汽车一体压铸专题分析：一体压铸方兴未艾，推动车身制造变革

（报告出品方/作者：东莞证券，黄秀瑜）

1.1 特斯拉提出一体压铸技术，推动车身制造变革

2019 年 7 月特斯拉发布新专利“汽车车架的多向车身一体化成型铸造机和相关铸造方 法”，提出了一种车架一体压铸技术和相关的铸造机器设计。2020 年，特斯拉首次将 一体压铸技术运用于 Model Y 后地板总成，特斯拉整合多个车身零部件，一次压铸成 型。一体化压铸技术具有轻量化、提高生产效率、节约生产成本等多方面优势。目前 行业处于高速发展期，未来有望拓展多个大型零部件，简化车身结构，推动车身制造 工艺变革。传统汽车车身为钣金焊接结构，制造工艺主要分为冲压、焊装、涂装、总装等四大工 艺环节。

（1）冲压：因外覆盖件涉及整车造型，主机厂的冲压车间主要负责生产高质量要求的 大型外覆盖件（侧围、发动机盖、翼子板、门外板等）。除外覆盖件外，整车厂会将 其他车身结构件、悬架结构件、座椅等内部零件由第三方零部件供应商负责制造。（2）焊装：焊装车间在接收到冲压车间的覆盖件和供应商的结构件、分总成后，将之 组装连接在一起，形成汽车的白车身总成，焊装包括焊接、铆接（钢铝搭接处使用）、 涂胶（密封胶负责密封、结构胶负责粘接）等方式。（3）涂装：涂装车间负责对焊接完成后的白车身进行防腐和喷漆处理。（4）总装：总装车间负责将电气、内外饰、动力总成等零部件组装到涂装后的白车身 之上。上述整个环节涉及上千的焊接点、数百个零部件，一般经历三轮、6 个月的匹配调试， 工艺复杂耗时。而特斯拉采用一体压铸技术替代冲压+焊装环节。压铸全称压力铸造，是一种将金属熔 液压入钢制模具内施以高压并冷却成型的一种精密铸造法。一体压铸成型几乎无需切 削，生产的零部件具备高精度、轻巧、美观等优势。但受限于钢制模具熔点，压铸工 艺主要采用铝合金、锌合金、镁合金、铜合金等低熔点基材，其中铝合金的使用占比 最高。

1.2 汽车轻量化已成趋势，一体压铸实现降本增效

汽车轻量化已成趋势。汽车轻量化是指在保持汽车的强度和安全性能不降低的前提下 尽可能地降低汽车车身质量。随着日益严苛的排放要求与新能源汽车提升续航里程的 需求，汽车轻量化成为重点发展方向。（1）节能减排政策推动：传统汽车整车重量每 降低 10%，油耗降低 6%-8%。我国在 2020 年和 2025 年燃料消耗目标值分别为 5L/100km 和 4L/100km，面对越来越严格的排放标准，主机厂加速轻量化布局。（2）电动化加速 驱动：新能源汽车对轻量化的需求更为迫切，轻量化是电动车提升续航里程的重要手 段之一，纯电动汽车整车重量每降低 10kg，续航里程可增加 2.5km。

从材料端实现轻量化。铝合金材料为压铸工艺的主要基材，具有低密度、易成型、高 强度、耐腐蚀等特点。采用铝合金替代钢材制造白车身能有效地降低车身重量，从而 实现减少油耗或电池用量等需求。奥迪最早采用全铝车身生产其 A8 系列旗舰车型，使 其白车身重量由原先 300kg 以上降至 215kg。但受限于铝合金表面高熔点氧化层及低韧 性等特点，使用冲压焊接工艺加工难度大且生产效率低，制造难度和成本远高于钢制 白车身，因而阻碍全铝车身渗透率的提升。而将铝合金熔化并压铸成型能有效解决上 述难点，使得推广铝制车身成为可能。中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车 技术路线图》中提到，未来我国将大力推进铝合金在汽车上的应用，单车用铝量具体 目标为：2020 年 190kg、2025 年 250kg、2030 年 350kg。

简化车身制造流程，提升生产效率。2020 年，特斯拉将一体压铸技术运用于 Model Y 后地板总成，将多个零件重新设计整合，一次压铸成型，使得车身零件数量比 Model 3 减少 79 个，焊点大约由 700-800 个减少到 50 个，将下车体总成重量降低 30%，制造成 本降低 40%，并实现厂内直接供货。一体化压铸工艺取代了传统车身制造过程中的冲压 焊接环节，在传统车身制造焊接环节中，零部件之间会存在缝隙，需要使用涂胶填补 缝隙起到密封防水、增加车身强度、降低钣金件之间的摩擦与振动。改用一体化压铸 后，增加零部件面积，简化了涂装环节。同时车身零部件数量大幅减少，简化造车流 程，也简化零部件供应链管理，释放主机厂产能，有效提升生产效率。同时车门及前 后两盖覆盖件也能采用压铸工艺生产，进一步降低零部件使用数量。

一体压铸降低生产成本：节约电池成本。通过车身减重来降低电池搭载量成为新能源汽车降低成本的重要手段 之一。2020 年特斯拉表示一体压铸底盘有望将车身重量减轻 10%、续航里程增加 14%。电池系统作为新能源汽车成本构成的重要组成部分，若保持续航里程不变，通过车身 减重能有效地减少单车电池搭载量，从而降低成本。原材料利用率超 95%。相较于传统冲压焊接工艺，压铸工艺能有效减少边料的产生。传 统冲压裁剪剩余边料只能按废旧金属出售，原材料利用率仅为 60%-70%。而压铸过程中 含有熔炼步骤，因而在生产流程中产生的剩余边料可进行反复熔炼，使得材料利用率 超 95%，有效降低生产成本。高自动化生产，减少人力资源投入。当压铸机运作时，先将熔融的液态铝导入压铸机 的压射机构内，压射机构将铝液推入模具内并加压成型，通过模具内的冷却系统将铝 合金零件快速冷却至固态，最后模具打开由机器臂取出零件、清除喷涂脱模剂再进行 下一个生产循环。由于生产过程中温度高、烟气多、噪声大等特点，行业一般采用自 动化生产，有效降低车间工人数量。同时由于焊接点的减少，简化了原有的焊接生产 线，进一步降低生产线的用地面积。特斯拉采用压铸工艺的生产线占地面积节省 30%， 有效降低用地成本。

1.3 特斯拉率先应用一体压铸，多家主机厂积极布局

特斯拉：Model Y 车型的一体压铸后地板已投入量产，目前在上海工厂已配备 3 台 6000T 压铸机，在美国加州和德克萨斯州工厂均配备多台大型压铸机。同时，特斯拉已 订购 8000T 压铸机用于生产其全新电动皮卡车型 Cybertruck，其 12000T 压铸机目前处 于研发过程中，未来将用于生产更大型零部件。

蔚来：2021 年 10 月，蔚来宣布成功开发可用于制造大型压铸件的免热处理材料，将会 应用在其第二代平台车型上。2021 年 12 月，蔚来在 ET5 发布会上宣布 ET5 车型将采用 一体压铸工艺。2022 年 6 月，发布 ES7 同样使用一体化铸造全铝后副车架。小鹏汽车：计划在武汉新工厂除配备常规冲压、焊接、涂装、总装车间外，还将引入 一条以上超大型压铸岛及自动化生产车间。2022 年 6 月，小鹏汽车向广东鸿图发出某 车型底盘一体化结构件产品的定点，预计将在 2023 年下半年实现量产。

高合汽车：2022 年 2 月，华人运通高合汽车与拓普集团联合宣布，国内首个基于 7200 吨巨型压铸机正向开发的一体化超大压铸车身后舱正式量产下线。沃尔沃：计划扩建其在瑞典工厂，建设新的压铸车间，并计划在新电动平台后地板总 成上采用一体化压铸工艺，预计在 2025 年实现投产。大众：计划在德国沃尔夫斯堡建设新工厂，并计划在基于大众 SSP 平台推出的 Trinity 项目上采用一体化铸造工艺制造后车身件，预计在 2026 年实现投产。

一体压铸产业链的上游企业可分为设备端制造厂，如力劲科技、伊之密、海天金属；材料端供应商，如立中集团、美国美铝、德国莱茵；模具端制造厂，如广州型腔、赛 维达。中游为压铸制造端企业，可分为第三方压铸厂，如文灿股份、拓普集团、广东 鸿图、嵘泰股份；及主机厂自制，如特斯拉、小鹏汽车。下游企业为主机厂，如特斯 拉、蔚小理、高合汽车、大众、沃尔沃等。其中，上游的设备端、材料端及中游的制 造端均拥有一定的技术壁垒及资金门槛，看好材料、设备、第三方制造端企业。

2.1 材料端：免热处理铝合金为一体压铸理想材料

受限于钢制模具的熔点，传统压铸生产采用熔点比钢低的铝、锌、铜等金属原材料。由于铝合金铸造操作过程中会出现大的晶体结构，削弱铸件的机械性能，因此铸造过 程中需对这些晶体结构进行热处理，细化晶体结构以求提高铸件机械性能。但在热处 理过程中容易导致铸件产生形变，随着压铸件的尺寸及复杂程度的提升，将会放大热 处理产生的形变缺陷，导致铸件机械性能大幅下滑、产生热裂。目前行业解决方案为 采用免热处理材料进行压铸，免热处理铝合金在抗压强度、延展率及屈服强度上满足 大尺寸及高复杂程度的一体铸件要求，能有效降低成品不良率。具备先发优势企业有望维持高竞争力。当前免热处理铝合金壁垒主要来自技术壁垒和 专利壁垒。为达到压铸工艺需求和免热处理效果，在铝合金生产过程中会加入特定比 例的硅、镁、铜、锰、铁、锌等非金属或金属元素，其中成分比例的控制、生产线路 的设定、检测方法等均需要企业长时间的实践与摸索，由此形成的技术壁垒短时间内 难以被攻克。并且，生产企业在确定其他元素的添加比例并申请专利后，后续其他企 业的研发需绕开原有专利比例，将增加研发难度从而形成专利壁垒。同时，先发企业 也会根据原有的产品进行迭代升级、降本增效，巩固原有壁垒。

在 免热处理铝合金研发领域中，当前处于海外企业主导，国内企业研发初见成效的阶段。海外较早研发投产的企业有美国铝业、德国莱茵菲尔德、加拿大麦格纳、特斯拉等零 部件供应商或主机厂。国内立中集团率先在国内完成了相关专利的注册，打破国外在 该领域的产品垄断和技术封锁。此外，上海交大材料学院、广东鸿图、蔚来等研究机 构和企业在免热处理材料上均有所突破。