前言
随着环保法规的日益严格和新能源汽车市场的快速增长,汽车轻量化成为行业发展的关键趋势。一体化压铸技术作为轻量化的重要组成部分,正逐渐被全球汽车制造商所采纳。特斯拉等领先企业的创新实践,不仅推动了铝合金材料和压铸工艺的革新,也提升了生产效率和成本效益。然而,一体化压铸行业的高技术门槛和资金投入要求,为新进入者带来了显著的挑战。
一、汽车轻量化发展情况
汽车轻量化技术在环保法规的推动下,正受到全球汽车制造商的广泛关注。2022年,全球汽车轻量化行业市场规模达到约1566.78亿美元,而中国市场规模约为3618.68亿元。轻量化技术通过采用新材料如碳纤维和铝合金,不仅减轻了汽车重量,还提高了安全性能和能源效率。中国作为全球最大的电动汽车市场之一,电动汽车制造商依赖轻量化技术来提升电池续航里程并降低成本。政府的政策支持进一步推动了轻量化技术的发展。随着材料科技的进步和成本的降低,轻量化技术的应用前景广阔。
在供给端,一体化压铸技术突破了铝合金连接工艺的限制,显著加快了汽车轻量化的进程。一体化压铸通过一次高压压铸成型,合并了冲压和焊装环节,简化了生产流程并提高了生产效率。这种技术的应用有望在特斯拉的示范作用下,被其他主机厂不断引进,从而加速铝合金在汽车轻量化中的应用。铝合金因其优越的性能和成熟的工艺,成为中短期内具有大规模使用可能性的材料。随着一体化压铸技术的引入,铝合金在汽车制造中的应用将更加广泛,进一步推动汽车轻量化的进程。
二、全球一体化压铸发展情况
(一)行业发展现状
中投产业研究院发布的《2025-2029年中国一体化压铸行业深度调研及投资前景预测报告》指出,截至2023年底,全球28家主要汽车厂商已布局一体化压铸技术。特斯拉、小鹏等7家厂商已在量产车型中应用大型一体化压铸车身结构件。欧系和日系(合资)车企多数处于设计、模具开发及试制阶段,但欧系车企在实际行动上快于日系,预计将更快推出一体化压铸应用车型。一体化压铸产品主要应用于后地板、前舱和电池托盘,其中后地板因较低的碰撞受损概率和要求,成为众多厂商优先应用的对象。
图表:车企布局进展及动态
资料来源:中投产业研究院
(二)典型企业布局
特斯拉在一体化压铸技术的布局上展现了其创新和领导力。特斯拉的一体化压铸技术不仅在后地板得到应用,还计划将这一技术扩展到前地板和电池托盘等更多部件。这种技术的应用有望进一步推动汽车制造工艺的革新,提高生产效率,降低成本,同时为消费者提供更轻量化、性能更优的电动汽车。
2019年7月,特斯拉发布了“汽车车架的多向车身一体成型铸造机和相关铸造方法”的专利,标志着其在一体化压铸技术领域的初步探索。随后在2020年9月的电池日发布会上,特斯拉宣布Model Y将采用一体式压铸后地板总成,这一技术的应用显著减少了部件数量和焊点,同时大幅缩短了制造时间并降低了成本。特斯拉的一体化压铸技术发展迅速,2021年5月,一体化压铸前机舱正式下线,这标志着产业化进程的进一步推进。
特斯拉通过一体化压铸技术的应用,不仅提高了生产效率,还实现了成本的显著降低,同时也为汽车轻量化和性能提升做出了贡献。特斯拉的一体化压铸技术是其在汽车制造领域创新的体现,通过不断的技术突破和应用,特斯拉正在引领汽车行业向更高效、更环保的方向发展。
图表:特斯拉一体化压铸技术进展梳理
资料来源:中投产业研究院
三、中国一体化压铸发展情况
中投产业研究院发布的《2025-2029年中国一体化压铸行业深度调研及投资前景预测报告》指出,一体化压铸行业具有较高的市场准入门槛,这主要由于新设备投入成本高昂、免热处理材料技术要求高以及后期维护成本较高。此外,作为一项新兴工业技术,一体化压铸的发展时间尚短,因此行业内尚未形成具有明显优势的龙头企业。在中国,一体化压铸行业目前分为三个竞争层次:第一层次包括拓普集团、文灿股份、广东鸿图等领先的压铸企业和整车制造商;第二层次为具有一定规模的压铸企业和整车制造商;第三层次则是规模较小的压铸企业和整车制造商。
图表:压铸厂商一体化压铸布局
资料来源:中投产业研究院
四、一体化压铸行业进入壁垒
一体化压铸行业存在显著的进入壁垒,这些壁垒包括材料、设备、模具和生产经验等方面。
材料壁垒:免热处理铝合金是一体化压铸的关键材料,其材料配方和专利构成了核心竞争壁垒。这种合金的设计需要精确控制硅、镁、铁、铜、锰、锌等元素的含量和配比,以满足一体化压铸件的高性能要求。材料的专利保护为已掌握配方和专利的企业提供了市场优势,同时也为新进入者设置了较高的技术门槛。
设备壁垒:一体化压铸对压铸设备的锁模力提出了更高的要求。大型压铸机需要提供足够的锁模力以确保合金溶液注入模具时模具不被撑开。压铸机的锁模力每提升500吨一般需要1-2年,且压铸设备需主机厂与压铸商定制开发,这导致了较高的定制开发技术壁垒。此外,压铸岛的设立需要较高的资金储备,包括压铸机、模具、其他周边配合设备的投入,以及较高的研发成本。
模具壁垒:压铸模具的可靠性对于压铸件的良品率至关重要。模具的质量决定了铸件的形状和尺寸公差级别,浇注系统决定了金属液的填充情况,而模具的强度限制则决定了最大压射比压等。随着压铸模具的不断升级,模具的制造难度也在逐渐增加,技术难度随着精度的提高而增大。
生产经验壁垒:实际压铸过程面临复杂多变的作业环境,模拟仿真分析或有效补充第三方压铸厂的工艺know-how能力。压铸前的仿真模拟分析可预测压铸过程中可能发生的缺陷,并对工艺设计做出相应改良措施,有望提高产品良品率、加快生产节拍。具备强大软件分析能力的压铸厂可结合模拟仿真结果与实际工艺经验,快速补充行业know-how短板,调整到相对最优的工艺参数。
这些壁垒共同构成了一体化压铸行业的高进入门槛,保护了先发企业的利益,并为后来者设置了挑战。