能力，可以通过与下游客户谈判提高产品价格转 嫁成本，具有一定抗风险能力。但由于中游制造商在结算上对上下游存在时间差，若短时间内铝价发生剧烈波 动，产品价格未能及时调整，会在一定时间内对公司经营业绩造成不利影响。2021 年受宏观经济调控 疫情持 续影响供给等因素扰动，铝价波动较为剧烈，Q2、Q3 持续上涨，一度突破 20000 元/吨，铝压铸供应商受铝价 波动影响，毛利相对承压。

“双碳”调控下再生铝产量持续提升，有望带动行业整体成本下降。原材料方面，目前电解铝与再生铝的市 场占比约为 4：1。电解铝又称原铝，由铝土矿中的氧化铝与用烧碱冶炼而成的预焙阳极一起电解而成；再生铝 是将工业生产与社会消费中的可回收废铝材重新熔炼成型。生产电解铝消耗的电力资源较大，在“双碳”背景下 面临限产调控的趋势。而每利用一吨的再生铝合金比电解铝可降低二氧化碳、二氧化硫排放 11 吨，节约用电 1.3 万度，能源消耗小且环境友好；此外，再生铝价格低于电解铝 800-1000 元/吨，具有成本优势，再生铝市场 迎来机遇。一般而言，原铝相对比再生铝，强度、硬度、韧性、抗氧化性能更强，使用寿命更长，因此对于硬 度、抗撞击能力有要求的部件（如车身结构件）只能用原铝，不能用回收铝；但随着技术的不断进步，再生铝 的质量已经越来越接近于原生铝。未来预计再生铝对电解铝的替代趋势将会愈发显著，助力上游原材料降本。

下游深加工应用广泛，交通部门（含汽车）用量最多。铝合金深加工的下游产业覆盖广泛，包括建筑建材、 交通运输（航空、汽车等）、电线电缆与食品医药包装等。交 通和建筑部门占比最高，分别为 29%、26%。其中，交通板块对铝的需求占比将会持续保持，且总量不断增加， 因而车用铝合金制造厂商的订单量受下游整车厂影响较大。此外，新能源单车用铝量普遍高于传统燃油车近 42%， 随着新能源汽车渗透率的提高，车用铝合金的市场规模将会不断扩大。

2.3 应用：汽车铝合金应用广泛，汽车铝铸件占比超 70%

2.3.1 车用铝合金覆盖范围广泛，单车用铝量持续提升

车用铝合金目前主要应用于白车身、动力总成、底盘和内饰，且继续向其余部件渗透。铝合金在整车上的 应用广泛，主要包括汽车的白车身、动力系统、底盘等部分。从汽车各部件质量分布来看，车身、动力与传动 系统、底盘、内饰等占比较大，分别为 27.2%、22.5%、20.4%、20.4%，合计超过整车质量 90%，为轻量化的主 要突破方向。北美轻型车的单车用铝量 2020 年总计 208.2Kg；其中，单车发动 机、变速和传动系统、车轮、覆盖件用铝量分别为 47.2Kg、38.6kg、32.7Kg 和 26.8Kg，合计占比约 70%。预计 至 2026 年，车身结构件和覆盖件铝合金渗透率将快速增长；悬架部件的份额也会增加至 7%；三电部件（如电 池盒、电机外壳、转换器外壳、BMS 外壳等）将成为用铝增量最大的部位；整车单车用铝量将会增加至 233.2Kg。

2.3.2 铝合金加工分为铸造和形变，压铸工艺最为成熟与高效

车用铝合金加工工艺分为铸造和形变，铝铸件在汽车用铝中占比最高。（1）铸造铝合金：将铝合金加热至 熔融状态，流入模具中冷却成型后加工成汽车零部件。铸造铝合金具有良好的导热性和抗腐蚀性，兼顾提高汽 车在纵向和横向震动中的性能。铸造铝合金被车企广泛使用在发动机气缸、汽车摇臂、轮毂、变速箱壳体等耐 久性要求高、结构更为复杂的位置。（2）形变铝合金：变形铝合金是指通过冲压、弯曲、轧制、挤压等工艺使 其组织、形状发生变化的铝合金。应用上，铸造铝合金一般用于结构更加复杂的部件，形变铝合金则适用于结 构较为简单、对机械性能要求更高的汽车部位。根据中国船舶重工集团数据显示目前汽车各类铝合金实际占比 为铸铝 77%，轧制材、挤压材各占 10%，锻造材最低，仅占 3%。

形变铝合金机械性能好但应用范围有限，无法完成汽车精密结构件。车用形变铝合金主要包括锻造、挤压 和轧制铝合金，三种形变铝合金受力方法不同，成形与性能也各不相同。（1）锻造铝合金质量良好，冲击力承 受能力强，应用于大型轧钢机的轧辊、汽轮发电机组的转子、汽车和拖拉机的曲轴、连杆等。（2）挤压铝合金 工艺灵活度高，挤压铝型材作车身骨架除了可以减轻重量，还可以通过局部零部件特殊结构增加零部件强度， 但存在废料损失大、工具损耗导致成本高等问题。（3）轧制是铝型材、铝板的主要成型工艺，主要用在金属材 料型材、板、管材。形变铝合金具有塑性高、机械性能好的优点，但无法完成汽车精密结构件，产品应用范围 有限。

铸造铝合金工艺分为砂型铸造和特种铸造两大类，特种铸造更适用于汽车铝合金加工。砂铸是最为传统的 在砂型中生产铸件的铸造方法，但产品精度不高且生产率较低；在其基础上进一步发展的重力铸造虽然可以进 一步改善问题，但也存在限制铸件体积、需严格控制模具温度否则会影响铸件质量的问题。因此，砂型铸造在 汽车零部件的应用并不广泛。砂铸之外的铸造工艺统称为特种铸造，包括压力铸造、挤压铸造、离心铸造、连 续铸造等。其中，压力铸造工艺最为成熟且高效；挤压铸造产品机械性能较好于一般压铸工艺，具有液态金属 利用率高、工序简化和质量稳定等优点，但难以生产结构复杂的部件，影响产品应用范围；而离心、连续铸造 的产品生产较为固定，离心铸造一般用于生产管状类器具，连续铸造则用于生产断面形状不变的长铸件。

压铸是铸造工艺中最成熟、效率最高的制造技术之一，目前在汽车铸件中占比超 70%。压铸是利用高压将 金属熔液压入模具内，并在压力下冷却成型的制造工艺。根据中国有色金属加工工业协会数据分析显示，汽车 用铝中压铸件占铸件的比重超 70%。工艺优点：（1）压铸时金属液体承受压力高，流速快；（2）产品质量好， 尺寸稳定，互换性好；（3）生产效率高，压铸模使用次数多；（4）适合大批量生产，经济效益好。工艺缺点： （1）铸件容易产生细小的气孔和缩松，导致压铸件塑性低，不宜在冲击载荷及有震动的情况下工作；（2）高 熔点合金压铸时，寿命低，影响压铸生产的扩大。为了解决上述气泡等缺点，压铸工艺如差压压铸、真空压铸 等也在不断发展迭代。此前压铸工艺主要用于发动机缸盖和缸体、悬臂架、变速器、发电机支架、离合器壳、 汽车空调压缩机等，目前随着一体化、大型化压铸技术的进步，逐步向大型三电、车身结构件等方向延伸。

2.4 市场测算：新能源助力全球铝铸件需求加速，预计 2025 年市场规模将超 6600 亿元

2021年全球汽车铝合金市场规模超 4500 亿元，预计 2025 年将增长至 6695 亿元。我们用单车用铝量乘以 铝合金单价和汽车销量得到汽车铝合金市场容量。2021 年中国 燃油车单车用铝量预计为 150kg/辆，新能源车单车用铝量预计为 220kg/辆，新能源乘用车渗透率达 14.2%，可 算得整体单车用铝 160kg/辆；2025 年单车用铝量将达到 240kg/辆。假设汽车各地区汽车销量和铝合金件单价（40 元/kg），可算得 2021年北美、欧洲、中国铝合金市场分别为 1517 亿元、1297 亿元、1759 亿元，全球市场容量共计 4573 亿元，预计 2025年全球铝合金将市场容量达到 6695 亿元。

铝铸件占汽车用铝比例约 77%，2021 年中国汽车铝铸件市场规模约 1355亿元，全球市场规模约 3521亿元。 根据中国有色金属加工工业协会相关文献显示，汽车铸造铝合金在汽车各类铝合金中实际占比约 77%。我们用 汽车铝合金市场容量乘以汽车铝铸件占比得到汽车铝铸件市场容量。其余假设与前文保持不变，可算得 2021 年 北美、欧洲、中国铝合金市场分别为 1168 亿元、999 亿元、1355 亿元，全球市场容量共计 3521 亿元，预计 2025 年全球铝合金将市场容量达到 5155 亿元。（报告来源：未来智库）

三、一体化压铸引领技术变革，工艺升级提升行业壁垒

3.1 一体化压铸：汽车制造的颠覆性技术革命

传统车身制造覆盖四大工艺，整车厂与零部件厂商分工合作。（1）冲压：借助压力机与模具将板材连续冲 压为小块钣金零件；（2）焊装：将冲压好的车身零件用夹具定位，采用装配后焊接的方法将其接合形成车身总 成（即白车身）；（3）喷涂：喷涂油漆于白车身上，起到防腐蚀与装饰的作用；（4）总装：将车身、动力系 统、电控系统、内外饰等各零件装配生产为整车。传统车身制造的各项流程由整车厂与零部件制造商合作完成， 冲压环节分为整车厂冲压外覆盖件以及外部零部件厂冲压结构组件，由于结构组件的尺寸在 300mm 以下，一般 采用中小型压力机，而覆盖件尺寸通常在 800mm 以上需要大型压力机连续冲压。冲压环节完成后，零部件厂商 采用多个机器人组成焊点车间进行组件焊接，之后再送至整车厂与其生产的外覆盖件焊接成白车身，并进行涂 装和总装。相较于零部件厂，整车厂产线使用的压力机、模具、机器人远高于零部件厂，产线投资也更高。

轻量化需求推动铝合金应用，传统压铸工艺多路径改良。汽车轻量化的需求推动车身和底盘的部分零部件 逐步由铝合金件替代钢制部件，其中铝铸件的占比最高。高压压铸工艺是生产铝铸件的常用工艺。它通常指压 力为 4～500MPa，金属充填速度为 0.5—120m/s 的压铸工艺。高压压铸产品具有成型精密、生产效率高等优点， 但由于高速压射时模具型腔中的气体不能被有效排除，会形成气孔缺陷，导致铸件力学性能相对较弱。为了满 足汽车零部件的性能与质量要求，行业需要解决传统高压压铸工艺存在的问题，其中包括降低压力、降低速度 或者减少空气含量三种主要技术升级路径。

路径一：低压/差压压铸通过降低填充压力以提高铸件内部质量，设备操作难度增加，工艺效率有待提升。 为克服铸件在高压下快速填充导致的气孔缺陷，行业开始尝试降低液体金属的充填型腔及凝固过程中的压力， 即低压压铸。低压采用底注式充型，金属液充型平稳，无飞溅现象，可避免卷入气体及对型壁和型芯的冲刷， 提高了铸件的合格率，铸件成形性好，对于大型薄壁铸件的成形更为有利，目前应用于轮毂、气缸架等传统产 品。但有些铸件的内部质量要求高，希望在较高的压力下结晶，一般低压铸造时的结晶压力不能太大，因而在 低压铸造的基础上发展出了差压压铸。与一般铸造方法相比，差压压铸使铸件强度提高约 25％，延伸率提高约 50％；但设备较庞大，操作麻烦，只有特殊要求时才应用，目前应用于转向节等产品。

路径二：超低速压铸可降低工艺压射速度，但生产效率大幅降低，且会对后续清理工作带来困难。除了降 低压力，还可以采用超低速压铸方法，在普通压铸基础上，降低压铸过程中低速阶段的压射速度，并将液态金 属保持在高压状态下，从而以层流方式充填压铸模具型腔，在压力作用下快速凝固从而获得气体含量很低的铸 件。但超低速压铸方法生产效率大幅降低，且为降低速度其铸件内浇口较粗大，给后续清理工作带来困难，故 实际应用较少。

路径三：真空/充氧压铸减少型腔中空气含量，设备成本较高，对工艺技术要求高。另一种提高铸件力学性 能和表面质量的方法，即在压铸过程中不断降低空气含量。目前在这种方法上，有两种工艺。（1）真空压铸： 通过在压铸过程中抽除压铸模具型腔内的气体而消除或显著减少压铸件内的气孔和溶解气体。真空压铸可使用 较低的比压及铸造性能较差的合金，有可能用小机器压铸较大的铸件，并通过改善充填条件，压铸较薄的铸件。 但真空压铸工艺的模具密封结构复杂，制造及安装较困难，因而成本较高，且如果控制不当，工艺效果就不甚 显著。目前，真空压铸用于车架、减震塔部位等。（2）充氧压铸：在压射前，向压室及型腔内通入氧气类活性 气体以取代型腔中的空气，在金属液充填时，一部分氧气排除，另一部分与喷射金属液经过化学反应产生金属 氧化物，并分散于铸件内部，从而减少铸件内部含气量。充氧工艺对浇口速度有较高要求，且操作工序复杂、 工艺参数不易控制，在实际生产中应用较少。

铝合金焊接工艺难度较大，一体化压铸技术另辟蹊径。随着压铸工艺不断发展成熟，汽车铝压铸占比 越来越大。但在组装焊接的过程中，因为铝合金表面的氧化层熔点较高等特性，采用传统熔化焊存在热输 入过大引起的变形、气孔、焊接接头系数低等问题，同时由于型材的厚度、断面都各不相同，在焊接时就 产生了很多种组合，尤其在厚度差异很大时，热输入非常难以控制。因此，传统的焊接工艺已无法满足铝 合金材料的连接要求。目前采用的解决方法一类是发展先进焊接技术，包括主流的摩擦搅拌焊以及更加先 进的激光焊。或者发展新型连接技术包括冲铆技术、螺栓自拧紧技术和胶接技术。采用新型焊接和连接技 术的方案在提高工艺难度的同时还会增加设备和时间成本。因此，改变传统车身生产流程先生产结构件后 焊接组装的一体化压铸技术应运而生，一体化压铸所需生产零部件数量骤减，同时大幅减少焊接、涂胶环 节，极大简化了车身整体生产流程。特斯拉专利中给出的一体化压铸设备 Giga Press 的生产节拍范围为 60 －120 秒，可以显著提高车身的生产效率。

特斯拉破局车身一体化压铸，掀起汽车制造革命。2020 年 9 月 22 日，特斯拉宣布其 Model Y 将采用一体 式压铸后底板总成，可使下车体总成重量降低 30%，制造成本下降 40%。由于所有零件一次压铸成型，Model Y 的零件数量比 Model 3 减少 79 个，焊点约由 700-800 个减少到 50 个；新的合金材料使特斯拉一体压铸的后底 板总成不需要再进行热处理，制造时间由传统工艺的 1-2 小时缩减至 3-5 分钟，可实现厂内直供，如果采用传统 冲压焊接工艺必须多线并进，才能满足生产节奏。下一步，特斯拉计划用 2-3 个大型压铸件替换由 370 个零件 组成的整个下车体总成，重量将进一步降低 10%，对应续航里程可增加 14%。Model Y 的成功展现了一体压铸 所带来的生产效率的提升、生产成本的有效降低。在特斯拉的引领下，以蔚小理为代表的造车新势力们积极布 局一体化压铸技术，有望引领汽车制造业新的工艺革命。

新能源三电系统轻量化潜力巨大，电池盒轻量化是增量领域。随着特斯拉在车身件上的成功突破和应用， 其他系统和零部件的轻量化也在加速推进。新能源汽车采用电机驱动，动力传动系统大幅优化，动力源由车载 电池包提供，三电系统导致新能源车较传统燃油车重量增加了 200-300kg，极大影响了续航里程，因此新能源车 三电系统的轻量化潜力巨大。在电池能量密度提升逐渐进入瓶颈期后，电池盒轻量化已成为当前的重要的技术 路径。电池盒除了对电池起到承载作用，还要求能够保护电芯在受到外界碰撞或挤压时不被损坏，提高动力电 池系统的安全性，另一方面对其导热、导电、防水、绝缘性能也有较高要求。因此，随着新能源车渗透率不断 提升，满足各项安全性能要求的轻量化电池盒是全新的增量市场。

当前电池盒生产工艺效率较低，一体化压铸有望释放电池盒产能瓶颈，目前挤压铝合金工艺是电池托盘的 主流生产方案，性能上挤压铝合金电池托盘具有高刚性、抗震动、挤压及冲击等性能，还可以通过型材的拼接 及加工来满足不同的需求，具有设计灵活、加工方便、易于修改等优点。然而，电池盒的焊道多且长，同时又 要求焊道要小，这些都对生产技术提出了非常高的要求。提高生产成本的同时还会降低电池盒的生产效率，不 能适配新能源车快速提升的渗透率。随着大吨位压铸机工艺和新型铝合金材料的不断突破，一体化压铸技术有 望生产出满足安全性能要求的电池盒。参考特斯拉 Giga Press 的生产效率，一体化压铸工艺有潜力替代部分传 统挤压焊接工艺产能，助力电池盒突破产能瓶颈的同时降低生产成本。

电池包内部结构不断简化是趋势，一体化压铸电池盒前景广阔。目前电池包的结构趋势是从结构端往无模 组方案演进。最经典的是“小模组”技术，即“电芯-模组-PACK”三层分级架构，模组即可以保护、支撑和集 成电芯，同时有助于温度控制、防止热失控传播也便于维修。但模组的存在，使得整个电池包的空间利用率有 所下降，模组越多，零部件越多，电池盒的结构也越复杂。因此，将模组做大做少乃至于无模组是近年来电池 系统工艺设计层面的主要关注点，特斯拉 Model 3 的大模组也反映了这一趋势。宁德时代的 CTP（cell to Pack） 技术和比亚迪的刀片电池技术均属于无模组方案，根据宁德时代称，CTP 能够省掉或者减少组装模组的端板、 侧板以及用于固定模组的螺钉等紧固件，零部件数量减少了约 40%，电池托盘结构进一步简化。特斯拉推出的 CTC（Cell to Chassis）电池集成方案是直接将电芯集成在地板框架内部，将地板上下板作为电池壳体。它是 CTP 方案的进一步集成，完全使用地板的上下板代替电池壳体和盖板，与车身地板和底盘一体化设计，从根本 上改变了电池的安装形式，也为一体化压铸电池盒提供了广阔的应用前景。

3.2 一体化压铸将全面提高生产环节的资金与技术壁垒

3.2.1 行业特点：汽车铝压铸行业同时具备资本与技术密集型特征

汽车铝压铸属于资金密集型行业，一体化压铸进一步提升门槛。为了保证产品的精度、强度、可加工性等 技术指标达到较高的水平，汽车铝压铸企业需要投入熔炼、压铸、模具生产、机加工、精密检测等加工设备， 前期购置费用高。为了提升产品质量与生产效率，部分行业龙头企业不断推进自动化、智能化战略，引入工业 机器人广泛应用于压铸、精密机加工、去毛刺、抛光等各生产工序，以提高生产效率、降低生产成本、改善工 作环境、精简生产用工、减少次品率以及提高产品质量稳定性，对企业的资金提出了更高需求。2021 年以来大 型化、一体化压铸进一步提升了大型压铸机的购置门槛。压铸机单价与吨位成正比关系：中小型压铸机（锁模 力 50 吨以下）在 15 万以下，100 吨以上价格随锁模力同步上升，1000 吨以上价格增长幅度明显加快，5000T 压铸岛单机采购金额约在 1500-2000 万元左右；压铸机周边配套设备通常增加 20%-30%成本；国外进口压铸机 价格更是高于国内 2-3 倍。大型一体化压铸机的采购与投产极大抬高了铝压铸行业的资金门槛。

新能源渗透率提升驱动需求加速，三电技术迭代提升技术门槛。随着新能源汽车渗透率快速提升，续航里 程问题是新能源汽车积极布局轻量化技术的重要推手。特斯拉在 Model Y 车型首次尝试使用一体压铸结构件选 择后底板进行压铸，很大原因是这个部位碰撞受损的几率小，而前车身和后车身的零部件对压铸件的抗撞等性 能要求更高，对远浇端和近浇端性能的一致性也更苛刻，这些都对大型车身件乃至整车身的一体化压铸技术提 出了更高的挑战。新能源汽车三电系统通常占新能源汽车整车重量的 30-40%，三电系 统的轻量化是新能源汽车实现轻量化和提升续航的关键路径。随着整车厂对进行三电系统进行一体化设计，如 高压三合一（DC-DC 直流转换装置、OBC 车载充电器、PDU 高压配电箱）、驱动三合一（电机、电机控制器、 减速器）等，多合一装置的结构日益复杂，对适用于多合一装置的铝压铸壳体的结构、精度和性能的要求也愈 发严格。因此采用一体化压铸技术生产结构复杂的铝制车身结构件、三电系统缸体和壳体需要更先进的工艺和 更长久参数积累来保证铸件的良品率。新能源客户需求的日益多样化和高标准化，促使了铝压铸企业的技术分 化和赛道竞争。汽车精密压铸件行业的技术壁垒呈现不断提高的趋势。

3.2.2 原材料壁垒：新型铝合金材料是一体化压铸的基础

大尺寸叠加复杂结构提高流动性要求，降低流长放大裕度抵消远端性能下降。一体化压铸的车身件通常具 有尺寸大和结构复杂等特征，因此压铸过程中铝液在模腔内的流长较长，需要原材料具有良好的流动性。同时， 一体化压铸件需要满足车身不同部位对受力、强度以及韧性的不同要求。强度相关的结构件，抗拉强度通常≥ 210mpa，伸长率≥ 7％。韧性相关的结构件的抗拉强度通常≥180mpa，伸长率≥10％；然而随着流长增加，原 材料充填远端的力学性能会有所下降，甚至与充填近端产生巨大差异，难以保证产品力学性能上的一致性。当 前一方面可以在不改变产品结构外形的基础上，可以通过降低流长来大幅度提高充填末端的力学性能。从材料 改良的角度，可以通过不断提高原材料的基础力学性能来抵消充填远端在力学性能上下降，通过放大原材料的 性能裕度来满足一体化压铸产品的尺寸越来越大的要求。

不同系列铝合金性能差异较大，流动性和力学性能平衡是关键壁垒。传统的汽车压铸铝合金包括 Al-Si、Al-Cu 和 Al-Mg 三个主要系列。（1）Al-Si 合金：Si 元素的加入可以改善流动性。增加 Si 的含量话可提高铝合金的耐 磨性、硬度和强度，降低收缩率，但导电性也会降低。含硅达到 16%至 18%的合金可以做发动机缸体。（2）Al-Cu 合金：Cu 可以通过固溶强化和时效强化提高合金的强度，有较高的热处理强化效果和较好的热稳定性，适合铸 造高温下使用的零件，具有较高的机械性能，较好的切削性；但缺点是铸造性能较差，易产生裂纹，耐蚀性也 不好。（3）Al-Mg 合金：铝镁合金中镁元素占比大于 5%，具有较好的抗拉强度和硬度，抗腐蚀性好。不同系 列的铝合金材料虽然应用成熟，但性能差异较大。为保证流动性，应用于一体化压铸的铝合金需要保有一定量 的硅元素，但压铸后形成的粗晶硅又会严重影响材料的力学性能，这就需要加入不同的其它合金元素来细化晶 粒。这又会增加材料成本，导致产品成本的大幅增加，无法批量运用。现有量产运用的材料都有着专利壁垒。

热处理可能降低一体化产品良率，免热处理材料进一步提升技术含量。传统的铝压铸车身件为满足高延伸 率性能，通常需要进行热处理，但是随着一体化铸件尺寸越来越大，进行热处理时容易发生形变导致良品率降 低，因此需要开发免热处理的铝合金材料。通过在现有合金的基础上添加新的微量元素或者调整微量元素比例 以改善材料性能是免热处理材料的开发的主流路径。特斯拉、美国美铝、德国莱茵菲尔德、立中集团、帅翼驰 集团、华人运通与上海交大等企业均有布局。以立中集团研发的免热合金为例，免热合金含有更高硅量，无需 经过热加工即可具备更高强度。特斯拉自研的新型铝合金材料强度可以调整至 90MPa 到 150Mpa，导电性可以 达到 40% IACS 到 60% IACS。各家均对新材料配比严格保密，一旦新型免热处理材料配方试制成功并获得专利 授权即可对竞争对手形成先发优势，进一步筑牢竞争壁垒。

3.2.3 设备壁垒：一体化压铸需要大型化设备和定制化模具

压铸机是铸件生产的核心设备，吨位提升推高生产难度。压铸机属于标准化机器，根据安装的模具不同以 生产多样化零部件产品。根据工艺方式，压铸机分为热室与冷室压铸机，其中热室压铸机的自动化程度高，材 料损耗少，生产效率比冷室压铸机更高，但受机件耐热能力的制约，目前还只能用于锌合金、镁合金等低熔点 材料的铸件生产，主要用于小型铝、镁合金压铸件的生产。而冷室压铸机由于熔点较高，当今广泛使用的铝合 金压铸件只能在冷室压铸机上生产，1000 吨以上的大型压铸机均为冷室机。压铸机合模后，通过压射系统将高 温熔融金属液快速地充填至模具中，在压力作用下使熔融金属液冷却成型，开模后可以得到固体金属铸件。压 铸机、压铸模具与配套的熔炼炉、机边炉、取件和清理喷雾机器人、切边设备、机加工机床、检测设备、冷却 系统、排气系统等周边设备组合在一起，形成压铸岛。根据锁模力，压铸机分为小型（160-400 吨）、中型（400-1000 吨）、大型（大于 1000 吨）和超大型（大于 5000 吨）压铸机。

一体化压铸要求更高工艺水平，压铸机吨位不断突破提升。目前量产的铝合金单体压铸结构零件，如后纵 梁、减震塔、尾门内板以及门框加强板等，形状规则，结构紧凑，型面变化小，料厚相对均匀，因而易于压铸。 但一体压铸零件包含了整车左右侧的后轮罩内板、后纵梁、地板连接板、梁内加强板等零件，型面、截面以及 料厚的变化都更加剧烈。因而一体式车身对工艺上的流态、压射比压与速度等参数的控制更加严格，对设备的 精准与阈值、模具的抵抗冲击变形能力要求更为苛刻。当生产乘用车和商用车的变速箱外壳与发动机缸体等铸 件时，压铸机的锁模力大致要求在 5000 吨以内。随着一体化压铸技术的不断突破以及行业对轻量化的需求，一 体化压铸的车身结构件尺寸逐渐增大，需要的压铸机的吨位相应提升。因此一体化压铸工艺所需的大吨位压铸 机仍是制约企业量产的重要因素，但随着压铸机不断地吨位突破，该难题即将解决。以特斯拉为例，已将一体 式压铸技术作为标准工艺进行布局，14 台一体式压铸设备分置于四家工厂，其中，德州工厂计划引进 1 台 IDRA 8000 吨级的压铸设备，和 IDRA 联合研发 12000 吨超级压铸机也在进行中。

国产大吨位压铸机具备国际竞争力，压铸厂商积极布局大型压铸机。力劲集团率先突破 6000 吨合模力的大 型压铸机成为特斯拉全球供应商，其与子公司意德拉交付与未交付的 6000-9000T 不同吨位的超大型压铸单元订 单近 30 台（套）；2021 年 4 月，美利信科技&海天金属 8800 吨压铸机全球首发，让国产大吨位压铸装备拥有 了更强的国际竞争力。目前，文灿股份与力劲集团签订《战略合作协议》，拟采购包括 6000T 在内的 7 台大型 压铸机，用于研发及生产车身结构件、一体化电池盒托盘、电机壳、变速箱壳体等，其中 6000T、4500T 型号共 2 台 压铸机已通过公司预验收。泉峰汽车南京总部的 2700T 和 5000T 压铸机已经进入量产使用状态，马鞍山生产基 地将增设 2000T、2200T（两台）、2700T（两台），3000T、4000T、4200T、4400T、6000T、8000T 各一 台大型压铸设备。爱柯迪拟购入 45 台压铸机，其中 1000T 以上压铸机 35 台，包括了 4 台 4400T、2 台 6100T 、 和 2 台 8400T，以满足中大件压铸产品的生产需求。

一体化压铸提高了模具壁垒，抗压力和形状设计要求激增。模具的设计与制造是生产一体化压铸件的重要 前端工序，随着压铸机锁模力的提高，一体化压铸件精度的增加以及压铸件“多合一”趋势带来设计复杂度的 上升，模具的角度、热流道和制造成型难度提升，导致模具的抗压力、和形状设计要求激增。（1）抗压力。一 体化压铸的锁模力增强，以前的压铸机锁模力大多在 5000t 以下，随着 6000t、8000t 甚至 12000t 压铸机的不断 普及，模具在工作时将会承受更多压力，从而造成损伤。同时，在金属熔炼和铸件脱模时，模具需要承受各种 维度的拉力和推力的影响，容易造成裂纹，影响模具的使用寿命。（2）形状设计。一体化压铸件往往是将多个 零部件一体化压铸成型，比如长城和比亚迪的“多合一”壳体，所以模具体积更大，金属流通通道更加复杂。 在压铸过程中，金属液将在模具中流动，随着模具结构的复杂化，金属液容易在流动通道的转角处无法充分填 充造成缺陷，同时更加容易产生气泡对良率产生影响。

国内一体化压铸模具逐渐向定制化发展，铝压铸企业基本具有模具自研能力。不同车型大小、空间、结构 存在差异，导致一体化压铸件并不能成为大多数车企通用的标准件，需要根据不同车型单独设计，进行定制化 开发。由于模具壁垒的提高，铝压铸企业纷纷拓展技术团队成立单独的子公司或者部门，加强模具自研和定制 化开发能力，随着一体化压铸的技术推进，铝压铸企业不断加强自主研发，部分龙头企业已经拥有大型和复杂 模具的开发能力，具有先发优势。

3.2.4 工艺壁垒：一体化压铸厂商需要兼具研发能力和生产经验积累

面向客户需求提供产品方案，研发能力成为重要竞争环节。随着一体化压铸技术的落地应用，因为一体化 压铸的大型产品相对小型铸件的结构更复杂，不同部位的需要满足的力学性能和要求的工艺参数也可能差异巨 大，所以在新产品生产前，压铸企业需要面向客户的需求深入参与到一体化产品的开发设计流程，即要参与到 产品前期的方案设计中，根据客户需求和产品要求对压铸工艺进行针对性的参数优化、模具设计和技术改造， 需要经过大量的试验论证和优化改造环节后才能通过生产批准程序并最终进入产品制造环节。是否具有独立开 发甚至同步开发的能力是汽车一级零部件供应商和整车厂商选择供应商的重要评审标准。产品开发环节是客户 与公司共同研发的过程，公司的技术研发能力成为核心竞争力之一，同时也是获取订单的重要手段之一。

一体化压铸工艺环节复杂，全流程操作要素确保产品质量。一体化压铸产品的大型化和结构复杂化趋势， 对企业的压铸工艺参数控制和生产流程管理等都提出了更高要求。（1）合金熔化和处理：熔化过程中要避免金 属杂质污染，快速熔化的同时不可过热，防止金属液氧化及偏析，氧化物和硬夹杂对铸件的铸造性能和力学性 能都有不利影响，还需要控制熔损，保证合金的高塑性。（2）给液(浇注)方式：熔融金属液从注入口进入模具 内部，因为结构复杂，金属液需要流经的路径不同，如何保证压铸件不同部位的性能一致性问题是一体化压铸 工艺的关键。（3）脱模剂喷涂工艺：脱模剂或润滑剂可产生气体进入铸件，在选用脱模剂或润滑剂时，要经过 验证，选用发气性低和挥发性好的产品。（4）压铸过程：压铸工艺对生产合格的汽车结构件十分重要，正确地 选择压射模式、压射参数等有利于减少压铸件中的缺陷。压铸机性能稳定，要有灵活的编程模式和实时控制系 统，保证整个压铸过程合理及工艺参数偏差最小。对模具温度应进行精确控制，通过冷却水分配器，监控各个 冷却回路的流量及温度，形成要求的温度分布。目前，具有传统高压压铸生产线的厂商中只有头部的几家掌握 了一体化结构件的压铸工艺。可见一体化压铸工艺具有较高的技术门槛，行业格局将进一步向头部企业集中。

产品精度要求不断提升，精密机加工能力重要性凸显。一体化压铸除了对原材料的熔炼、转运保温以及压 铸成型等工艺要求高，对于铸件清理和铸件后处理等也都提出了新的要求。压铸成型后需要铸件清理，将产品 与辅助成型的浇道排气板集渣包分离，采用撞击，冲切，锯切等方式实现；铸件后处理指用铸件毛刺打磨等工序确保产品符合客户要求，通过固溶、时效处理或单独时效处理等工序改善铸件内部组织性能，通过研磨、喷 砂、抛丸等工序实现铸件表面质量要求。

压铸过程由于受到脱模斜度的要求，受到模具制造精度的限制及其热 变形、脱模变形等高压压铸特定工艺的限制，导致铸件的尺寸精度、位置精度等可能没有达到图纸的设计要求。 而像三电壳体这类对密封性能有极高要求的部件，除了满足机械强度等性能外，还需要严格保证产品的一致性 和装配的标准化，确保三电系统壳体的密封性能从而避免在一些极端温度和高压环境下三电系统发生失效。因此，需经过精密机械加工设备对铸件毛坯进行精确加工。随着一体化压铸产品的结构升级，汽车零部件的精度要求需要企业拥有更高的机加工能力。

3.3 一体化压铸将全面降低产线、焊接、人工和电池成本，并提升材料利用率

压铸岛由压铸机和周边设备组成，推算特斯拉白车身一体化设备成本约 3 亿元。压铸机与熔炼炉、切边设 备、机加工机床等设备组合成压铸岛。从特斯拉实现车身一体化压铸进程来看，行业目前普遍遵循了先部分再 总成的技术发展思路，即先实现部分难度相对较低的下车身一体化压铸，再实现下车身总成一体化压铸，最后 实现全车身一体化压铸，预计从部分下车身到下车身总成一体化压铸技术成熟时间需要 2-3 年。根据特斯拉电 池日公开信息，特斯拉已经使用 6000T 压铸机实现 Model Y 后底板量产，单套压铸岛的价格约在 5000 万元，按 照目前技术阶段来看，现有压铸机锁模力条件需要使用 2-3 个压铸件实现下车体一体化压铸，待技术水平相对 成熟，未来行业有可能直接使用更大吨位的压铸机实现下车身总成一次压铸成型。以特斯拉电池日公布的方案 为例，我们认为特斯拉下车体将使用 3 个 6000-8000T 压铸机，上车体可能使用 1 个 8000T 压铸机，推算目前白 车身所需压铸岛设备成本需要约 3 亿元。

全铝压铸车身较传统全铝车身具成本优势，未来随着技术成熟有望实现进一步下探。传统燃油车一般采用 钢制焊接车身，随着轻量化需求不断提升，钢铝混合车身甚至全铝车身成为新能源汽车的选择。最初，大众、 宝马等车企在豪华车型上选择尝试全铝焊接车身，虽然车重显著降低但是生产和维护成本高昂，后来车企逐渐 从全铝焊接车身转为普遍采用钢铝混合车身。从提高生产效率角度出发，特斯拉研发出一体化压铸技术节省了 大量的生产和焊接环节，实现部分车身零部件的制造成本大幅下探。从目前技术发展阶段来看，由于大型化压 铸技术尚未成熟，目前全铝非压铸车身成本>全铝部分一体化压铸车身成本>钢铝混合非压铸车身成本>钢铝混 合部分一体化压铸车身成本>钢制车身成本，一体化压铸全面成熟尚需时间，未来随着技术成熟度逐步升级逐步 减少所需零部件个数和焊接环节，全铝一体化压铸车身的成本会随着压铸件数量增加带来焊点减少而实现进一 步下探。

一体化压铸将全面降低产线投资、焊接成本、人工成本和电池成本，并提升材料利用率。（1）减少产线投资。一体化压铸由于集成度提升显著减少了所需生产零部件数量，过去生产单一零部件需要投入不同的产线， 一体化压铸可以显著降低产线数量、设备数量和模具数量。（2）减少焊接成本。一体化压铸件由于整体一次成型，不再需要大量焊接/涂胶工艺，节省了工艺流程。同时，冲压后的焊接、铆接工序多，造成设备多占地面积 大，一个成品的整体成型节拍长，一体化压铸可以节约场地面积。

（3）节省人工成本。一体化压铸提升了生产 效率，大幅提升产线自动化程度并减少工人数量，使得整体人工费用降低。（4）降低电池成本。以常见的 100kwh 电池为例，假设使用全铝车身后整车减重 10%，那么电池容量可以减少约 10kwh。以磷酸铁锂电池 pack 成本 800 元/kwh 计算，采用一体化压铸工艺可实现同等续航条件下节省电池成本 8000 元或同等电池成本提升续航里 程。（5）提高材料利用率。传统冲压件由多种合金焊接而成，原材料回收难度大，只能作为废品变卖。压铸件 使用铝合金的铝合金含量很高，材料回用度一般能达到 95%以上，显著高于冲压件。

四、龙头车企躬身入局，一体化压铸方兴未艾

4.1 大众：全球率先尝试全铝车身，下一代 SSP 平台引入一体化压铸

基于空间架构技术的研究，大众率先实现全铝车身量产。大众是全球率先尝试轻量化的车企，通过奥迪空 间架构技术（ASF）优化车架结构，并在关键部位应用超高强度材质，非承重部位使用轻量化材料来达到整车 轻量化的目的。大众集团不同品牌的市场定位不同，应用的轻量化材料各异：奢华跑车保时捷大量应用碳纤维 和铝合金材料；奥迪等豪华型车采用铝、镁合金等轻量化金属；桑塔纳等经济型车则采用高强度钢板代替传统 钢板。大众旗下奥迪是全球第一个实现全铝车身量产的车企，早在 1982 年奥迪就开始研究“高度铝制轿车”项 目，1987 年首款应用全铝车身技术的奥迪 V8 量产，1993 年法兰克福车展上奥迪 A8 横空出世，此后二十余年 逐步将全铝车身技术推广至其他车型。

大众的全铝车身并非只有铝合金，不同材料之间的拼接提升了工艺难度。奥迪 A8 的车身使用了铝合金、 高强度钢、碳纤维和镁合金 4 种材料，其中车身框架和关键部位使用铝合金和高强度钢，车厢后部使用碳纤维， 镁合金使用较少。铝合金、高强度钢、碳纤维和镁合金占比分别为 58%、40.5%、1%和 0.5%。多种材质的应用 意味着连接方式的改变，新一代奥迪 A8 车身的连接方式达到 14 种，激光焊、电阻点焊、搅拌摩擦焊、MAG 焊等 8 种焊接技术和热熔自攻丝连接、卷边连接、铆接等 6 种连接技术。早期的全铝车身由于制造成本高昂， 加上 14 种连接工艺提高了工艺难度，导致未能成为快速推广。

大众推出下一代电动平台 SSP，引入一体化压铸技术与特斯拉竞争。2021 年 7 月大众发布 2030 NEW AUTO 战略，加速向电动化和软件驱动型移动出行商转型。大众在燃油时代有 MQB（大众）、MSB（保时捷）、MLB （奥迪）三大平台，出于电动转型需要又陆续开发了电动平台 MEB（大众）、PPE（保斯捷、奥迪）。根据最 新战略，公司计划将燃油平台和电动平台整合推出下一代电动平台 SSP（Scalable System Platform）用于生产车 身架构更优异、能够兼容不同电池以满足续航需求以及支持 L4 级自动驾驶功能的车型。SSP 平台计划引入一体 化压铸技术，预计全生命周期产量超 4000 万台，首款车型 Trinity 将于 2026 年投产。

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。

5.3 旭升股份：特斯拉核心供应商，客户结构优化成长可期

特斯拉三电系统供应商，募资突破产能瓶颈。公司作为国内领先铝压铸供应商，主攻新能源汽车铝合金零 部件。2014 公司与特斯拉签订合同，成为特斯拉三电系统供应商，2021H1 特斯拉销售收入占公司总营收 40%。 随着新能源的高景气与客户持续放量，2021 年 7 月，公司发行不超过 13.5 亿的可转债，助力公司突破产能瓶颈。 其中，9.7 亿用于高性能铝合金汽车零部件项目，达产后将新增新能源汽车传动系统壳体产能 234 万件、新能源 汽车电池系统部件产能 57 万件和新能源汽车车身部件产能 50 万件；3.8 亿元用于汽车轻量化铝型材精密加工项 目，达产后将新增新能源汽车传动系统壳体产能 62 万件、新能源汽车电池系统部件产能 95 万件。受益于其全 球扩张和快速放量，公司业绩持续高增长，2021 年 Q1-3 营收（20.12 亿元，同比 82.10%），归母（3.31 亿元， 同比 43.67%）显著优于行业。

技术持续积累逐步向一体化升级，客户结构优化效果显著。公司持续进行技术研发，成为国内少有的兼具 压铸、锻造和挤出三种铝合金成型技术的企业。伴随特斯拉主导的一体化压铸成为趋势，公司作为特斯拉三电 供应商，有望将电池盒等产品件向一体化结构升级。2021 年 6 月，旭升与海天金属签订战略合作协议，将在未 来三年内向海天金属订购总价约 2 亿元的压铸岛设备，机型覆盖 1300T-4500T、6600T 和 8800T，并共同开发应 用于一体化压铸领域的超大型压铸机。此外，公司在浙江湖州投资建设汽车模具及核心零部件研发、制造、生 产、加工项目，进一步加强公司的压铸与模具等配套技术的提升。随着公司龙头地位的巩固，并在轻量化铝合 金零部件的核心领域构建全面经验体系，公司的客户结构也在不断优化，拓展了包括长城汽车、宁德时代、亿 纬锂能等重要客户，未来将给公司带来明显业绩弹性。

5.4 广东鸿图：国内市占率第一压铸龙头，实现一体化压铸弯道超车

国内市占率第一的铝压铸龙头，开拓国内新势力合作焕发新机遇。广东鸿图作为老牌铝压铸龙头企业，具 备良好的技术基础与客户储备，长期处于国内市占率第一的地位。2021 年 H1 公司铝压铸业务营收占比 63.6%， 主要产品包括动力总成系统、传动系统和新能源汽车结构件。2018 年，公司营收与净利均达到峰值，随后进入 转型探索期，净利率相对行业承压。2020 年，公司新能源与高精尖业务占比 21.78%，新开拓的新能源产品项目 按生命周期销售占比达 43%，当年净利同比增幅达 465%。2021 年 Q1-3，公司营收（43.49，同比 13.48%）， 归母（1.92，同比 147.75%），持续保持业绩增长。2021 年，广东鸿图开拓小鹏、蔚来等国内新势力车企客户， 并与小鹏围绕一体化零件进行同步开发合作，为公司带来新的增长机遇。

布局大型压铸设备 自研免热合金，率先完成超大型一体化铝压铸结构件。在一体化布局上，公司自主研 发了高强韧免热处理铝合金材料，为大型一体化压铸提供材料基础。2021 年上半年公司开展“结构件一体化成 型”项目的大型压铸岛整体规划，并购置一台 6800 吨压铸设备。2022 年 1 月公司 6800 吨超大型一体化铝合金 压铸结构件试制成功，铸件浇注重量约 100Kg，实现了超大型一体化压铸技术的自主可控。公司以此为契机， 开启了 12000 吨超级智能压铸单元以及新能源汽车一体化前舱总成、一体化后地板总成和一体化电池托盘等关 键核心轻量化部件研发工作。

5.5 拓普集团：平台型零部件龙头，建立一站式解决方案

全方位产品布局，轻量化领域经验丰富。基于原有的 NVH 领域优势，拓普集团不断地进行研发投入，致 力于打造汽车减震系统、饰件系统、智能驾驶系统、底盘轻量化系统、热管理系统五大领域的产品矩阵。公司 凭借对市场变动的高敏感性与快速反应，获得大量传统与国内外新势力等主机厂订单，包括特斯拉、比亚迪、 长城、小鹏、上汽、长安等。其中，在轻量化领域，拓普逐步建立了一站式轻量化解决方案，已具备了轻合金 领域高压、真空压铸、低压、差压、挤压铸造、锻造的六大工艺，已量产的产品类型涵盖底盘系统、动力总成 结构件、电池包结构件、车身结构件以及热管理阀板等，并可为客户提供定制轻量化服务。随着新能源的超高 景气与车企的快速放量，2021 年 Q1-3 公司实现了营收 78.23 亿元、同比 81.1%，归母净利润达 7.53 亿、同比 增长 94.4%的高增长。

一体化压铸研发多管齐下，发展进程行业领先。在材料方面，拓普集团与华人运通及上海交通大学合作， 全球首家成功应用了其联合发布的 TechCast™高强韧性免热处理铝合金材料。该材料流动性高于同级别材料 15% 以上、强塑积高出 30%以上，保证了整车碰撞等性能达到更高维度。设备方面，公司签署战略协议采购 21 台套 压铸单元，包括 6 台 7200 吨、10 台 4500 吨和 5 台 2000 吨的压铸设备，用于新能源汽车超大型结构件，如前 机舱、后车体及电池壳体等产品的生产制造。2022 年 2 月拓普集团为华人运通生产的 7200 吨一体化超大压铸 后舱正式量产下线。

5.6 爱柯迪：中小件精密件铸就护城河，抓住时机加速产品转型

中小件铝压铸龙头，“产品超市”日趋完善。爱柯迪是全球布局的中小件铝压铸龙头，主要产品为雨刮系 统、传动系统、转向系统等的中小型压铸件，在 400 克以下中小件产品中的全球市占率 30%，成为铝压铸行业 细分领域的“隐形冠军”。公司业务范围覆盖美、欧、亚三大汽车工业发达的洲地区，外销营收占比持续稳定 在 65%以上，客户包括法雷奥、博世、麦格纳、电产、耐世特等国际知名汽车 Tier1 企业。此外公司持续进行 技术全面布局，在提升单车价值量的同时，并不断完善“产品超市”品类，扩大客户配套产品范围，以继续保 持公司在中小件产品市场的高渗透率。在行业整体承压的境况下，公司整体经营稳健，2021 年 Q1-3 营收 23.51 亿元，同比增长 34.92%，归母利润 2.79 亿元，同比增长 10.22%。

推进智能化工厂建设，引入大型化设备向一体化业务转型。2019 年 9 月，公司建成全国汽车产业链规模最 大的“5G 数字化工厂”，在高度自动化的物流、仓储及柔性加工制造能力的基础上，引入 5G、物联网、大数 据分析技术，大幅提升公司人均产值与产品质量。2021 年 3 月，爱柯迪智能制造科技产业园项目在宁波江北开 工建设，项目用地面积约 118 亩，预计年产铝合金汽车零部件 6500 万件。该园区拟购入 1000 吨以上压铸机 35 台，包括 4 台 4400T、2 台 6100T 和 2 台 8400 吨，体现了公司顺应新能源汽车领域的新发展趋势，大型一体化 方向拓展的具体举措。在其公布的产品方案中，车身部件规格将达到 40kg，电池系统单元产品将达到 10kg，相 较于公司现有中小件产品有大幅提升。此外，随着下游新能源汽车超景气，公司推动对新能源产品的扩充。2022 年 2 月，公司投资建设安徽工厂，拟新购全自动压铸单元、加工组装单元等设备或产线，用于制造研发新能源 汽车三电系统单元的铝合金零件和汽车结构件等，体现公司对新能源业务的加速布局。

5.7 嵘泰股份：新上市汽车转向龙头，新能源业务布局加速

新上市的汽车转向龙头，细分市场竞争优势明显。嵘泰股份于 2021 年 1 月上市，主营业务包括汽车转向系 统、传动系统、制动系统等关键系统总成的铝合金精密压铸件。公司凭借积淀已久的技术、质量、管理、服务 等综合优势，在电动助力转向器（EPS）壳体的细分领域，具有较强的竞争优势，2020 年在国内乘用车市占率 达 20%。公司拥有良好且稳定的客户群体，通过博世、采埃孚、蒂森克虏伯、威伯科、博格华纳、耐世特等国 际知名 Tier1 企业供应大众、福特、吉利、中国重汽等主机厂。

加速新能源布局，新产能落地兑现增长。为突破现有产能瓶颈，满足新增订单需求，公司通过 IPO 募集资 金于珠海新设工厂，达产后将新增年产 288 万件汽车转向系统关键零件。此外，为抓住近年新能源汽车高速发 展机遇，公司加大对新能源汽车零部件三电系统的投入和市场开发力度，预计扬州工厂在建成达产后可新增新 能源电机壳体 38 万件，以此丰富公司产品种类，实现量价齐升。并且，为进一步满足欧美客户需求并更好拓展 海外市场，公司于 2016 年建立墨西哥子公司，并于 2021 年拟投入 2.2 亿元进行扩产，预计达产后将新增 181 万件铝合金壳体的生产能力，开启公司新一轮增长。

六、投资分析

“碳中和”政策推动下，中国新能源汽车渗透率快速提升，2021 年新能源汽车渗透率高达 14.2%。随着新 能源车销量超预期以及里程焦虑凸显，汽车轻量化赛道呈现超高景气。铝压铸作为当前综合最优的轻量化方案， 在材料、设备和工艺不断取得重大突破的背景下，技术壁垒逐渐提高，向大型化、一体化逐步升级。一体化压 铸处于爆发前夜，目前渗透率较低，未来市场空间广阔。随着技术在特斯拉、造车新势力和传统车企的持续迭 代落地，行业有望快速放量。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站