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新能源汽车专题研究一体化压铸降本利器,模

发布时间:2023/2/21 0:43:10   
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(报告出品方/作者:广发证券,陈子坤、纪成炜、李靖)

一、一体化压铸变革制造工艺,终端加速布局

新能源汽车对减重和提效的诉求加速结构件集成度提升,一体化压铸趋势不断验证,终端布局进展超预期。从主要车企来看,特斯拉最早提出一体化压铸概念,年3月以来相关生产布局快速落地,4月柏林工厂开始配备超级压铸机,7月上海超级工厂中ModelY二期产线完成改装工作,一周时间实现日产量稳定辆以上;小鹏与广东鸿图合作持续深化;蔚来首款采用一体化压铸结构件车型ET5迎来量产,相关技术快速推广至多款SUV新车型,并引入新供应商不断迭代;长安年中启动一体化压铸项目招标,随后与尹之密开展合作;高合HiPhiZ首个白车身于今年4月正式下线,8月正式发布采用一体化超大车身后舱结构件的新车型。汽车产业变迁倒逼压铸业革新升级,一体化压铸完成从0到1的突破充分体现技术变革趋势。从产业应用层面看,超大型压铸是未来企业建立护城河的关键迭代方向,而压铸模具则是重中之重,当前国内外对超大模具设计均无足够经验可循,未来模具与铸件市场将大有可为。

(一)一体化压铸颠覆传统造车工艺,实现降本增效

1.一体化压铸颠覆传统汽车制造方式

传统车身结构件繁多,制造工序复杂,包括冲压、焊接、涂装、总装四大环节。传统白车身由-个零部件构成,焊接点位高达-个。主车场通过向零部件供应商采购冲压、压铸结构件,并将其组装连接(包括焊接、铆接、涂胶等),再与自身冲压制造的外覆盖件焊装,形成白车身总成。

压铸工艺具有生产效率高、产品壁薄的特点,更适合于铝合金车身结构件的生产。钢材结构件大都采用冲压件,而铝合金材在冲压工艺下成形性差、起皱严重,因此铝合金加工多采用压铸方式。压力铸造主要分为高压铸造(即压铸)、低压铸造、差压铸造等,其中低压铸造与差压铸造多用于发动机、底盘区域,而高压铸造由于生产效率高,产品壁厚较薄,因此是铝合金车身结构件的主流生产工艺。

一体化压铸将代替传统车身结构件冲压、焊接环节,简化生产流程。压铸技术是将液态金属在高速高压作用下射入紧缩的模具型腔内,并在保压条件下结晶凝固,形成半成品或成品的精密成型技术。而一体化压铸是通过大吨位压铸机,将多个单独、分散的铝合金零部件高度集成,再一次压铸成型为1-2个大型铝铸件的方式,省去冲压、焊接环节。

2.轻量化、集成化程度提高,生产效率大幅跃进

集成化简化流程,生产效率显著提升。一体化压铸高度集成,省去冲焊环节,简化生产流程,并且应用新型免热处理合金材料,省去热处理环节,车身结构件制造时间由传统冲焊工艺的1-2小时缩短至2-3分钟。轻量化提高续航里程。根据年特斯拉电池日公开数据,ModelY一体化压铸后地板总成零部件相对于Model3减少79个,仅用1-2个大型压铸件,机器人焊点由-个减少到50个,减重30%,未来将采用2-3个大型压铸件替换下车体总成个零部件,进一步减重10%,续航里程提高14%。减负车企自身资产负债表。一套大型自动压铸单元占地约平米,相比冲压+焊接,工厂占地面积可减少35%。

3.一体化压铸显著降低车身成本

用一体化压铸铝合金后地板,单车制造成本下降约31%。传统冲焊产线主要设备为冲压机、模具以及焊接机器人,一体化压铸主要设备为压铸机及压铸模具。综合材料成本以及制造成本,钢制冲焊后地板总成成本约为元/套,一体化压铸铝合金后地板总成成本约为元/套,总成本相近,但一体化压铸制造成本下降约31%。年产50万套后地板总成成本测算核心假设如下:1.假设钢制后地板总成重量80kg;一体化压铸全铝后地板总成重量60kg;2.假设冲压机平均冲次15SPM,压铸机生产节拍为s;3.假设冲压机和压铸机寿命为7年,冲压模具寿命为10万件,压铸模具寿命为5万件,模具每年更换。

(二)产业化落地提速,一体化压铸大势所趋

1.特斯拉引领一体化压铸,各主机厂跟进布局

(1)特斯拉引领车身制造的集成变革

特斯拉后地板一体化压铸率先量产,车身前舱一体化压铸总成开始试验。年电池日上,特斯拉首次发布ModelY一体化压铸后地板方案,用1-2个大型压铸件取代79个零部件;Q1财报交流会上表示特斯拉德州奥斯汀工厂在后地板的基础上,增加前地板(前纵梁)的一体化压铸,前后地板的零部件数量从个减少至2个,焊点数量减少了超过个。

未来向下车体总成发展,将结合CTC电池方案。年特斯拉在柏林工厂开放日上展示了特斯拉一体化压铸下车体,计划用2-3个大型压铸件取代原有的个单体零件。除前地板、后地板以外,中间部分则由CTC电池上箱体承担起中部车身底板作用。该上盖集成体的设计集成了原电池包上盖+原车身中地板。

(2)新势力携手第三方压铸厂快速跟进

蔚来携手文灿股份,ET5将采用一体化压铸后地板,ES7将采用一体化压铸后副车架。根据蔚来NIODAY公开信息,一体化压铸技术能有效降低后地板重量、增加后备箱空间、整车抗扭刚度达到3N·m/deg。同时根据文灿股份公告显示,T压铸设备已于年11月完成首次半片式后地板试制,一体化压铸后地板产品已在整车厂中完成白车身安装下线。小鹏与广东鸿图合作,加速布局一体化压铸。年1月广东鸿图6T底盘一体化结构件下线,6月获得小鹏某车型底盘一体化结构件产品定点。小鹏广东肇庆工厂主要由广东鸿图供应,武汉工厂自建一体化压铸工艺车间,将引进一套(条)以上超大型压铸岛及自动化生产线。

根据拓普集团

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