節能減排推動一體成形壓鑄需求

 雙碳背景下, 輕量化是汽車行業發展的大趨勢. 根據國際鋁業協會的相關數據, 對於燃油車, 汽車重量每降低100kg, 每百公里可節省約 0.6L燃油, 減排 800-900g 的 CO2;  純電動汽車整車重量若降低 10kg, 續駛里程則可增加  2.5km.

在汽車輕量化在材料及成形工藝上主要有三種技術路線: 1) 高強度鋼及其成型技術; 2) 鋁, 鎂合金及其成型技術; 3) 非金屬材料及其成型技術. 鋁合金綜合性價比突出, 是汽車輕量化的首選材料, 一體化壓鑄的應用有助於輕量化的實現, 特斯拉 Model Y 後地板總成採用後重量降低了 30%.

傳統的汽車制造流程主要包含沖壓, 焊裝, 塗裝, 總裝四大工藝. 其中沖壓是對板料施加壓力進行塑性或分離加工得到沖壓件; 焊裝是將沖壓件通過焊接等方式形成車身總成; 塗裝是對車身進行噴塗得到防腐, 美觀的塗層; 總裝將發動機等零部件裝配到車身上生產出整車. 

一體化壓鑄顛覆傳統汽車制造方式. 傳統車身由 300-500個零部件構成, 焊接點位高達 4000-6000個. 主車廠通過向零部件供應商採購沖壓, 壓鑄結構件, 並將其組裝連接 (包括焊接, 鉚接, 塗膠等), 再與自身沖壓制造的外覆蓋件焊裝, 形成車身總成.

壓鑄工藝具有生產效率高, 產品壁薄的特點, 更適合於鋁合金車身結構件的生產. 鋼材結構件大都採用沖壓件, 而鋁合金材在沖壓工藝下成形性差, 起皺嚴重, 因此鋁合金加工多採用壓鑄方式. 壓力鑄造主要分為高壓鑄造 (即壓鑄), 低壓鑄造, 差壓鑄造等.

一體化壓鑄通過集成化制造的方式實現多個零部件的一次性成型, 可替代傳統汽車制造中的沖焊環節, 彌補了鋁合金結構件在傳統汽車生產工藝下的諸多弊端 (鋁合金車身在焊接過程中存一定質量隱患), 是未來汽車提升用鋁量, 追逐輕量化的絕佳選擇.

2020 馬斯克宣布特斯拉 Model Y 採用一體式壓鑄後地板總成, 開啟了一體化壓鑄先河, 相比之下後地板的零件數量比 Model 3 減少 79 個, 焊點由大約 700-800 個減少至 50 個, 下車體總成重量降低 30%, 制造成本降低 40%, 制造時間由傳統工藝的 1-2 小時縮減至 3-5 分鐘!

人力成本下降: 在一體化壓鑄下, 車身焊接點大量減少, 對於焊接技術工人的需求下降. 目前中國主流焊裝工廠通常配備 200-300 個工人, 採用一體壓鑄技術後, 所需的技術工人至少可縮減到原來的十分之一. 超大型壓鑄機更可以同時降低生產成本與土地成本.

目前特斯拉已將自研的免加熱鋁合金材料申請專利, 在一體化壓鑄材料端建立起深厚護城河. 特斯拉用於一體化後底板生產的壓鑄機為 IDRA 生產的 Giga Press, 該壓鑄機長 19.5 米, 高 5.3 米, 重量為 410 噸, 最大鎖模力達 6000T 以上.

目前市場上擁有免加熱合金材料技術的廠商較少, 主要供應份額由美國鋁業與德國萊茵菲爾德占據. 力勁科技 (0558.HK) 則是全球最大的壓鑄機制造商之一 (併購義大利 IDRA).  媒體報導台灣的 "鴻準" 具備鋁合金壓鑄技術, 並成功打進 BMW 供應鏈.  "乙盛" 機構件則打入特斯拉供應鏈.