铝型材产业研究展望：汽车轻量化已成趋势一体化压铸优势显著

—一新能源产业研究系列 (九)

姓名：王浩 (分析师)

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姓名：李嘉琪 (研究助理)

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摘要

行业梳理：轻量化背景下，一体化压铸成为有效解决方案

轻量化是降低油耗提高续航的关键，一体化压铸有效降低车重。

汽车自重对碳排放总量有巨大影响，汽车轻量化是解决节能环保与市场需求空间的矛盾关键。

汽车重量每下降10%，油耗下降6-8%，每使用1kg铝，可使轿车寿命期减少20kg尾气排放。现阶段我国轻量化铝型材大多用于高端车型，随着一体化压铸技术成熟，我国铝型材市场存在较大空间。

铝合金车身结构件性能高，占据压铸件主导地位。免热铝合金是一体化压铸的最佳材料，兼顾性能与成本优势。

优势对比：一体化压铸降本增效优势明显

一体化压铸颠覆了颠覆了传统汽车冲压和焊接工艺，降本20%-40%。与传统汽车制造相比，一体化压铸大量节省了制造成本、生产线成本、人力成本和缩短了车型开发周期，并极大地提高了生产效率和原材料回收利用率，将造车精度级别提高至微米级别。

免热处理铝合金是一体化压铸的关键技术。上游由免热处理铝合金材料、压铸机和压铸模具组成。中国压铸机厂商起步晚，整体技术稍弱，且大型压铸机占比较少，但产品性价比高。中游为第三方压铸厂和自建产线的整车厂。该环节竞争十分激烈，少数具有核心优势的铝铸件供应商占据大部分中高端车型的配套市场。下游直接对接主机厂。

预计一体化压铸零部件将按照后底板、前机舱、前底板、下车身总成和白车身的顺序逐步实现量产。

风险提示

（1）新能源车场景落地不及预期；（2）政策变动；（3）产品研发不及预期等。

目录/CONTENTS

01行业梳理：轻量化背景下，一体化压铸成为有效解决方案
02优势对比：一体化压铸降本增效优势明显
03风险提示

01 行业梳理：轻量化背景下，一体化压铸成为有效解决方案

轻量化是降低油耗提高续航的关键，一体化压铸有效降低车重行业背景

□汽车轻量化是降低传统能源车油耗和提高新能源车续航里程的关键。各国纷纷出台节能减排政策，推动各车厂采取更多的应对措施。据中汽协，单靠对发动机、减速器或混合技术来降低燃料消耗水平，无法达到预定的燃油汽车降能耗目标，而燃油汽车车重降低10%水平能带来5-8%的能耗减少及10%左右的排放量减少。新能源汽车车重降低10%，对应续航里程可增加5-10%，相应可节约15-20%的电池成本以及20%的日常损耗成本。中国新能源车轻量化市场规模持续增长，并有望于未来5年持续保持增长。

□汽车重量每下降10%，油耗下降6-8%，每使用1kg铝，可使轿车寿命期减少20kg尾气排放。双碳背景下，2020年《节能与新能源汽车技术路线图2.0》政策出台，要求2035年燃油乘用车/纯电动乘用车轻量化系数分别下降25%、35%。材料方面，据《节能与新能源技术路线图》规划，2025年铝合金单车用量将达到250kg，而2020年用量约为129kg/辆，5年车均用量增长接近1倍。

图：汽车轻量化系数距规划仍有较大下降空间

图：2035年我国单车用铝量超过350kg

02 轻量化背景下，一体化压铸成为有效解决方案行业背景

□汽车自重对碳排放总量有巨大影响，汽车轻量化是解决节能环保与市场需求空间的矛盾关键。现阶段我国轻量化铝型材大多用于高端车型，随着一体化压铸技术成熟，我国铝型材市场存在较大空间。

□根据中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图》，到2030年，中国汽车应实现减重40%。一体化压铸作为重要的工艺手段，成为汽车轻量化的发展趋势。据特斯拉披露数据，ModeIY后底板采用一体化压铸工艺后，可将下车体总成重量降低10%，并增加了14%的续航。此外，特斯拉仍大力研发用2-3个压铸件替换超300余个零部件组成的下车身总成，一体化压铸工艺将有望逐步取代传统焊接工艺。

图：全球碳排放21%来自汽车，其中60%用于负荷汽车自重

图：中国新能源车轻量化市场规模（亿元）

铝合金车身结构件性能高，占据压铸件主导地位行业梳理

□ 铝合金车身结构件性能要求高，压铸件占据主导地位。汽车关键结构件对合金材料性能要求高。汽车结构件是指在车身上起到主要支撑及承载作用的构件，作为车身关键部件通常具有尺寸大、壁薄、结构复杂等特征。大型关键结构件在服役过程中往往承受持续、交变的载荷，且与汽车安全性密切相关。

□汽车用铝合金包括变形铝合金、铸造铝合金，其中铸造铝合金占据主导，占汽车用铝量的80%左右。目前汽车用铝合金材料中55.1%的使用高压压铸生产，25.7%的为普通铸造，8.9%的为轧制，8.6%为挤压，1.7%为锻造。

图：高压压铸在汽车用铝合金中的应用比例高达55%

图：车身典型结构件

只有铝合金车身结构件能够同时满足三种性能要求

图：铝合金车身结构件能满足性能及一体化压铸要求

免热铝合金是一体化压铸的最佳材料，兼顾性能与成本优势

□传统压铸件需热处理、矫形，一体化压铸下尺寸精度与成本难以兼顾。传统压铸结构件需热处理、矫形，一体化压铸下部件形变大难以应用。对于汽车真空压铸结构件，热处理过程会导致压铸件出现变形与表面起泡的问题，特别是随着压铸件的不断大型化，后续整形难度以及报废率将大幅提升。

□免热铝合金为一体压铸最佳材料，兼顾性能与成本优势。免热铝合金材料性能好：（1）直接在铸态下就能获得要求的合金组织和力学性能；（2）其特殊的合金配方，在完成压铸成型后无需热处理即可获得理想的机械性能；（3）可避免在热处理（高温固溶+时效处理）过程中造成的工件变形。免热铝合金成本低：（1）因省去热处理工序，可降低零件制造成本；（2）产品的良品率提高；（3）“双碳目标”下符合节能减排等。

图：免热处理合金的独特性能

图：不同车身结构件对应不同铝合金成型工艺

02 优势对比：一体化压铸降本增效优势明显

01 一体化压铸是颠覆性技术，大量节省成本

行业梳理

□一体化压铸颠覆了颠覆了传统汽车冲压和焊接工艺，降本20%-40%。2019年特斯拉首次提出一体化压铸概念，并于2020年成功应用在ModelY上，以单个大型铝铸件替代十几个小型零部件，相当于覆盖了冲压和焊接两个步骤，相比传统汽车制造工艺，一体化压铸技术可减少约79个部件，制造成本下降20%-40%。

□与传统汽车制造相比，一体化压铸大量节省了制造成本、生产线成本、人力成本和缩短了车型开发周期，并极大地提高了生产效率和原材料回收利用率，将造车精度级别提高至微米级别。上游由免热处理铝合金材料、压铸机和压铸模具组成。免热处理铝合金是一体化压铸的关键技术。中国压铸机厂商起步晚，整体技术稍弱，且大型压铸机占比较少，但产品性价比高。中游为第三方压铸厂和自建产线的整车厂。该环节竞争十分激烈，少数具有核心优势的铝铸件供应商占据大部分中高端车型的配套市场。下游直接对接主机厂。

□预计一体化压铸零部件将按照气板压前想艘工前底板、下车身总成和白车身的
图：一体化压铸颠覆了传统工艺

02 优势：生产成本优势

行业现状

□与传统“冲焊”工艺相比，一体化压铸技术的优势主要体现在生产成本、生产效率、造车精度、安全性能、轻量化效果五个方面。

□一体化压铸下的铝合金车身重量约为200-250kg，预计同级别传统钢铝混合车身的重量在280kg左右，尽管铝合金材料单价高于钢材单价，但考虑到一体化全铝车身用料更少，且具有材料利用率与回收率优势，一体化铝合金车身的全周期综合材料成本将低于传统“冲焊”工艺全铝车身及大部分钢铝混合车身。

图：生产成本优势体现在人力成本、工厂面积、原材料回收率、制造成本等

人力成本

减少10%

一体化压铸：

·最多20-30名技术工人传统汽车：

·每个焊接车间200-300名生产线工人

工厂面积

减少30%

一体化压铸：

·生产线减少

一台压铸机仅占100平方米，整体需要3-5台压铸机

传统汽车：

·模具、机械臂、夹具、组装零部件等需要不同的生产线

原材料回收利用率

一体化压铸：

·只使用一种材料

·全铝车身材料回收率达95%+传统汽车：

提高25%

·用料复杂，报废后白车身只能作为炼钢炼铝的原材料

·原材料回收利用率<70%

制造成本

减少40%

一体化压铸：

·后底板零部件1-2个

·焊接点50个传统汽车：

·后底板零部件70+

·焊接点700-800个

02 优势：生产效率优势

行业现状

□生产效率优势：工艺流程大幅简化，车型开发速度加快。

□冲焊与热处理工作量减少：在传统车身制造中，需要进行单独制造的零部件达500余种，涉及的冲压及焊接工序繁多，而一体化压铸技术将其大幅简化，工作量大幅下降。

□ 省去大量涂胶工艺环节：在传统汽车制造中，点焊钢板间存在缝隙，需通过涂胶工艺实现密封防水、增加车体强度、降低钣金件间的摩擦和震动等效果。改为一体压铸车体后，零件成型后即为总成，不再需要繁琐的涂胶流程，生产工序再次简化。

□车型开发周期缩短：在传统车身制造中，零部件为做到精度固化，通常需经过MB1、MB2、MB3三轮匹配调试，总耗时近6个月，而一体化压铸技术凭借零部件数量的减少，可将MB匹配中车身所需要的周期缩短至1-2轮，节省匹配时间3-4个月。

图：电化学储能快速增长

生产效率

一体化压铸：

一次压铸时间仅80-90秒，每小时完成40-45个铸件

提高79倍

·新的合金材料，几乎不需再进行机加工

传统汽车：

·冲压焊接一个零部件至少2小时

·可能需要再进行机加工

车型开发周期

缩短1/3

一体化压铸：

·零部件减少，物流简化 &匹配难度降低

·开发周期仅1-2个月传统汽车：

·零部件多，匹配管控耗时长

·开发周期长达6个月

02 优势：造车精度高、安全性提升、符合轻量化趋势行业现状

□造车精度优势：精度可达微米级别，利于自动驾驶技术开发。一体化压铸技术可将车身匹配的尺寸链缩短至2到3环，尺寸链环越少，车身精度的影响因素越少，车身精度就越可控，预计在数控加工技术的加持下，一体化压铸车身的精度可达到微米级别。在自动驾驶领域，车辆需通过激光雷达、毫米波雷达、高清摄像头等高精度测量仪器实现对路况的探测和感知，为保证测量的准确性，测量仪器的偏航角、俯仰角、滚转角均需要严格把控。一体化压铸技术的高精度优势可以将车身对测量仪器安装的影响因素降到最低，利于自动驾驶技术开发。

□安全性优势：解决铝合金焊接点强度难题，更易实现最优工程学结构。一体化压铸技术以压铸成型替代了焊接工艺，避免了铝合金焊接易出现的热影响区强度下降问题，提升了连接强度。此外，设计一体化压铸件时无需考虑安装孔的大小及位置，更易实现最优的工程学结构，进而赋予车身更强的抗冲击能力。

□轻量化优势：车身用铝量提升，最大减重可达150kg-200kg。根据建约车评数据，传统钢制车身重量在350kg-450kg，而一体化压铸车身的原材料为铝合金，车身重量约为200-250kg，，更具轻量化优势。

图：一体化程度由低到高

Model3 铝车身冲压+焊接工艺

零件数量

370个

ModelY体化压铸后地板

重量

171个 (减少199个)

连接点数

整车约5000个

单车价值量

诚信·责任·亲和·专业

数据来源：公司公告，特斯拉财报，国泰君安证券研究

700-800个

制造成本降低40%

后地板2000-3000元，制造时间1-2小时

体化压铸应用拓展（已实现后地板+前地板，未来向CTc电池包上盖+车身中地板）

2-3个大型铝铸件

较传统下降10%-20% (后地板)

50个

每kWh电池成本降低7%后地板/前地板2000-3000元，制造时间3-5minCTC电池包上盖和车身中地板3000元

下载日志已记录，仅供内部参考，股票报告网

03风险提示

□新能源车场景落地不及预期，政策变动，产品研发不及预期等。

□新能源车场景落地或不及预期。受疫情或宏观因素影响，且行业已过高速增长期，处于1-N的中高速增长期，新能源车及CTC电池装机或销量不及预期。

□全球地缘政治因素等或导致政策变动风险。或因宏观环境导致政策方面有所限制，影响产业链产品供应或研发等。

□产业产品研发或不及预期。新能源产业中诸多新技术，技术落地或不及预期，落地过程中或产生新的难题，影响产品研发进度。

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摘要

行业梳理：轻量化背景下，一体化压铸成为有效解决方案

优势对比：一体化压铸降本增效优势明显

风险提示

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01 行业梳理：轻量化背景下，一体化压铸成为有效解决方案

轻量化是降低油耗提高续航的关键，一体化压铸有效降低车重行业背景

02 轻量化背景下，一体化压铸成为有效解决方案行业背景

铝合金车身结构件性能高，占据压铸件主导地位行业梳理

免热铝合金是一体化压铸的最佳材料，兼顾性能与成本优势

02 优势对比：一体化压铸降本增效优势明显

01

一体化压铸是颠覆性技术，大量节省成本

02

优势：生产成本优势

行业现状

□与传统“冲焊”工艺相比，一体化压铸技术的优势主要体现在生产成本、生产效率、造车精度、安全性能、轻量化效果五个方面。

图：生产成本优势体现在人力成本、工厂面积、原材料回收率、制造成本等

人力成本

减少10%

一体化压铸：

工厂面积

减少30%

一体化压铸：

传统汽车：

原材料回收利用率

一体化压铸：

提高25%

制造成本

减少40%

一体化压铸：

02

优势：生产效率优势

一体化压铸：

提高79倍

一体化压铸：

02

优势：造车精度高、安全性提升、符合轻量化趋势行业现状

Model3 铝车身冲压+焊接工艺

ModelY体化压铸后地板

体化压铸应用拓展（已实现后地板+前地板，未来向CTc电池包上盖+车身中地板）

03风险提示

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铝型材产业研究展望：汽车轻量化已成趋势一体化压铸优势显著

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