盖世汽车研究院：一体化压铸推动汽车轻量化

汽车新能源研究 2023年6月6日浏览：1160

当今，汽车制造业正朝着更轻、更高效、更可持续的方向发展。在这一轻量化的趋势中，车身一体化压铸技术成为了一项引人注目的创新。通过将多个铝合金零部件整合为一个无缝结构，一体化压铸技术不仅减轻了整车重量，还提高了结构强度和安全性能。它不仅在汽车行业取得了显著的进展，而且正在改变着整个行业的制造方式和设计理念。

本报告得到的核心观点有：

当下汽车轻量化的发展推动铝合金材料需求提升，但连接工艺及结构件性能制约铝合金材料在汽车中的应用。真空高压铸造技术是铝合金车身结构件生产最优选，采用超高真空高压压铸工艺的一体化压铸，能够实现多个铝合金零件的一体化成型；

一体化压铸由于高度集成，免去了“冲焊”环节，与传统制造相比，一体化压铸在制造成本、人工成本等方面更低，同时缩短了车型的开发周期，提升了生产效率和原材料回收利用率，应用范围也从传统结构件（减震塔、前后纵梁）发展到下车体（后底板、前机舱、前底板），最后到白车身；

一体化压铸的产业链上游包含材料、设备、模具供应商，中游包括各类压铸件零部件厂商（第三方和主机厂自研），下游应用包括国内外的主机厂，上游技术壁垒主要包括以下几点：

1）材料：免热处理合金是一体化压铸的基础，有助于提高一体化压铸的良品率，从而降低成本，免热处理合金主要分为铝硅及铝镁两大系列，铝硅系列是当前主流。

2）设备：大吨位压铸机有助于压铸件结构和尺寸的进一步突破，是行业未来的发展方向。小鹏G6前后一体式铝压铸是目前行业内最先进的车身技术，最大压铸力可达12,000吨。

3）模具：一体化压铸技术对模具的尺寸、密封性等都有着较高的要求，同时开发周期长、开发成本高，行业竞争格局集中，主要包括广州型腔、宁波赛维达等公司。

特斯拉在2020年率先应用一体化压铸后底板，国内蔚来、小鹏、吉利等车企率先实现了一体化压铸的量产，国外车企将在2025年实现量产。一体化压铸工艺作为未来重要的发展趋势，企业正在加速进行布局，预计2025年国内一体化压铸件市场规模将接近300亿元，年均复合增长率达176%。

在双碳背景下，轻量化是汽车行业的发展趋势。根据相关数据显示，汽车整备质量每减少 100kg，百公里油耗可降低0.3-0.6L。《节能与新能源汽车技术路线图2.0》的发布也对汽车油耗及轻量化系数提出了严格要求。2035年对于传统能源乘用车和纯电动乘用车的轻量化系数分别相比2019年的基数下降25%和35%。

汽车轻量化的技术路径主要包括零部件轻量化、电器轻量化和车身轻量化。其中，车身轻量化主要从材料、结构、工艺三方面改进，当前的主要轻量化措施是采用轻质材料。铝合金材料具有轻质、抗拉强度高、回收性好、耐腐蚀、可塑性强、工艺相对成熟等特点，材料密度显著低于高强度钢，成本及工艺难度优于镁合金和碳纤维，是当前技术工艺下最具性价比及可行性的轻量化材料。

目前铝合金已广泛应用于转向节、控制臂、副车架、电机壳、电池盒等部件，但铝合金车身的制造工艺复杂度远超钢制车身，需要多种连接技术进行组合，大大提升了生产的难度和整车的制造成本。

铝合金零部件的主要成型工艺包含了铸造、锻造和挤压。压力铸造主要分为高压铸造、低压铸造、差压铸造等。其中，低压铸造与差压铸造多用底盘区域，而高压铸造因加工效率高，加工零部件壁厚小等特点，在车身中的运用越来越多，是未来的发展方向。真空高压铸造能有效消除高压铸造工艺下的气孔现象，同时塑形更为精准，是铝合金车身结构件生产最优选，一体化压铸采用超高真空高压压铸工艺，能够实现多个铝合金零件的一体化成型。

汽车传统制造工艺主要由“冲压、焊接、涂装、总装”四大环节组成，一体化压铸免去了“冲焊”环节，弥补了铝合金结构件在传统汽车生产工艺下的一些弊端，同时在成本、效率、精度、安全性及轻量化方面带来了更多优势。

一体化压铸从传统结构件（减震塔、前后纵梁）发展到下车体（后底板、前机舱、前底板），最后到白车身，对应单车价值量和压铸机的吨位也在持续提升。特斯拉于2016年开发出了用于一体式压铸技术的铝合金配方，2019年提出“一体铸造”技术，2020年的特斯拉电池日发布会上，马斯克称特斯拉ModelY将采用一体压铸生产车身后底板总成。目前特斯拉的一体化压铸后底板与前机舱已实现量，一体化下车体即将量产，未来向前后车身一体化+CTC方向发展。