汽车一体化压铸产业迎大爆发

发布时间:2023年02月27日

来源:中国汽车报网

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2月14日,特斯拉股价在美股市场站上近期高位,达到209.25美元(目前1美元约合6.85元人民币),相比今年1月已经翻倍,总市值达到6621亿美元。作为“车身一体化压铸”概念龙头股之一,特斯拉近期股价持续拉升与该概念的爆发直接相关。
  实际上,自特斯拉2020年起采用车身一体化压铸工艺以来,越来越多的车企都开始入局。近日,沃尔沃汽车宣布,已选择瑞士供应商布勒提供一体化压铸技术。与此同时,大众、奔驰等跨国车企,以及蔚来、小鹏、极氪等国内造车新势力企业也纷纷开启一体化压铸技术研发和应用,并在整个产业链上掀起一波新热潮。正因为此,不仅美股相关概念爆发,国内A股一体化压铸概念板块也在春节后持续走强。
  车企热捧一体化压铸技术
  近日,特斯拉从意大利IDRA公司订制的3台9000吨级Giga Press一体化压铸机已抵达特斯拉美国得州奥斯汀工厂,将用于生产特斯拉Cybertruck电动皮卡。据悉,特斯拉于2020年在其美国加州弗里蒙特工厂投入运营了第一台Giga Press(6000吨级),用来生产Model Y的一体化压铸件。
  在欧洲,沃尔沃从布勒采购的两台Carat 840型8400吨级一体化压铸机,也在同一时间落户沃尔沃瑞典哥德堡托斯兰达工厂,成为其最新的“秘密武器”。据悉,这家工厂于1964年4月投产,是沃尔沃历史最长的工厂之一。按照沃尔沃2030年全面电动化的目标,该工厂正投资9.5亿美元进行电动化转型,为生产沃尔沃下一代纯电动车型做准备。此外,大众、奔驰等跨国车企也纷纷押注一体化压铸技术。
  在国内,造车新势力也在积极推进一体化压铸技术的落地。“目前,国内已经有多家造车新势力开始使用这一工艺制造部分一体化压铸件。”中南大学交通运输研究中心研究员时蔚然向《中国汽车报》记者介绍,国产特斯拉Model Y已经在上海工厂量产了一体化后底板,特斯拉2022年在美国得州工厂量产了一体化前舱+后底板,今年还将量产Cybertruck的一体化压铸前后底板。而在今年3月1日的投资者活动日上,特斯拉可能还会发布更为激进的一体化压铸方案。
  华东新材料技术研究院研究员林澍文告诉《中国汽车报》记者,去年2月,高合汽车使用7200吨级一体化压铸机量产了一体化超大压铸车身后舱;去年5月上市的蔚来ET5后底板也采用了一体化压铸技术。此外,小鹏汽车、极氪等品牌的新车都使用了部分一体化压铸件。从长远来看,一体化压铸代表着汽车制造工艺的迭代升级,能帮助汽车制造实现更好效益和更高效率的结合。
  降本增效才有底气“官降”
  一体化压铸之所以在全球范围内受到车企热捧,根本原因在于其能带来诸多利好。
  “一体化压铸具备生产效率、制造成本、材料回收等多方面优势,有望颠覆传统汽车制造工艺。”时蔚然表示,在提高生产效率方面,一体化压铸将传统的冲压+焊接简化为一步,直接将原材料一次压铸成较大的车身结构件,代替了原先将原材料冲压成较小的结构组件,再焊接成较大车身结构件的过程,极大地缩短了生产周期,在成本、效率、质量等众多方面表现优异。
  例如,特斯拉Model Y就是采用一体化压铸的“车身前底板+一体化CTC电池包上盖与车身中地板+车身后地板”3个大型压铸件,代替了原先同部分由370个零部件组成的车体总成。实际生产中,一个压铸件可替代70~100个零部件,焊点也由约700~800个减少到50个。同时,一个压铸件的加工时间仅为80~90秒,每小时能完成40~45个铸件,一天能生产1000个铸件;而传统工艺冲压焊接成一个部件至少需要2个小时,一体化压铸的生产效率明显更高。在汽车制造业,平均每个焊装车间一般要配备200~300名技术工人;采用一体化压铸技术后,人数能缩减到原来的1/10。
  一体化压铸技术的优势,还体现在多个方面。“一体化压铸是新材料和新工艺的结合,对于汽车的轻量化、降低汽车制造成本及提升电动汽车续驶里程有实际意义。”林澍文表示,从材料上看,一体化压铸通常使用的是免热处理铝合金材料,替代了很多钢材料的零部件。经过测算,当铝合金用量达到250千克时,相当于减少了500千克的汽车用钢量。传统工艺的白车身用料复杂多样,包括钢、铝合金、碳纤维材料等,回收利用困难;一体压铸车身只使用一种材料,回收利用率高达95%以上。总的来说,一体化压铸可以减轻10%~30%的车身重量。而汽车每减重10%,燃油车油耗可减少约3.3%,尾气排放可减少5%~6%;纯电动车耗电量减少约6.3%。
  一体化压铸带来的成本优势,不仅为车企所看重,也能给消费者带来实实在在的好处。“一体化压铸能够降低造车的总体成本,有利于制造环节的成本控制。”招商证券分析师杨永年向《中国汽车报》记者介绍,以特斯拉为例,采用一体化压铸工艺后,工厂占地面积可减少30%,相关自动化生产线的人力成本节省了20%,Model Y后底板生产成本降低了40%。目前,特斯拉实现了Model Y一体化压铸后底板及前舱,未来有望实现整个车身的一体化压铸。一体化压铸效率高、成本低的优势,也是特斯拉近来多次官宣降价的底气。
  产业链布局全面铺开
  除了车企,一体化压铸也带动相关产业链持续升温,产业链企业都在积极布局,这对于加快相关技术的演进速度,提升压铸产品本身的质量,降低市场价格等都有推动作用。
  “目前,一体化压铸机的产业链竞争正在加剧,国内也有多家设备供应商能为国内外车企提供良好的技术支持。”杨永年表示,现在车企使用的一体化压铸机大多为6000吨级,而特斯拉已经采用了9000吨级,特斯拉的独家供应商意大利IDRA公司,2008年被中国力劲集团收购。目前,力劲集团已研制出1.2万吨级世界领先的一体化压铸机。截至目前,力劲科技在全球压铸机市场的占有率超过40%,是大吨位一体化压铸机龙头企业。此外,宁波海天和伊之密也是国内较有规模的一体化压铸机供应商。
  林澍文介绍,一体化压铸产业链大致可以分为设备、材料与工艺三部分。材料上,除了特斯拉已申请专利的“用于结构部件的压铸铝合金”,以及高合汽车与上海交大合作研制的Tech Cast超大铸件用低碳铝合金材料,蔚来汽车也成功验证了EZCAST系列高强韧铸造铝合金在大型结构件上的应用。据悉,蔚来汽车使用的该材料由美国铝业公司在上世纪90年代开发,并成功应用于奥迪A8的全铝车身结构件上,由帅翼驰新材料集团在国内独家代理。同时,德国莱茵菲尔德、立中集团等均在开发和推广免热处理铝合金材料。在工艺上,拓普集团、文灿股份和泉峰汽车等都是相关技术较为成熟的企业。
  “在国内,造车新势力对于一体化压铸工艺的接受和适应更快。”中信证券分析师路海波在接受《中国汽车报》记者采访时表示,在一体化压铸件方面,基本上有车企自建和供应商提供两种方式。其中,蔚来汽车的铸件由南通雄邦和重庆美利信2家供应商提供;小鹏汽车肇庆工厂采购的是广东鸿图提供的一体化压铸零部件,小鹏汽车武汉工厂则是自建压铸车间,自己生产一体化压铸件;小米汽车近日也发布了“大型压铸零件高精度机加工中心”供应商招募公告,表明小米电动汽车也将采用一体化压铸制造工艺。
  维修成本转嫁难题待解
  虽然一体化压铸技术能给车企带来诸多利好,但对于消费者来说并非“十全十美”。“如果发生碰撞等交通事故,在车体受损的情况下,是否需要更换整个一体化压铸件?这样一来,维修费用岂不是很高?”消费者高先生提出的疑问,的确是目前采用一体化铸造的汽车面临的现实难题。
  “的确如此,一旦发生碰撞情况下造成一体化压铸成型的部件损坏,就只能将其整个替换,这导致维修成本偏高。”路海波表示,曾经出现过这样的案例,售价28万元的特斯拉Model Y,倒车时不小心撞到墙上后,一体化压铸的后底板受损,维修费用需要20万元。这是因为其后底板是铝合金铸造,不像传统的钣金工艺很容易修复,而是需要整体更换,维修费用自然就高了,这也是当前一体化压铸件存在的一个问题。显然,不能将维修的高成本全部转嫁给消费者。
  车企方面也面临着采用新工艺的难题。“一体化压铸设备成本较高,是该技术目前难以在业内推广普及的主要原因之一。”杨永年表示,按照造价估计,9000吨级压铸机单价约为8000万元,如此高的成本,目前并不是每家车企都愿意承担的。不过,这一矛盾会随着一体化压铸技术的广泛应用而烟消云散,因为压铸机产量增加了,成本自然就会降下来。
  “任何一项新技术的诞生都会带来新的问题,技术的完善需要在演进过程中多维度、多层面来解决。”时蔚然认为,一体化压铸带来的一些现实问题,就像是技术进步过程中“成长中的烦恼”,随着技术加速演进以及相关售后服务的完善,这些难题终将会被破解。