一体压铸发展趋势及成长空间分析

一体压铸大趋势，打开百倍成长空间。

1.高压铸造是铝合金材料最高效的成型方法

高压铸造（压铸）是将熔化状态金属在模具内加压冷却成型的精密铸造方法。金属制 品主要采用机床铣削、钣金成型焊接、铸造三种工艺生产。其中铸造主要生产内部结构复 杂，难以用钣金成型或机床铣削不具有经济性的零件。铸造主要分为砂型铸造和特种铸造 两类，压铸属于特种铸造范畴。压铸全称高压铸造，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。压铸适合铸造结构复杂、薄壁、精度要求较高、熔 点比钢低的金属零件（铝、锌、铜等）。作为一种几乎无切削的近净成形金属热加工成型技 术，其产品具有精密、质轻、美观等诸多优点，广泛应用于汽车、家电、航空、机械等诸 多行业。

高压铸造是批量生产铝合金铸件的最高效生产方式。与采用石英砂做铸造模具的重力 铸造相比，高压铸造具有以下优势：1、模具可以反复利用；2、通过模具内的冷却系统可 以实现快速成型并实现连续生产；3、冷却中对熔融金属施加压力保证零件具备更好的应力 强度；4、金属模具内部尺寸精确，可做到精密铸造。压铸虽然高效，但因模具材料均为钢 制，因此只能制造熔点比钢低的金属。目前高压铸造行业所使用的基材主要是铝\镁\锌\铜 等合金材料，其中铝合金的应用最为广泛。钢材因熔点加高，因此只能采用每次需要破拆 石英砂模具的重力铸造，效率较低。与高压铸造相近的是低压铸造，低腰铸造同样采用可 循环的钢制模具，但低压铸造压射压力仅在 1~5MPa，远低于高压铸造的 300~600MPa 水 平。

低压铸造适合生产壁厚较厚的铸造铝\镁\锌\铜合金等材料的零件，例如汽车轮毂、皮 带轮等。虽然低压铸造设备结构简单投资相对较低，但其生产效率和零件强度低于高压铸 造，所以在产品适合采用高压铸造且需要大规模批量生产情况下，高压铸造是铝\镁合金等 铸件的最高效生产方式。

压铸岛单元包括压铸机、压铸模具和周边配套设备，其中压铸机、压铸模具是压铸生 产的核心设备。压铸机就是用于压铸零件生产的机器。压铸机相对标准化，通过安装不同 的压铸模具可实现多种形状压铸零件的生产。当压铸生产时，现将熔融的液态铝合金倒入 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人取出零件、清理喷涂脱模剂再进行下 一个循环生产。压铸生产温度高、烟气多、噪声大，业内通常采用自动化生产。压铸机周 边需要配套熔炼炉、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，上述周边设备与压铸机、压铸模具组合在一起的压铸生产单元即 为压铸岛。

减重需求促使车身采用铝合金替代钢材，压铸铝件逐渐应用于车身结构件。受制于压 铸机规格，传统压铸生产零部件尺寸通常在 600mm 以内，以汽车零部件、电机外壳、手 机机壳、消费品金属件为主。过去十年间，压铸机最大规格在锁模力 5000 吨以内，主要 用于生产商用车变速箱外壳和乘用车发动机缸体。新能源车普及和燃油车减排趋势使车身 结构件铝代钢减重需求日益增加。大众、宝马等德系厂商已逐步在白车身复杂结构处采用 压铸铝合金件替代传统钣金焊接件，压铸车身结构件尺寸逐渐增大。

2.一体铸造技术有望颠覆汽车的制造方式

一体压铸工艺是汽车制程中的颠覆性技术，压铸机有望成为汽车制造领域的核心装备。 从上世纪初焊接技术逐步成熟以来，汽车车体制造工艺均以钣金冲压+焊接为主。上世纪 70 年代以前，汽车车体焊接主要由人工作业完成。上世纪 70 年代数控技术逐步成熟，工 业机器人诞生，最早应用于汽车焊接工艺。过去 50 年间，汽车车身制造工艺始终以钣金 冲压+机器人焊接为主。本次特斯拉一体压铸技术有望使汽车车体制造工艺发生重大变革， 压铸机有望取代焊接机器人成为造车核心装备。

“一体压铸”简化车身制造工艺流程，整合供应链环节。一体压铸工艺将取代传统车 身结构件的组件冲压和焊接环节，特斯拉称其新一代全压铸底盘可减少 370 个零件，车门 和前后两盖结构件也同样可用压铸工艺，零件数量锐减，车体制造流程大幅简化。同时， 整车厂内原先复杂的机器人白车身焊接线也被大幅简化，仅需要将若干车身压铸组件和外 覆盖件组装焊接即可。车体制造管理流程和所需人力也相应降低。车身重量减轻，减少电池装机量，电池降本是钢换铝式车身材料成本增加的 6.6 倍。 特斯拉新一代一体压铸底盘有望降低 10%车重，对应续航里程增加 14%。以普通电动车电 池容量 80kwh 为例，若采用一体压铸车身减重并保持续航里程不变，则电池容量可减少约 10kwh。按照磷酸铁锂电池 pack 成本 800 元/kwh 计算，则可降低成本 8000 元。

一体压铸工艺可大幅减少涂胶工艺环节。涂胶是传统焊接白车身重要工艺部分，通常 由机器人完成涂胶工艺。因点焊使钢板间存在缝隙，传统白车身涂胶主要起到密封防水、 增加车体强度、降低钣金件间的摩擦和震动的作用。改为一体压铸车体后，零件面积大幅 增加，不再需要繁琐的涂胶环节弥补焊接钣金件间的缝隙，生产流程再次简化。压铸废品、流道等可再次熔炼，材料利用率超 90%，远高于冲压。传统冲压-焊接工 艺，通常板材利用率仅为 60%~70%，冲压剩余边料只得按废旧金属出售。而改为一体压 铸后，因压铸时可反复熔炼，因此废品、压铸流道、边料等废料可返回熔炼炉再次利用。 压铸工艺对材料利用率在 90%以上，远高于冲压工艺，再次降低生产商成本。

车身生产车间占地面积减少 30%以上。相较于 300 多台机器人组成的白车身焊接线， 一体压铸工艺采用的压铸岛占地面积更小。特斯拉采用压铸工艺的新工厂占地面积节省 35%。同时因生产流程简化，原先由零部件厂供应的组件冲压、组件焊接环节取消，相关 场地不再需要，更进一步降低全产业链的用地面积。

3.一体压铸技术带来行业百倍以上成长空间

铝高压铸造工艺已较多应用于车身结构件。铝合金铸造性能好，被广泛用于结构复杂 的零件和壳体，如发动机机体、副车架、白车身和转向节等。铝压铸件相比铸钢和铸铁件 具有密度低、比强度高等诸多优点。在同等排量的发动机中，全铝发动机相比普通发动机 能够减轻 20 公斤。在汽车白车身系统上，一个整体铸造的车身结构件，如铝制减震塔 （shock tower）或后纵梁（rear rail）等零部件，能够替代 5-10 个冲压零部件，重量更轻， 且节省了焊接成本。

铝压铸结构件成本较高，主要应用于豪华品牌车型。铝压铸结构件虽然比强度高、生 产效率高、集成优势强，但是由于铝合金成本远高于钢，且高压压铸设备价格昂贵，因此 小尺寸的铝压铸结构件成本显著高于钢冲压焊接结构件。当前应用铝压铸结构件的多为 35 万元以上的豪华品牌车型，平均单车价值不到 3000 元。以凯迪拉克 CT6 为例，车身上前 减震他、前翼子板支架、扭转盒等零件均采用铝合金高压铸造工艺生产，单车价值约为 2750 元。

压铸车身结构件行业多由乔治费歇尔、麦格纳等外资主导，国内文灿、鸿图等也有配套。海外高压铸造供应商起步早，因此产品、技术和客户覆盖上普遍领先于国内企业。从全球来看，高压铸造行业规模较大的供应商有瑞士乔治费歇尔（Georg Fischer）、加拿大卡斯马（Cosma，麦格纳旗下车身事业部）、德国德志（DGS）、日本利优比等。在压铸车 身结构件上，乔治费歇尔、卡斯马和德志等企业具有先发优势，如乔治费歇尔在铝车身结 构件真空高压压铸工艺上有超过二十年历史。麦格纳深耕铝压铸多年，铝压铸相关技术持 续领先，2022 年4月凭借 Aural 5R 铝合金（即铝压铸金）入围素有汽车界奥斯卡奖之称的PACE Pilot 创新前瞻奖决赛。国内压铸车身结构件参与者主要有文灿股份、广东鸿图和拓普集团等。

“一体压铸”技术有望快速渗透，车身结构件一体压铸具备百倍成长潜力。考虑“一 体压铸”技术对白车身生产降本带来的显著效应，我们预计全球主机厂有望快速跟进这一 技术路线。据产业调研，我们测算 2022 年一体化压铸件全球市场空间约为 22 亿元；到 2030 年，我们预计全球主机厂将都跟进这一技术趋势，乘用车一体压铸全球渗透率为 30%， 在保守情形下，预计一体压铸技术将应用于前后底板、电池盒体、前副车架、电机/电驱外 壳等部位，合计单车价值量约 1 万元，对应行业市场空间 2460 亿元，8 年 CAGR 达 80%； 中性情况下，预计电池盒盖板、中控台骨架、副车架等部件也将应用一体压铸技术，合计 单车价值量约 1.8 万元，对应市场空间 3739 亿元，8 年 CAGR 达 90%；乐观情况下，预 计 A/B/C 柱侧围、车顶及座椅骨架也将采用一体压铸技术，合计单车价值量约 2.5 万元， 对应市场空间为 4477 亿元，8 年 CAGR 达 94%。