一体化压铸行业轻量化分析

一体化压铸行业轻量化分析 一、 一体化压铸行业轻量化 轻量化是一种有效的节能减排技术，全球汽车行业的节能减排政策逐渐趋严，油耗、排放标准不断提高。轻量化技术作为一种重要的汽车节能减排途径，在满足汽车安全性和成本控制的条件下实现汽车减重。同时，降低车重可以减少动力系统载荷，提高汽车动力性能，降低刹车距离，提高驾驶稳定性。有研究表明，汽车每减重10%，在节能方面，汽油车油耗可以下降约3.3%、纯电动车电耗下降约6.3%；在减排方面，尾气排放量可降低5%~6%；在安全性方面，制动距离缩短约5%，转向力减少6%。此外，轻量化有利于新能源车的成本控制。燃油车常见的4缸、6缸发动机平均重量在75-250kg（165-550磅），变速箱平均重量在45-181kg（100-400磅）。而新能源车尤其是纯电动车中电池包自重大，导致整车重量高于同级别燃油车。以特斯拉Model3为例，续航556km，整车整备质量1761kg，其中60kWh的动力电池包重量达到480kg，假设电池包度电成本800元，则电池成本达到4.8万元，轻量化使能耗下降，达到相同续航所需电池包能量更低，电池包重量、成本可以进一步降低。因此，轻量化不论对于传统燃油车还是新能源汽车都是必然需求。 二、 一体化压铸行业市场空间 特斯拉出于产能、成本的需求引领了一体化压铸的浪潮，一体化压铸目前仍处于起步阶段，而配套产业链尚未成熟，包括大吨位压铸机、高性能免热处理材料、适配一体化压铸的大型模具的设计制造等，零部件供应商也在探索一体化压铸工艺技术。 中短期来看，特斯拉通过垂直整合核心供应链的模式掌握了免热处理材料以及一体化压铸技术，并成功实现量产，在产业发展初期建立起先发优势。小鹏、蔚来等新势力在传统产线基础上加速向一体化压铸转型，实现更好的成本控制，同时与供应商一起推进产业发展。对于传统整车厂，现有的造车产线技术成熟、产能布局完善，不会快速跟进一体化压铸。随着一体化压铸技术发展、玩家入局，产业逐渐成熟，彼时特斯拉的自供模式在成本、效率方面不占优，将向供应商开放供应链和技术，提高话语权。 长期来看，一体化压铸作为实现铝轻量化技术最具成本、效率优势的方式之一，或将颠覆传统汽车工艺制程，成为整车厂尤其是新能源车企造车的核心工艺。一体化压铸需要投入大量资金购置大吨位压铸机，还需掌握免热处理材料、模具设计制造能力以及压铸技术。早期布局的供应商已掌握成熟的一体化压铸技术，而由于资金和技术壁垒的限制，大部分车企不具备生产一体化压铸件的能力，将采用技术成熟的供应商外供的方式。未来一体化压铸供应商有望迎来巨大的市场空间。 三、 一体化压铸行业壁垒 铝合金压铸件在生产过程中会出现如内部气孔、疏松等缺陷，这是因为充型时腔内气体没有完全排出，铸件凝固收缩时得不到补缩。缺陷的存在对压铸件性能、精度、应用范围都有不利影响。为解决此类问题，目前已经开发出真空压铸技术、局部挤压技术等工艺。随着铝轻量化不断推进，汽车对结构件等铝合金零部件的强度、耐磨度等方面的要求愈加严格，进而需要深入研发更先进的材料工艺以及更高真空度的压铸技术。 一体化压铸的部件相比普通压铸件体积更大、形状更复杂，对于压铸工艺也提出了更高的要求。一体化压铸需要更大型的压铸设备，其中压铸机锁模力的参数设计十分重要，锁模力是为了防止施压注入熔融金属液时模具被压力顶开、而向模具施加的力。通常情况下，用于生产燃油车驱动系统压铸件的压铸机锁模力在2000T~3500T，电驱系统压铸机所需锁模力在2500T以下，电池包由于尺寸较大，通常需要3500T锁模力。目前市面上的压铸机锁模力主要在5000T以下，而特斯拉采用的一体化压铸带动了大型压铸机的升级。特斯拉用于压铸后地板的大型压铸设备来自于力劲科技旗下IDRA制造的GigaPress压铸机，锁模力达到6000T级别。随着后续更多部件一体化成型的推进，压铸件锁模力的需求也会不断提高。 热处理是铸造铝合金比较重要的一项工艺，通过热处理可以进一步提高铸件的力学性能和耐腐蚀性能、稳定尺寸、改善加工性能。然而对于铝合金一体化压铸件，由于尺寸更大、壁厚不均匀、形状复杂，热处理带来的热胀冷缩等因素可能引起零部件尺寸变形或表面裂纹等缺陷，导致产品报废、良率下降、成本上升。 面对需求与工艺的矛盾，特斯拉在ModelY后地板的一体化压铸中采用了免热处理铝合金材料。根据特斯拉的免热处理材料专利，其他商业合金材料需要经过热处理后（图中椭圆区域）才能达到目标参数范围（图中右上角矩形区域），而特斯拉的压铸铝合金配方无需热处理加工便能得到满足要求的压铸件，省去热处理工序的同时降低成本、提高良率。 四、 一体化压铸行业工艺 铝合金材料是常用的轻量化材料之一，相比钢材密度低、吸能效果好，但成本高、连接工艺复杂。轻量化技术路线主要包括材料轻量化、结构轻量化、工艺轻量化。常用的轻量化材料包括高强度钢、铝合金、镁合金、钛合金等金属材料及碳纤维增强复合材料等非金属材料。钢铁材料目前是汽车车身用量最高的材料，在车身用材占比约70%。铝合金是一种较成熟的轻量化材料，其密度是钢的1/3，比吸能是钢的2倍，碰撞时对能量的吸收效果更好，且易于加工成型。铝合金的比强度、比刚度高，耐腐蚀性、耐磨性好，且铝制品回收再利用率高达90%。与此同时，铝合金材料的力学性能、承载能力与钢相比存在差距，且铝合金的价格约为钢材的3倍，连接工艺也更复杂，成本高于钢材。 汽车单车含铝量逐年增加，覆盖品类不断拓宽。铝合金目前主要应用在汽车发动机、变速箱、传动系统、防撞梁以及轮毂等组件零部件上，其中铝质发动机可减重30%，铝质散热器比铜质轻20%~40%，铝质轮毂重量减少30%。此外，铝合金材料在车身、底盘等平台部件上的应用也逐渐增加，如奥迪A8、蔚来ES8、奇瑞小蚂蚁等车型采用了全铝车身。根据DuckerFrontier，2020年北美轻型汽车平均单车含铝量为208kg，预计到2026年将提升为233kg，其中车身零部件贡献增长较多，预计引擎盖、车门、挡泥板、行李箱盖等车身覆盖件的铝合金渗透率将有10pct以上的提升。纯电动车含铝量更高。相比于非纯电动车（包含传统燃油车、混动车、燃料电池车），纯电动车虽然不包含内燃机和变速箱等铝合金渗透率较高的零部件，但电机、逆变器、动力电池等电气单元的封装外壳以及平台零部件对铝合金的需求更高，2020年纯电动车单车含铝量达到292kg，比非纯电动车高出42%。纯电动车市场处于高速发展阶段，将带动单车铝需求量增长。 在汽车节能减排需求下，轻量化将成为必然趋势，铝合金作为一种有效的汽车轻量化材料，需求量与渗透率有望不断提高，其中铝合金在新能源车领域以及车身的应用前景广阔。 五、 一体化压铸行业生产效率 传统的汽车制造流程主要包含冲压、焊装、涂装、总装四大工艺。其中冲压是对板料施加压力进行塑性或分离加工得到冲压件；焊装是将冲压件通过焊接等方式形成车身总成（即白车身）；涂装是对白车身进行喷涂得到防腐、美观的涂层；总装将发动机等零部件装配到车身上生产出整车。压铸是车用铝合金部件重要加工工艺。传统汽车制造工艺中冲压常用于钢材的成型，而铝合金常见制造工艺包括钣金、铸造、挤压、锻造等，车用零部件中60%以上为铸造而成。在铸造工艺的各类方法中，压铸技术最先进、效率最高。压铸，即压力铸造，其工艺原理是利用高压将熔融的金属液压入并填充铸型模具，并在高压下冷却成型的铸造方法。压铸件具有材质轻、精密、表面质量好等优点，且能够制造形状复杂、薄壁深腔的金属零件。此外，压铸件只需少量或无需机械加工即可装配使用，材料利用率约60%-80%，毛坯利用率可达90%。 过去，压铸机锁模力和模具等因素限制了铝压铸零部件尺寸，铝合金车身的制造也局限于传统制造工艺，其工艺流程仍通常为先制造车身零部件、再进行车身连接工艺。由于铝合金材料热导率和线膨胀系数高、电阻率和熔点低、表面易形成氧化膜等物理特性，铝合金难以形成高质量的焊接头，而铝合金与钢材的性能差异进一步增加了车身连接难度。以奥迪A8（D5）为例，车身材料中58%的结构是铝合金，还包括超高强钢、碳纤维、镁合金等。对此奥迪采用了14种连接工艺来实现多种材料的连接，复杂的连接工艺大幅提高了技术难度和制造成本。 特斯拉率先提出一体化压铸概念，先后实现后地板、前纵梁一体化压铸件量产。2020年9月，马斯克在特斯拉电池日上介绍了一体化压铸的计划，并首先应用于ModelY后地板总成的制造。一体化压铸指的是利用大吨位压铸机将多个零部件一次压铸成型。从工艺角度看，一体化压铸打破了传统的汽车制造工艺模式，零部件一次压铸成型，数量大幅降低，同时也避免了大量复杂的连接工艺。Model3的后地板需要70多个冲压件、挤压件和铸件，而ModelY仅需2个一体成型的部件，焊点数量由700-800个减少到50个。根据特斯拉2022年一季报，奥斯汀工厂生产的ModelY后地板仅需1个零部件，且进一步实现了车身前部前纵梁位置的一体化压铸，ModelY前后车身零部件数量相比Model3的171个减少到2个，焊点/焊缝数量减少超1600个。 从效率角度看，零部件数量、焊接工序的减少提高了生产效率，传统制造工艺下冲压、焊装如ModelY后地板总成的部件需要2个小时，而采用一体化压铸有望在2分钟内加工完成。从成本角度看，传统制造方式下，每种零部件需要其对应的模具、夹具等产线配套成本，焊接工艺的简化也降低了焊装工厂的投资成本，大型压铸机约100平米的占地面积也比传统产线更少，特斯拉采用大型压铸机后，工厂占地面积减少了30%，相关自动化产线的人力成本节省了20%，采用一体化压铸后ModelY后地板生产成本降低了40%。 特斯拉目前实现了ModelY一体化压铸后地板及前纵梁，未来有望实现整个下车体、车身结构件乃至整体车身的一体化压铸。特斯拉掀起了车身一体成型的热潮，新势力车企如小鹏、蔚来等也在积极布局。一体化压铸凭借其生产效率高、成本低等优点，为汽车轻量化与铝合金的应用提供了新的模式，或将颠覆传统汽车制造工艺。 六、 整合营销传播执行 （一）整合营销传播的操作思路 （1）以整合为中心。着重以消费者为中心并把企业所有资源综合利用，实现企业的一体化营销。 （2）强调协调、统一，系统化管理。企业营销活动的协调性，不仅强调企业内部各环节、各部门的协调一致，而且强调企业与外部环境协调一致，整体配置所有资源，形成竞争优势，实现整合营销目标。 （二）影响整合营销传播执行的技能 1、营销贯彻技能 为使营销传播计划贯彻执行快捷有效，必须运用分配、监控、组织和配合等技能。分配技能指营销各层面负责人对资源进行合理分配，使其在营销活动中优化配置的能力。监控技能指在各职能、规划和政策层面建立系统的营销计划结果的反馈系统并形成控制机制。组织技能指开发和利用可以依赖的有效的工作组织。配合技能指营销活动中各部门及成员要善于借助其他部门以至企业外部的力量有效实施预期的战略。 2、营销诊断技能 营销传播执行的结果偏离预期目标，或是执行中遇到较大阻力时，需确定问题的症结所在并寻求对策。 （1）问题评估技能。营销执行中的问题，可能产生于营销决策，即营销政策的规定；可能产生于营销规划，即营销功能与资源的组合；也可能产生于行使营销功能方面，如广告代理、经销商。问题发现后，应评定问题所处的层面及解决问题所涉及的范围。 （2）评价执行结果技能。将营销活动整体的目标，分解成各阶段和各部门的目标，并对各分目标完成结果和进度及时进行评价，这是对营销活动实施有效控制和调整的前提。 （三）整合营销传播执行过程 在整合营销传播执行中，涉及资源、人员、组织与管理等方面。 （1）资源的最佳配置和再生。实现资源最佳配置，既要利用内部资源运用主体的竞争，力求实现资源使用的最佳效益，又要利用最高管理层和各职能部门，组织资源共享，避免资源浪费。 （2）人员的选择、激励。人是实现整合营销目标的最能动、最活跃的因素，要组成有较高的合作能力和综合素质的非正式团队小组，保证圆满完成目标；