一、汽車輕量化勢在必行，鋁壓鑄工藝優勢顯著
1.1“碳中和”目标驅動汽車行業向綠色轉型，輕量化助力實作節能降耗目标
汽車尾氣污染持續威脅環境，“碳中和”驅動節能減排勢在必行。
截至 2021 年底，大陸機動車保有量達3.95 億輛，同比增長 6.18%，年增量始終保持在兩千萬輛左右，中長期看仍具有較快增速。高機動車保有量使得機動車尾氣污染嚴重。根據 2020 年釋出的《第二次全國污染源普查公報》，機動車排放的氮氧化物、揮發性有機物分别達 595/196 萬噸，占全國排放總量的 33.3%與 19.3%。是以，在“藍天保衛戰”和“雙碳”政策驅動下，汽車減排、低碳化發展形勢較為緊迫。
燃油乘用車整體降耗目标不斷提升，新能源汽車助力節能減排潛力顯著。按照 2020 年 10 月正式釋出的《節能與新能源汽車技術路線圖 2.0》規劃，2020-2035 年大陸乘用車百公裡油耗年均降幅逐漸提高，減排壓力逐年增加。
然而依據國家部委釋出的 2016-2019 年度《中國乘用車企業平均燃料消耗量與新能源汽車積分核算情況表》，可計算得到 2016-2019 年傳統能源乘用車新車實際平均百公裡油耗分别為 6.88L、6.77L、6.62L 及 6.46L，始終高于達标油耗 6.7L、6.4L、6L、5.5L。但受新能源汽車銷量持續提升影響，乘用車總體新車平均百公裡油耗低于達标值，且拉動幅度越來越大。由此可見，新能源汽車具有較大節能減排潛力，随着新能源汽車滲透率的逐漸提高，可以進一步緩解汽車行業的節能減排壓力。
技術路線圖明确新能源發展目标，2035 年節能與新能源汽車銷量占比各 50%。為進一步推動汽車低碳化程序，《節能與新能源汽車技術路線圖（2.0 版）》提出“汽車産業碳排放總量先于國家碳排放承諾于 2028 年左右提前達到峰值，到 2035 年排放總量較峰值下降 20%以上”和“新能源汽車逐漸成為主流産品，汽車産業實作電動化轉型”等願景目标。
具體裡程碑目标如下：至 2035 年，節能汽車與新能源汽車年銷量各占 50%，汽車産業實作電動化轉型；氫燃料電池汽車保有量達到 100 萬輛左右，商用車實作氫動力轉型。
全球電動化趨勢不斷提速，新能源汽車滲透率持續超預期。國際能源署（IEA）資料顯示，2010-2020 年，随着各國政府加速電動化轉型，汽車行業全面向“新四化”進軍，全球新能源汽車實作年銷量“十連增”, CAGR 約81%，新能源汽車（純電+插混）滲透率由 0.01%上升至接近 4%。
進入 2021 年以來，中國、歐洲作為全球前兩大新能源汽車市場，銷量表現持續超預期。2021 國内新能源汽車累計銷量 352.1 萬輛，同比+158%，滲透率達14.2%，提升 8 個 pct，首次突破兩位數。同時期歐洲新能源汽車銷量達 214.2 萬輛，同比+70%，滲透率達到 14.6%，提升 6 個 pct，延續了 2020 年以來超高景氣表現；美國新能源汽車銷量達 65.2 萬輛，同比+101%，滲透率達到4.3%，提升 2 個 pct，預計 2022 年有望達到 8%。
車重制約降耗、續航能力提升，輕量化需求順應而生。電動車動力系統包括電池、電機和電控三大系統，通常占整車總品質的 30~40%，在動力電池能量密度的現有水準下，電動車以及廣義新能源汽車的動力系統品質與空間占比顯著高于傳統燃油車，車重高于傳統燃油車 5~25%，未來搭載智能網聯相關配置後，車重會進一步上升。以廣汽豐田品牌的 C-HR 及其純電車型 C-HR EV 為例，純電車型的整備品質高于燃油版本 18.27%。
目前，由于電驅動系統過重、配套成熟度不高等問題，電動汽車的實際續航能力被嚴重制約，成為影響消費者購車決策的重要因素。是以通過減輕整車重量以提高汽車續航能力成為解決該問題的熱點技術路線，電動汽車的輕量化需求随之誕生。
輕量化可全面提升降耗和續航效率，是節能減排的有效手段之一。在節能減排和新能源汽車長續航裡程持續提升的需求下，汽車輕量化是目前最直接且有效的手段。根據 2020 年中鋁集團《乘用車輕量化用鋁需求與供給現狀與發展建議》報告，電動汽車與燃油車的整備品質每減少 10%，續航裡程均增加 6-8%，尾氣排放量和能耗将減少 6-8%。此外，在保證安全強度的前提下，汽車重量越輕，加速時間越短，車身動态響應更靈活，制動距離、車身震動和噪音也會減少。
随着消費者對汽車駕乘體驗要求的不斷提高，輕量化帶來的經濟性、安全性和舒适性等方面的提升将更加迎合消費者的需求，采取輕量化技術的車企的競争優勢将更加凸顯。是以通過輕量化方案來提升節能和電動汽車的降耗和續航能力已成為目前的優先選擇。
1.2 輕量化技術多點突破，鋁壓鑄工藝綜合占優
材料、工藝、設計多點突破，三大舉措相輔相成。
目前實作輕量化的路徑主要包括材料、工藝和設計三個方向。
1）輕量化材料：采用高強度鋼、鋁合金、鎂合金、碳纖維材料等輕量化材料代替普通鋼材料，通過降低用量或降低密度實作減重；
2）輕量化工藝：發展一體化壓鑄、雷射拼焊、液壓成形、輕量化連接配接等制造技術，通過減少零部件或連接配接件用量實作減重；
3）輕量化設計：通過計算機自動化設計軟體和力學理論對現有零部件進行尺寸優化、形狀優化、拓撲優化實作産品減重。
其中，材料輕量化是工藝和結構輕量化的基礎，根據輕量化材料的選用，工藝與結構在其基礎上進行進一步減重設計；同時針對工藝與結構減重的技術發展，還可以進一步拓展不同的輕量化材料的應用範圍。輕量化三大舉措彼此相輔相成，共同發展。
鋁壓鑄工藝綜合優勢突出，一體化壓鑄趨勢逐漸凸顯。在不同的輕量化材料中，鋁合金的性能、密度、成本和可加工性等綜合優勢突出，與多種金屬合金和碳纖維相比是極具成本效益和技術成熟度的輕量化材料。
在制造技術中，高壓壓鑄産品在高壓下成型，具有緻密性高、産品強度及表面硬度高、表面光潔度好等優勢，适合生産複雜、薄壁的各類結構件。目前汽車技術疊代和産能提升需求不斷加速，鋁壓鑄方案綜合優勢明顯。
随着新型鋁合金材料和大型壓鑄裝置的研發攻關不斷取得突破，車企和壓鑄廠商已經開始陸續布局大噸位壓鑄機，一體化壓鑄技術的成熟度快速爬坡。随着大噸位壓鑄機的落地投産，采用一體化壓鑄技術生産大型車用結構件的趨勢将更加清晰。一體化壓鑄技術可以生産更加複雜的結構件，進而為輕量化設計提供更可靠的生産工藝。
二、汽車鋁合金市場空間廣闊，車用鋁鑄件應用占比第一
2.1 鋁合金具備綜合優勢，單車用鋁量提升顯著
鋼鋁車身是當下主流方案，鋁合金中長期增量優勢明顯。根據現有工藝與成本因素，高強度鋼和鋁合金占 據了輕量化市場較大份額。高強度鋼的材料成本因強度不同範圍跨度大，工藝技術成熟，同時在抗碰撞性能方面較鋁、鎂合金具有明顯的優勢，多用于白車身上的結構件、安全件上。高強度鋼通過提高自身強度性能減少車身鋼材用量來實作輕量化。
鋁合金的優勢在于本身密度比鋼低，且優良的金屬性質使其可以更好地将材料減重與工藝、結構輕量化結合起來，綜合減重。随着輕量化趨勢、技術和材料的不斷進步，鋁合金将成為輕量化市場最主要的材料。《節能與新能源汽車技術路線圖》中規劃了大陸輕量化分階段目标，2025 年與 2030 年單車鋁合金将分别達到 250kg、350kg，用量将大幅超越高強度鋼。
鎂合金減重效果優于鋁，一般應用于内飾和傳動零部件；目前主要受限于鎂自身化學性質活躍、加工生産成本高昂，價格高于鋁 2-3 倍，無法普遍應用于大衆車型。碳纖維複合材料減重率最優，還具有耐腐蝕性以及良好的可加工、可設計性；但碳纖維目前受限于制造加工成本與難度高、回收再使用率低等因素，價格高達 120 元/kg 以上，多應用在賽車、超跑等豪華轎車中。
鋁合金減重率和成本效益兼顧，單車用鋁量提升顯著。相比于輕量化的其他材料——高強度鋼、鎂合金和碳纖維，
（1）從成本看：鋁合金材料價格略高于高強度鋼，遠低于鎂合金與碳纖維材料；
（2）從減重率看：鋁合金密度為 2.8g/cm3，減重率在 40%~50%之間，僅弱于碳纖維和鎂合金，大幅強于高強度鋼；
（3）從工藝難度看：鋁合金相關工藝已十分成熟，生産效率較高，鋁壓鑄、鋁壓延、鋁擠壓、鋁鍛造工藝已實作大規模應用；
（4）從回收率上看：鋁合金的回收率最高，廣泛應用可推動再生鋁産業發展，符合目前節能減排迫切需求，同時也可進一步降低上遊原材料成本。
綜合上述在高比強度、高減重率、防腐性能優異等優勢，鋁合金材料在汽車上的用量逐年增長。根據國際鋁業協會委托 CM Group 完成的《中國汽車工業用鋁量評估報告（2016-2030）》，2016-2019 年，中國乘用車單車用鋁量方面，燃油車、純電動車、混動車單車用鋁量增幅分别為 15.7%、33.6%、28.1%，且純電動汽車單車用鋁量增速明顯高于傳統燃油車。
2.3 應用：汽車鋁合金應用廣泛，汽車鋁鑄件占比超 70%
2.3.1 車用鋁合金覆寫範圍廣泛，單車用鋁量持續提升
車用鋁合金目前主要應用于白車身、動力總成、底盤和内飾，且繼續向其餘部件滲透。鋁合金在整車上的應用廣泛，主要包括汽車的白車身、動力系統、底盤等部分。從汽車各部件品質分布來看，車身、動力與傳動系統、底盤、内飾等占比較大，分别為 27.2%、22.5%、20.4%、20.4%，合計超過整車品質 90%，為輕量化的主要突破方向。根據 Ducker Frontier 報告預測，北美輕型車的單車用鋁量 2020 年總計 208.2Kg；其中，單車發動機、變速和傳動系統、車輪、覆寫件用鋁量分别為 47.2Kg、38.6kg、32.7Kg 和 26.8Kg，合計占比約 70%。預計至 2026 年，車身結構件和覆寫件鋁合金滲透率将快速增長；懸架部件的份額也會增加至 7%；三電部件（如電池盒、電機外殼、轉換器外殼、BMS 外殼等）将成為用鋁增量最大的部位；整車單車用鋁量将會增加至 233.2Kg。
2.3.2 鋁合金加工分為鑄造和形變，壓鑄工藝最為成熟與高效
車用鋁合金加工工藝分為鑄造和形變，鋁鑄件在汽車用鋁中占比最高。
（1）鑄造鋁合金：将鋁合金加熱至熔融狀态，流入模具中冷卻成型後加工成汽車零部件。鑄造鋁合金具有良好的導熱性和抗腐蝕性，兼顧提高汽車在縱向和橫向震動中的性能。鑄造鋁合金被車企廣泛使用在發動機氣缸、汽車搖臂、輪毂、變速箱殼體等耐久性要求高、結構更為複雜的位置。
（2）形變鋁合金：變形鋁合金是指通過沖壓、彎曲、軋制、擠壓等工藝使其組織、形狀發生變化的鋁合金。應用上，鑄造鋁合金一般用于結構更加複雜的部件，形變鋁合金則适用于結構較為簡單、對機械性能要求更高的汽車部位。根據中國船舶重工集團資料顯示目前汽車各類鋁合金實際占比為鑄鋁 77%，軋制材、擠壓材各占 10%，鍛造材最低，僅占 3%。
形變鋁合金機械性能好但應用範圍有限，無法完成汽車精密結構件。車用形變鋁合金主要包括鍛造、擠壓和軋制鋁合金，三種形變鋁合金受力方法不同，成形與性能也各不相同。
（1）鍛造鋁合金品質良好，沖擊力承受能力強，應用于大型軋鋼機的軋輥、汽輪發電機組的轉子、汽車和拖拉機的曲軸、連杆等。
（2）擠壓鋁合金工藝靈活度高，擠壓鋁型材作車身骨架除了可以減輕重量，還可以通過局部零部件特殊結構增加零部件強度，但存在廢料損失大、工具損耗導緻成本高等問題。
（3）軋制是鋁型材、鋁闆的主要成型工藝，主要用在金屬材料型材、闆、管材。形變鋁合金具有塑性高、機械性能好的優點，但無法完成汽車精密結構件，産品應用範圍有限。
鑄造鋁合金工藝分為砂型鑄造和特種鑄造兩大類，特種鑄造更适用于汽車鋁合金加工。砂鑄是最為傳統的在砂型中生産鑄件的鑄造方法，但産品精度不高且生産率較低；在其基礎上進一步發展的重力鑄造雖然可以進一步改善問題，但也存在限制鑄件體積、需嚴格控制模具溫度否則會影響鑄件品質的問題。
是以，砂型鑄造在汽車零部件的應用并不廣泛。砂鑄之外的鑄造工藝統稱為特種鑄造，包括壓力鑄造、擠壓鑄造、離心鑄造、連續鑄造等。其中，壓力鑄造工藝最為成熟且高效；擠壓鑄造産品機械性能較好于一般壓鑄工藝，具有液态金屬使用率高、工序簡化和品質穩定等優點，但難以生産結構複雜的部件，影響産品應用範圍；而離心、連續鑄造的産品生産較為固定，離心鑄造一般用于生産管狀類器具，連續鑄造則用于生産斷面形狀不變的長鑄件。
壓鑄是鑄造工藝中最成熟、效率最高的制造技術之一，目前在汽車鑄件中占比超 70%。壓鑄是利用高壓将金屬熔液壓入模具内，并在壓力下冷卻成型的制造技術。根據中國有色金屬加工工業協會資料分析顯示，汽車用鋁中壓鑄件占鑄件的比重超 70%。工藝優點：
（1）壓鑄時金屬液體承受壓力高，流速快；
（2）産品品質好，尺寸穩定，互換性好；
（3）生産效率高，壓鑄模使用次數多；
（4）适合大批量生産，經濟效益好。
工藝缺點：
（1）鑄件容易産生細小的氣孔和縮松，導緻壓鑄件塑性低，不宜在沖擊載荷及有震動的情況下工作；
（2）高熔點合金壓鑄時，壽命低，影響壓鑄生産的擴大。為了解決上述氣泡等缺點，壓鑄工藝如差壓壓鑄、真空壓鑄等也在不斷發展疊代。
此前壓鑄工藝主要用于發動機缸蓋和缸體、懸臂架、變速器、發電機支架、離合器殼、汽車空調壓縮機等，目前随着一體化、大型化壓鑄技術的進步，逐漸向大型三電、車身結構件等方向延伸
三、一體化壓鑄引領技術變革，工藝更新提升行業壁壘
3.1 一體化壓鑄：汽車制造的颠覆性技術革命
傳統車身制造覆寫四大工藝，整車廠與零部件廠商分工合作。（1）沖壓：借助壓力機與模具将闆材連續沖壓為小塊钣金零件；（2）焊裝：将沖壓好的車身零件用夾具定位，采用裝配後焊接的方法将其接合形成車身總成（即白車身）；（3）噴塗：噴塗油漆于白車身上，起到防腐蝕與裝飾的作用；（4）總裝：将車身、動力系統、電控系統、内外飾等各零件裝配生産為整車。
傳統車身制造的各項流程由整車廠與零部件制造商合作完成，沖壓環節分為整車廠沖壓外覆寫件以及外部零部件廠沖壓結構元件，由于結構元件的尺寸在 300mm 以下，一般采用中小型壓力機，而覆寫件尺寸通常在 800mm 以上需要大型壓力機連續沖壓。沖壓環節完成後，零部件廠商采用多個機器人組成焊點工廠中的房間進行元件焊接，之後再送至整車廠與其生産的外覆寫件焊接成白車身，并進行塗裝和總裝。相較于零部件廠，整車廠産線使用的壓力機、模具、機器人遠高于零部件廠，産線投資也更高。
輕量化需求推動鋁合金應用，傳統壓鑄工藝多路徑改良。汽車輕量化的需求推動車身和底盤的部分零部件逐漸由鋁合金件替代鋼制部件，其中鋁鑄件的占比最高。高壓壓鑄工藝是生産鋁鑄件的常用工藝。它通常指壓力為 4～500MPa，金屬充填速度為 0.5—120m/s 的壓鑄工藝。高壓壓鑄産品具有成型精密、生産效率高等優點，但由于高速壓射時模具型腔中的氣體不能被有效排除，會形成氣孔缺陷，導緻鑄件力學性能相對較弱。為了滿足汽車零部件的性能與品質要求，行業需要解決傳統高壓壓鑄工藝存在的問題，其中包括降低壓力、降低速度或者減少空氣含量三種主要技術更新路徑。
路徑一：低壓/差壓壓鑄通過降低填充壓力以提高鑄件内部品質，裝置操作難度增加，工藝效率有待提升。為克服鑄件在高壓下快速填充導緻的氣孔缺陷，行業開始嘗試降低液體金屬的充填型腔及凝固過程中的壓力，即低壓壓鑄。低壓采用底注式充型，金屬液充型平穩，無飛濺現象，可避免卷入氣體及對型壁和型芯的沖刷，提高了鑄件的合格率，鑄件成形性好，對于大型薄壁鑄件的成形更為有利，目前應用于輪毂、氣缸架等傳統産品。但有些鑄件的内部品質要求高，希望在較高的壓力下結晶，一般低壓鑄造時的結晶壓力不能太大，因而在低壓鑄造的基礎上發展出了差壓壓鑄。與一般鑄造方法相比，差壓壓鑄使鑄件強度提高約 25％，延伸率提高約50％；但裝置較龐大，操作麻煩，隻有特殊要求時才應用，目前應用于轉向節等産品。
路徑二：超低速壓鑄可降低工藝壓射速度，但生産效率大幅降低，且會對後續清理工作帶來困難。除了降低壓力，還可以采用超低速壓鑄方法，在普通壓鑄基礎上，降低壓鑄過程中低速階段的壓射速度，并将液态金屬保持在高壓狀态下，進而以層流方式充填壓鑄模具型腔，在壓力作用下快速凝固進而獲得氣體含量很低的鑄件。但超低速壓鑄方法生産效率大幅降低，且為降低速度其鑄件内澆口較粗大，給後續清理工作帶來困難，故實際應用較少。
路徑三：真空/充氧壓鑄減少型腔中空氣含量，裝置成本較高，對工藝技術要求高。另一種提高鑄件力學性能和表面品質的方法，即在壓鑄過程中不斷降低空氣含量。目前在這種方法上，有兩種工藝。（1）真空壓鑄：通過在壓鑄過程中抽除壓鑄模具型腔内的氣體而消除或顯著減少壓鑄件内的氣孔和溶解氣體。真空壓鑄可使用較低的比壓及鑄造性能較差的合金，有可能用小機器壓鑄較大的鑄件，并通過改善充填條件，壓鑄較薄的鑄件。但真空壓鑄工藝的模具密封結構複雜，制造及安裝較困難，因而成本較高，且如果控制不當，工藝效果就不甚顯著。
目前，真空壓鑄用于車架、減震塔部位等。（2）充氧壓鑄：在壓射前，向壓室及型腔内通入氧氣類活性氣體以取代型腔中的空氣，在金屬液充填時，一部分氧氣排除，另一部分與噴射金屬液經過化學反應産生金屬氧化物，并分散于鑄件内部，進而減少鑄件内部含氣量。充氧工藝對澆口速度有較高要求，且操作工序複雜、工藝參數不易控制，在實際生産中應用較少
鋁合金焊接工藝難度較大，一體化壓鑄技術另辟蹊徑。随着壓鑄工藝不斷發展成熟，汽車鋁壓鑄占比越來越大。但在組裝焊接的過程中，因為鋁合金表面的氧化層熔點較高等特性，采用傳統熔化焊存在熱輸入過大引起的變形、氣孔、焊接接頭系數低等問題，同時由于型材的厚度、斷面都各不相同，在焊接時就産生了很多種組合，尤其在厚度差異很大時，熱輸入非常難以控制。
是以，傳統的焊接工藝已無法滿足鋁合金材料的連接配接要求。目前采用的解決方法一類是發展先進焊接技術，包括主流的摩擦攪拌焊以及更加先進的雷射焊。或者發展新型連接配接技術包括沖鉚技術、螺栓自擰緊技術和膠接技術。
采用新型焊接和連接配接技術的方案在提高工藝難度的同時還會增加裝置和時間成本。是以，改變傳統車身生産流程先生産結構件後焊接組裝的一體化壓鑄技術應運而生，一體化壓鑄所需生産零部件數量驟減，同時大幅減少焊接、塗膠環節，極大簡化了車身整體生産流程。特斯拉專利中給出的一體化壓鑄裝置 Giga Press 的生産節拍範圍為 60－120 秒，可以顯著提高車身的生産效率。
特斯拉破局車身一體化壓鑄，掀起汽車制造革命。2020 年 9 月 22 日，特斯拉宣布其 Model Y 将采用一體式壓鑄後底闆總成，可使下車體總成重量降低 30%，制造成本下降 40%。由于所有零件一次壓鑄成型，Model Y的零件數量比 Model 3 減少 79 個，焊點約由 700-800 個減少到 50 個；新的合金材料使特斯拉一體壓鑄的後底闆總成不需要再進行熱處理，制造時間由傳統工藝的 1-2 小時縮減至 3-5 分鐘，可實作廠内直供，如果采用傳統沖壓焊接工藝必須多線并進，才能滿足生産節奏。下一步，特斯拉計劃用 2-3 個大型壓鑄件替換由 370 個零件組成的整個下車體總成，重量将進一步降低 10%，對應續航裡程可增加 14%。Model Y 的成功展現了一體壓鑄所帶來的生産效率的提升、生産成本的有效降低。在特斯拉的引領下，以蔚小理為代表的造車新勢力們積極布局一體化壓鑄技術，有望引領汽車制造業新的工藝革命
新能源三電系統輕量化潛力巨大，電池盒輕量化是增量領域。随着特斯拉在車身件上的成功突破和應用，其他系統和零部件的輕量化也在加速推進。新能源汽車采用電機驅動，動力傳動系統大幅優化，動力源由車載電池包提供，三電系統導緻新能源車較傳統燃油車重量增加了 200-300kg，極大影響了續航裡程，是以新能源車三電系統的輕量化潛力巨大。在電池能量密度提升逐漸進入瓶頸期後，電池盒輕量化已成為目前的重要的技術路徑。電池盒除了對電池起到承載作用，還要求能夠保護電芯在受到外界碰撞或擠壓時不被損壞，提高動力電池系統的安全性，另一方面對其導熱、導電、防水、絕緣性能也有較高要求。是以，随着新能源車滲透率不斷提升，滿足各項安全性能要求的輕量化電池盒是全新的增量市場。
目前電池盒生産工藝效率較低，一體化壓鑄有望釋放電池盒産能瓶頸，目前擠壓鋁合金工藝是電池托盤的主流生産方案，性能上擠壓鋁合金電池托盤具有高剛性、抗震動、擠壓及沖擊等性能，還可以通過型材的拼接及加工來滿足不同的需求，具有設計靈活、加工友善、易于修改等優點。
然而，電池盒的焊道多且長，同時又要求焊道要小，這些都對生産技術提出了非常高的要求。提高生産成本的同時還會降低電池盒的生産效率，不能适配新能源車快速提升的滲透率。随着大噸位壓鑄機工藝和新型鋁合金材料的不斷突破，一體化壓鑄技術有望生産出滿足安全性能要求的電池盒。參考特斯拉 Giga Press 的生産效率，一體化壓鑄工藝有潛力替代部分傳統擠壓焊接工藝産能，助力電池盒突破産能瓶頸的同時降低生産成本。
電池包内部結構不斷簡化是趨勢，一體化壓鑄電池盒前景廣闊。目前電池包的結構趨勢是從結構端往無模組方案演進。最經典的是“小模組”技術，即“電芯-模組-PACK”三層分級架構，模組即可以保護、支撐和內建電芯，同時有助于溫度控制、防止熱失控傳播也便于維修。但模組的存在，使得整個電池包的空間使用率有所下降，模組越多，零部件越多，電池盒的結構也越複雜。
是以，将模組做大做少乃至于無模組是近年來電池系統工藝設計層面的主要關注點，特斯拉 Model 3 的大模組也反映了這一趨勢。甯德時代的 CTP（cell to Pack）技術和比亞迪的刀片電池技術均屬于無模組方案，根據甯德時代稱，CTP 能夠省掉或者減少組裝模組的端闆、側闆以及用于固定模組的螺釘等緊固件，零部件數量減少了約 40%，電池托盤結構進一步簡化。
特斯拉推出的CTC（Cell to Chassis）電池內建方案是直接将電芯內建在地闆架構内部，将地闆上下闆作為電池殼體。它是CTP 方案的進一步內建，完全使用地闆的上下闆代替電池殼體和蓋闆，與車身地闆和底盤一體化設計，從根本上改變了電池的安裝形式，也為一體化壓鑄電池盒提供了廣闊的應用前景。
3.2 一體化壓鑄将全面提高生産環節的資金與技術壁壘
3.2.1 行業特點：汽車鋁壓鑄行業同時具備資本與技術密集型特征
汽車鋁壓鑄屬于資金密集型行業，一體化壓鑄進一步提升門檻。為了保證産品的精度、強度、可加工性等技術名額達到較高的水準，汽車鋁壓鑄企業需要投入熔煉、壓鑄、模具生産、機加工、精密檢測等加工裝置，前期購置費用高。
為了提升産品品質與生産效率，部分行業龍頭企業不斷推進自動化、智能化戰略，引入工業機器人廣泛應用于壓鑄、精密機加工、去毛刺、抛光等各生産工序，以提高生産效率、降低生産成本、改善工作環境、精簡生産用工、減少次品率以及提高産品品質穩定性，對企業的資金提出了更高需求。
2021 年以來大型化、一體化壓鑄進一步提升了大型壓鑄機的購置門檻。壓鑄機單價與噸位成正比關系：中小型壓鑄機（鎖模力 50 噸以下）在 15 萬以下，100 噸以上價格随鎖模力同步上升，1000 噸以上價格增長幅度明顯加快，5000T壓鑄島單機采購金額約在 1500-2000 萬元左右；壓鑄機周邊配套裝置通常增加 20%-30%成本；國外進口壓鑄機價格更是高于國内 2-3 倍。大型一體化壓鑄機的采購與投産極大擡高了鋁壓鑄行業的資金門檻。
新能源滲透率提升驅動需求加速，三電技術疊代提升技術門檻。随着新能源汽車滲透率快速提升，續航裡程問題是新能源汽車積極布局輕量化技術的重要推手。特斯拉在 Model Y 車型首次嘗試使用一體壓鑄結構件選擇後底闆進行壓鑄，很大原因是這個部位碰撞受損的幾率小，而前車身和後車身的零部件對壓鑄件的抗撞等性能要求更高，對遠澆端和近澆端性能的一緻性也更苛刻，這些都對大型車身件乃至整車身的一體化壓鑄技術提出了更高的挑戰。據《中國能源報》資料，新能源汽車三電系統通常占新能源汽車整車重量的 30-40%，三電系統的輕量化是新能源汽車實作輕量化和提升續航的關鍵路徑。
随着整車廠對進行三電系統進行一體化設計，如高壓三合一（DC-DC 直流轉換裝置、OBC 車載充電器、PDU 高壓配電箱）、驅動三合一（電機、電機控制器、減速器）等，多合一裝置的結構日益複雜，對适用于多合一裝置的鋁壓鑄殼體的結構、精度和性能的要求也愈發嚴格。是以采用一體化壓鑄技術生産結構複雜的鋁制車身結構件、三電系統缸體和殼體需要更先進的工藝和更長久參數積累來保證鑄件的良品率。新能源客戶需求的日益多樣化和高标準化，促使了鋁壓鑄企業的技術分化和賽道競争。汽車精密壓鑄件行業的技術壁壘呈現不斷提高的趨勢。
3.2.2 原材料壁壘：新型鋁合金材料是一體化壓鑄的基礎
大尺寸疊加複雜結構提高流動性要求，降低流長放大裕度抵消遠端性能下降。
一體化壓鑄的車身件通常具有尺寸大和結構複雜等特征，是以壓鑄過程中鋁液在模腔内的流長較長，需要原材料具有良好的流動性。同時，一體化壓鑄件需要滿足車身不同部位對受力、強度以及韌性的不同要求。強度相關的結構件，抗拉強度通常≥210mpa，伸長率≥ 7％。韌性相關的結構件的抗拉強度通常≥180mpa，伸長率≥10％；然而随着流長增加，原材料充填遠端的力學性能會有所下降，甚至與充填近端産生巨大差異，難以保證産品力學性能上的一緻性。
目前一方面可以在不改變産品結構外形的基礎上，可以通過降低流長來大幅度提高充填末端的力學性能。從材料改良的角度，可以通過不斷提高原材料的基礎力學性能來抵消充填遠端在力學性能上下降，通過放大原材料的性能裕度來滿足一體化壓鑄産品的尺寸越來越大的要求。
不同系列鋁合金性能差異較大，流動性和力學性能平衡是關鍵壁壘。傳統的汽車壓鑄鋁合金包括 Al-Si、Al-Cu和 Al-Mg 三個主要系列。
（1）Al-Si 合金：Si 元素的加入可以改善流動性。增加 Si 的含量話可提高鋁合金的耐磨性、硬度和強度，降低收縮率，但導電性也會降低。含矽達到 16%至 18%的合金可以做發動機缸體。
（2）Al-Cu合金：Cu 可以通過固溶強化和時效強化提高合金的強度，有較高的熱處理強化效果和較好的熱穩定性，适合鑄造高溫下使用的零件，具有較高的機械性能，較好的切削性；但缺點是鑄造性能較差，易産生裂紋，耐蝕性也不好。
（3）Al-Mg 合金：鋁鎂合金中鎂元素占比大于 5%，具有較好的抗拉強度和硬度，抗腐蝕性好。不同系列的鋁合金材料雖然應用成熟，但性能差異較大。為保證流動性，應用于一體化壓鑄的鋁合金需要保有一定量的矽元素，但壓鑄後形成的粗晶矽又會嚴重影響材料的力學性能，這就需要加入不同的其它合金元素來細化晶粒。這又會增加材料成本，導緻産品成本的大幅增加，無法批量運用。現有量産運用的材料都有着專利壁壘。
熱處理可能降低一體化産品良率，免熱處理材料進一步提升技術含量。傳統的鋁壓鑄車身件為滿足高延伸率性能，通常需要進行熱處理，但是随着一體化鑄件尺寸越來越大，進行熱處理時容易發生形變導緻良品率降低，是以需要開發免熱處理的鋁合金材料。通過在現有合金的基礎上添加新的微量元素或者調整微量元素比例以改善材料性能是免熱處理材料的開發的主流路徑。
特斯拉、美國美鋁、德國萊茵菲爾德、立中集團、帥翼馳集團、華人運通與上海交大等企業均有布局。以立中集團研發的免熱合金為例，免熱合金含有更高矽量，無需經過熱加工即可具備更高強度。特斯拉自研的新型鋁合金材料強度可以調整至 90MPa 到 150Mpa，導電性可以達到 40% IACS 到 60% IACS。各家均對新材料配比嚴格保密，一旦新型免熱處理材料配方試制成功并獲得專利授權即可對競争對手形成先發優勢，進一步築牢競争壁壘。
3.2.3 裝置壁壘：一體化壓鑄需要大型化裝置和定制化模具
壓鑄機是鑄件生産的核心裝置，噸位提升推高生産難度。
壓鑄機屬于标準化機器，根據安裝的模具不同以生産多樣化零部件産品。根據工藝方式，壓鑄機分為熱室與冷室壓鑄機，其中熱室壓鑄機的自動化程度高，材料損耗少，生産效率比冷室壓鑄機更高，但受機件耐熱能力的制約，目前還隻能用于鋅合金、鎂合金等低熔點材料的鑄件生産，主要用于小型鋁、鎂合金壓鑄件的生産。
而冷室壓鑄機由于熔點較高，當今廣泛使用的鋁合金壓鑄件隻能在冷室壓鑄機上生産，1000 噸以上的大型壓鑄機均為冷室機。壓鑄機合模後，通過壓射系統将高溫熔融金屬液快速地充填至模具中，在壓力作用下使熔融金屬液冷卻成型，開模後可以得到固體金屬鑄件。
壓鑄機、壓鑄模具與配套的熔煉爐、機邊爐、取件和清理噴霧機器人、切邊裝置、機加工機床、檢測裝置、冷卻系統、排氣系統等周邊裝置組合在一起，形成壓鑄島。根據鎖模力，壓鑄機分為小型（160-400 噸）、中型（400-1000噸）、大型（大于 1000 噸）和超大型（大于 5000 噸）壓鑄機。
一體化壓鑄要求更高工藝水準，壓鑄機噸位不斷突破提升。目前量産的鋁合金單體壓鑄結構零件，如後縱梁、減震塔、尾門内闆以及門框加強闆等，形狀規則，結構緊湊，型面變化小，料厚相對均勻，因而易于壓鑄。但一體壓鑄零件包含了整車左右側的後輪罩内闆、後縱梁、地闆連接配接闆、梁内加強闆等零件，型面、截面以及料厚的變化都更加劇烈。因而一體式車身對工藝上的流态、壓射比壓與速度等參數的控制更加嚴格，對裝置的精準與門檻值、模具的抵抗沖擊變形能力要求更為苛刻。
當生産乘用車和商用車的變速箱外殼與發動機缸體等鑄件時，壓鑄機的鎖模力大緻要求在 5000 噸以内。随着一體化壓鑄技術的不斷突破以及行業對輕量化的需求，一體化壓鑄的車身結構件尺寸逐漸增大，需要的壓鑄機的噸位相應提升。
是以一體化壓鑄工藝所需的大噸位壓鑄機仍是制約企業量産的重要因素，但随着壓鑄機不斷地噸位突破，該難題即将解決。以特斯拉為例，已将一體式壓鑄技術作為标準工藝進行布局，14 台一體式壓鑄裝置分置于四家工廠，其中，德州工廠計劃引進 1 台 IDRA 8000 噸級的壓鑄裝置，和 IDRA 聯合研發 12000 噸超級壓鑄機也在進行中。
國産大噸位壓鑄機具備國際競争力，壓鑄廠商積極布局大型壓鑄機。力勁集團率先突破 6000 噸合模力的大型壓鑄機成為特斯拉全球供應商，其與子公司意德拉傳遞與未傳遞的 6000-9000T 不同噸位的超大型壓鑄單元訂單近 30 台（套）；2021 年 4 月，美利信科技&海天金屬 8800 噸壓鑄機全球首發，讓國産大噸位壓鑄裝備擁有了更強的國際競争力。
目前，文燦股份與力勁集團簽訂《戰略合作協定》，拟采購包括 6000T 在内的 7 台大型壓鑄機，用于研發及生産車身結構件、一體化電池盒托盤、電機殼、變速箱殼體等，其中 6000T、4500T 型号共 2 台壓鑄機已認證公司預驗收。泉峰汽車南京總部的 2700T 和 5000T 壓鑄機已經進入量産使用狀态，馬鞍山生産基地将增設 2000T、2200T（兩台）、2700T（兩台），3000T、4000T、4200T、4400T、6000T、8000T 各一台大型壓鑄裝置。愛柯迪拟購入 45 台壓鑄機，其中 1000T 以上壓鑄機 35 台，包括了 4 台 4400T、2 台 6100T 、 和 2 台 8400T，以滿足中大件壓鑄産品的生産需求。
一體化壓鑄提高了模具壁壘，抗壓力和形狀設計要求激增。模具的設計與制造是生産一體化壓鑄件的重要前端工序，随着壓鑄機鎖模力的提高，一體化壓鑄件精度的增加以及壓鑄件“多合一”趨勢帶來設計複雜度的上升，模具的角度、熱流道和制造成型難度提升，導緻模具的抗壓力、和形狀設計要求激增。
（1）抗壓力。一體化壓鑄的鎖模力增強，以前的壓鑄機鎖模力大多在 5000t 以下，随着 6000t、8000t 甚至 12000t 壓鑄機的不斷普及，模具在工作時将會承受更多壓力，進而造成損傷。同時，在金屬熔煉和鑄件脫模時，模具需要承受各種次元的拉力和推力的影響，容易造成裂紋，影響模具的使用壽命。
（2）形狀設計。一體化壓鑄件往往是将多個零部件一體化壓鑄成型，比如長城和比亞迪的“多合一”殼體，是以模具體積更大，金屬流通通道更加複雜。在壓鑄過程中，金屬液将在模具中流動，随着模具結構的複雜化，金屬液容易在流動通道的轉角處無法充分填充造成缺陷，同時更加容易産生氣泡對良率産生影響。
國内一體化壓鑄模具逐漸向定制化發展，鋁壓鑄企業基本具有模具自研能力。不同車型大小、空間、結構存在差異，導緻一體化壓鑄件并不能成為大多數車企通用的标準件，需要根據不同車型單獨設計，進行定制化開發。
由于模具壁壘的提高，鋁壓鑄企業紛紛拓展技術團隊成立單獨的子公司或者部門，加強模具自研和定制化開發能力，随着一體化壓鑄的技術推進，鋁壓鑄企業不斷加強自主研發，部分龍頭企業已經擁有大型和複雜模具的開發能力，具有先發優勢。
3.2.4 工藝壁壘：一體化壓鑄廠商需要兼具研發能力和生産經驗積累
面向客戶需求提供産品方案，研發能力成為重要競争環節。随着一體化壓鑄技術的落地應用，因為一體化壓鑄的大型産品相對小型鑄件的結構更複雜，不同部位的需要滿足的力學性能和要求的工藝參數也可能差異巨大，是以在新産品生産前，壓鑄企業需要面向客戶的需求深入參與到一體化産品的開發設計流程，即要參與到産品前期的方案設計中，根據客戶需求和産品要求對壓鑄工藝進行針對性的參數優化、模具設計和技術改造，需要經過大量的試驗論證和優化改造環節後才能通過生産準許程式并最終進入産品制造環節。是否具有獨立開發甚至同步開發的能力是汽車一級零部件供應商和整車廠商選擇供應商的重要評審标準。産品開發環節是客戶與公司共同研發的過程，公司的技術研發能力成為核心競争力之一，同時也是擷取訂單的重要手段之一。
一體化壓鑄工藝環節複雜，全流程操作要素確定産品品質。一體化壓鑄産品的大型化和結構複雜化趨勢，對企業的壓鑄工藝參數控制和生産流程管理等都提出了更高要求。
（1）合金熔化和處理：熔化過程中要避免金屬雜質污染，快速熔化的同時不可過熱，防止金屬液氧化及偏析，氧化物和硬夾雜對鑄件的鑄造性能和力學性能都有不利影響，還需要控制熔損，保證合金的高塑性。
（2）給液(澆注)方式：熔融金屬液從注入口進入模具内部，因為結構複雜，金屬液需要流經的路徑不同，如何保證壓鑄件不同部位的性能一緻性問題是一體化壓鑄工藝的關鍵。
（3）脫模劑噴塗工藝：脫模劑或潤滑劑可産生氣體進入鑄件，在選用脫模劑或潤滑劑時，要經過驗證，選用發氣性低和揮發性好的産品。
（4）壓鑄過程：壓鑄工藝對生産合格的汽車結構件十分重要，正确地選擇壓射模式、壓射參數等有利于減少壓鑄件中的缺陷。壓鑄機性能穩定，要有靈活的程式設計模式和實時控制系統，保證整個壓鑄過程合理及工藝參數偏差最小。
對模具溫度應進行精确控制，通過冷卻水配置設定器，監控各個冷卻回路的流量及溫度，形成要求的溫度分布。目前，具有傳統高壓壓鑄生産線的廠商中隻有頭部的幾家掌握了一體化結構件的壓鑄工藝。可見一體化壓鑄工藝具有較高的技術門檻，行業格局将進一步向頭部企業集中。
産品精度要求不斷提升，精密機加工能力重要性凸顯。一體化壓鑄除了對原材料的熔煉、轉運保溫以及壓鑄成型等工藝要求高，對于鑄件清理和鑄件後處理等也都提出了新的要求。壓鑄成型後需要鑄件清理，将産品與輔助成型的澆道排氣闆集渣包分離，采用撞擊，沖切，鋸切等方式實作；鑄件後處理指用鑄件毛刺打磨等工序確定産品符合客戶要求，通過固溶、時效處理或單獨時效處理等工序改善鑄件内部組織性能，通過研磨、噴砂、抛丸等工序實作鑄件表面品質要求。壓鑄過程由于受到脫模斜度的要求，受到模具制造精度的限制及其熱變形、脫模變形等高壓壓鑄特定工藝的限制，導緻鑄件的尺寸精度、位置精度等可能沒有達到圖紙的設計要求。
而像三電殼體這類對密封性能有極高要求的部件，除了滿足機械強度等性能外，還需要嚴格保證産品的一緻性和裝配的标準化，確定三電系統殼體的密封性能進而避免在一些極端溫度和高壓環境下三電系統發生失效。是以，需經過精密機械加工裝置對鑄件毛坯進行精确加工。随着一體化壓鑄産品的結構更新，汽車零部件的精度要求需要企業擁有更高的機加工能力。
3.3 一體化壓鑄将全面降低産線、焊接、人工和電池成本，并提升材料使用率
壓鑄島由壓鑄機和周邊裝置組成，推算特斯拉白車身一體化裝置成本約 3 億元。壓鑄機與熔煉爐、切邊裝置、機加工機床等裝置組合成壓鑄島。從特斯拉實作車身一體化壓鑄程序來看，行業目前普遍遵循了先部分再總成的技術發展思路，即先實作部分難度相對較低的下車身一體化壓鑄，再實作下車身總成一體化壓鑄，最後實作全車身一體化壓鑄，預計從部分下車身到下車身總成一體化壓鑄技術成熟時間需要 2-3 年。
根據特斯拉電池日公開資訊，特斯拉已經使用 6000T 壓鑄機實作 Model Y 後底闆量産，單套壓鑄島的價格約在 5000 萬元，按照目前技術階段來看，現有壓鑄機鎖模力條件需要使用 2-3 個壓鑄件實作下車體一體化壓鑄，待技術水準相對成熟，未來行業有可能直接使用更大噸位的壓鑄機實作下車身總成一次壓鑄成型。以特斯拉電池日公布的方案為例，我們認為特斯拉下車體将使用 3 個 6000-8000T 壓鑄機，上車體可能使用 1 個 8000T 壓鑄機，推算目前白車身所需壓鑄島裝置成本需要約 3 億元。
全鋁壓鑄車身較傳統全鋁車身具成本優勢，未來随着技術成熟有望實作進一步下探。傳統燃油車一般采用鋼制焊接車身，随着輕量化需求不斷提升，鋼鋁混合車身甚至全鋁車身成為新能源汽車的選擇。
最初，大衆、寶馬等車企在豪華車型上選擇嘗試全鋁焊接車身，雖然車重顯著降低但是生産和維護成本高昂，後來車企逐漸從全鋁焊接車身轉為普遍采用鋼鋁混合車身。從提高生産效率角度出發，特斯拉研發出一體化壓鑄技術節省了大量的生産和焊接環節，實作部分車身零部件的制造成本大幅下探。從目前技術發展階段來看，由于大型化壓鑄技術尚未成熟，目前全鋁非壓鑄車身成本>全鋁部分一體化壓鑄車身成本>鋼鋁混合非壓鑄車身成本>鋼鋁混合部分一體化壓鑄車身成本>鋼制車身成本，一體化壓鑄全面成熟尚需時間，未來随着技術成熟度逐漸更新逐漸減少所需零部件個數和焊接環節，全鋁一體化壓鑄車身的成本會随着壓鑄件數量增加帶來焊點減少而實作進一步下探。
一體化壓鑄将全面降低産線投資、焊接成本、人工成本和電池成本，并提升材料使用率。
（1）減少産線投資。一體化壓鑄由于內建度提升顯著減少了所需生産零部件數量，過去生産單一零部件需要投入不同的産線，一體化壓鑄可以顯著降低産線數量、裝置數量和模具數量。
（2）減少焊接成本。一體化壓鑄件由于整體一次成型，不再需要大量焊接/塗膠工藝，節省了工藝流程。同時，沖壓後的焊接、鉚接工序多，造成裝置多占地面積大，一個成品的整體成型節拍長，一體化壓鑄可以節約場地面積。
（3）節省人工成本。一體化壓鑄提升了生産效率，大幅提升産線自動化程度并減少勞工數量，使得整體人工費用降低。
（4）降低電池成本。以常見的 100kwh電池為例，假設使用全鋁車身後整車減重 10%，那麼電池容量可以減少約 10kwh。以磷酸鐵锂電池 pack 成本800 元/kwh 計算，采用一體化壓鑄工藝可實作同等續航條件下節省電池成本 8000 元或同等電池成本提升續航裡程。
（5）提高材料使用率。傳統沖壓件由多種合金焊接而成，原材料回收難度大，隻能作為廢品變賣。壓鑄件使用鋁合金的鋁合金含量很高，材料回用度一般能達到 95%以上，顯著高于沖壓件。
四、龍頭車企躬身入局，一體化壓鑄方興未艾
4.1 大衆：全球率先嘗試全鋁車身，下一代 SSP 平台引入一體化壓鑄
基于空間架構技術的研究，大衆率先實作全鋁車身量産。大衆是全球率先嘗試輕量化的車企，通過奧迪空間架構技術（ASF）優化車架結構，并在關鍵部位應用超高強度材質，非承重部位使用輕量化材料來達到整車輕量化的目的。
大衆集團不同品牌的市場定位不同，應用的輕量化材料各異：奢華跑車保時捷大量應用碳纖維和鋁合金材料；奧迪等豪華型車采用鋁、鎂合金等輕量化金屬；桑塔納等經濟型車則采用高強度鋼闆代替傳統鋼闆。大衆旗下奧迪是全球第一個實作全鋁車身量産的車企，早在 1982 年奧迪就開始研究“高度鋁制轎車”項目，1987 年首款應用全鋁車身技術的奧迪 V8 量産，1993 年法蘭克福車展上奧迪 A8 橫空出世，此後二十餘年逐漸将全鋁車身技術推廣至其他車型。
大衆的全鋁車身并非隻有鋁合金，不同材料之間的拼接提升了工藝難度。奧迪 A8 的車身使用了鋁合金、高強度鋼、碳纖維和鎂合金 4 種材料，其中車身架構和關鍵部位使用鋁合金和高強度鋼，車廂後部使用碳纖維，鎂合金使用較少。鋁合金、高強度鋼、碳纖維和鎂合金占比分别為 58%、40.5%、1%和 0.5%。
多種材質的應用意味着連接配接方式的改變，新一代奧迪 A8 車身的連接配接方式達到 14 種，雷射焊、電阻點焊、攪拌摩擦焊、MAG焊等 8 種焊接技術和熱熔自攻絲連接配接、卷邊連接配接、鉚接等 6 種連接配接技術。早期的全鋁車身由于制造成本高昂，加上 14 種連接配接工藝提高了工藝難度，導緻未能成為快速推廣。
4.2 特斯拉：率先推出一體化壓鑄，掀起汽車制造新革命
特斯拉率先掌握一體化壓鑄技術，成功實作 Model Y 後底闆減重。2020 年 9 月，特斯拉在電池日上宣布Model Y 将采用一體化壓鑄後底闆總成，該技術替代了傳統車身的“沖壓+焊接”工藝，通過一次壓鑄成型可以降低下車體總成重量 30%，制造成本下降 40%。受限于壓鑄機噸位不足，特斯拉無法将整個下車體總成一次壓鑄成型，隻能将其分為前/後兩個底闆或者前/中/後三個底闆。目前，特斯拉已經能夠通過鎖模力 6000t 的壓鑄機可以減少 79 個零部件實作後底闆一體化壓鑄，後續計劃将通過 2-3 個壓鑄件實作下車體 370 個零部件的全部替換，屆時下地闆總成品質将進一步下降 10%。根據特斯拉資料顯示，Model Y 一體化壓鑄後車身重 66kg，比尺寸更小的 Model 3 同樣部位輕 10-20kg，技術革命帶來的減重效果顯著。
一體化壓鑄可以減少焊點和熱處理時間，兼顧降低制造成本、提高生産效率。一體化壓鑄技術可以使得特斯拉 Model Y 白車身焊點從 700-800 個減少到 50 個，相比傳統的“沖壓+焊接”工藝，預計 Model Y 一體化壓鑄後底闆減少了繁雜的焊接工序和大量人員，縮短了制造時間、降低了工廠産線的複雜程度和後期維護成本。同時，一體化壓鑄工藝與傳統壓鑄工藝相比不再需要熱處理，特斯拉披露使用一體化壓鑄後的制造時間從傳統壓鑄的 1-2 小時縮短至 3-5 分鐘，制造成本和生産效率進一步得到優化。
後底闆試制成功後特斯拉再購 13 台壓鑄機，實作前車身和 Cybertruck 一體化壓鑄。2020 年 8 月，特斯拉加州 Fremant 工廠率先使用 6000t 壓鑄機成功實作 Model Y 後底闆總成量産。由于 6000t 壓鑄機的最大壓鑄體積上限隻能實作後底闆一體化壓鑄，特斯拉決定再向力勁集團購買 13 台 6000t 壓鑄機，其中 8 台投放至德國工廠，3 台投放至上海工廠。除了後底闆總成以外，特斯拉也将在德州工廠和柏林工廠實作 Model Y 前車身一體化壓鑄.。2020 年 3 月特斯拉在财報會上宣布已經訂購 8000t 壓鑄機用來生産 Cybertruck 車身後底闆。根據 Alex Avoigt報道，特斯拉和意德拉（力勁子公司）正在共同開發 12000t 壓鑄機，用于整個白車身的一體化壓鑄。
CTC 技術将電池組作為車身結構件連接配接車身前後底闆，開辟一體化壓鑄新方向。電池包技術經曆了傳統技術-CTP 技術-CTC 技術三代，在空間使用率和內建方案上有差異。2020 年，特斯拉電池日上馬斯克提出了電池整包封裝技術 CTC（Cell to Chassis），取消 Pack 設計直接将電芯或模組安裝到車身上。
第二代電池包封裝技術CTP 先将電池本身內建再安裝到車身上，CTC 技術則直接将車身底闆作為電池上蓋。具體而言，特斯拉直接将座椅直接安裝在電池蓋上，并與一體化壓鑄成型的前後車身底闆相連。該技術将在柏林工廠使用，用于生産Model Y。CTC 技術是特斯拉實作汽車輕量化的又一舉措，也是一體化壓鑄發展的新方向。甯德時代也宣布将在 2025 年提出高度內建化的 CTC 電池技術
4.3 造車新勢力迅速跟進，傳統 OEM 處于變革前夕
蔚來 ES8 打造全鋁車身，率先推出車身一體化。一體化壓鑄在生産效率、制造成本上優勢顯著，由于特斯拉的帶動效應，國内造車新勢力積極跟進一體化壓鑄技術。基于輕量化考量，蔚來從造車伊始就獨立研發輕量化全鋁車身平台，并且在車身最關鍵的傳力路徑和承載部位上也使用高性能鋁材。
根據蔚來官方資料，以蔚來ES8 為例，白車身重 335kg，比傳統鋼制車身減重近 40%，車身用鋁率高達 96.4%，為全球最高。但由于 ES8采用的仍是傳統鋁壓鑄工藝，是以仍然需要 7 種連接配接技術，包括鋁點焊、鉚接、膠接、雷射焊接等。
除了車身結構件以外，蔚來的底盤、動力總成和内外飾輕量化推進速度更快，控制臂、副車架、“三電”殼體等基本使用鋁制材料。2021 年 10 月公司宣布與帥翼馳成功開發了制造大型壓鑄件的免熱處理材料，與文燦合作率先對後底闆結構件采用一體化壓鑄。
小鵬自主研發理想積極推進，向一體化漸進式過渡。小鵬和理想的一體化壓鑄程序落後于特斯拉和蔚來，快于國内自主 OEM。小鵬 P7 使用了高強度鋼鋁混合車身，鋼鋁合金占比達 60%，兼顧了剛度和輕量化需求，但是于 2021 年下半年積極轉型一體化壓鑄。公司采用“兩條腿”走路的政策，一是在肇慶工廠使用廣東鴻圖的一體化壓鑄方案，二是在武漢工廠建設壓鑄島自研一體化壓鑄技術。
2021 年 7 月小鵬武漢工廠項目正式啟動，該項目占地約 1500 畝，規劃産能 10 萬輛，達産後可實作年産值 300 億元。公司同時宣布将打造一體化壓鑄工藝工廠中的房間，計劃引進 2 台 7300t 壓鑄機，逐漸建成一條以上超大型壓鑄島及自動化生産線。理想在理想 ONE 車型的動力總成和底盤上已采用鋁壓鑄工藝，車身方面較小鵬和蔚來進度稍慢。目前公司正在積極跟文燦等供應商合作，計劃于 2022 年推出車身結構件一體化。
五、一體化壓鑄浪潮已至，龍頭企業揚帆起航
5.1 泉峰汽車: 立足壓鑄匠心為泉，深耕新能源勇攀高峰
“2+N”擴張計劃如火如荼，新産能新訂單亟待釋放。公司是鋁壓鑄優質供應商，熱交換、引擎等傳統業務穩中有升，傳動業務受益自主 DCT 變速箱滲透率提升迅速增長，新能源業務圍繞“三電系統”布局新産品、新項目。2021 年純電、混動等領域新訂單多點開花，持續突破比亞迪、長城、新勢力等主機廠和采埃孚、法雷奧等國際 Tier 1 新能源零部件訂單實作收入倍增。受限産能壓制和傳遞壓力，公司一再加快産能建設，馬鞍山工廠于 2022 年春節後正式投産，歐洲工廠将在下半年完工投産，同時新增南京工廠産能。預計全部工廠達産後，公司總産值将超 55 億元，“2+N”擴張計劃大幅緩解産能焦慮。
重視研發建構技術壁壘，5000t 一體化壓鑄訂單實作穩定供貨。公司長期重視研發，堅定以技術為本。2013年前瞻布局新能源汽車零部件，在三電領域積累深厚，2020 年公司敏銳地捕捉到鋁壓鑄行業向大型化、一體化轉型趨勢，積極布局一體化壓鑄。目前已經實作 5000 噸一體化壓鑄訂單穩定供貨，6000 噸、8000 噸壓鑄機将于下半年逐漸到位。2021Q1-Q3 公司營收和歸母淨利潤分别為 11.89 億元、1.01 億元，同比分别增長 30.66%、 76.60%。輕量化鋁壓鑄賽道迎來量價齊升的黃金時代，公司有望憑借核心技術優勢夯實護城河，充分抓住行業發展機遇。
5.2 文燦股份：領先布局車身結構件，一體化壓鑄搶占先機
國内首家實作車身一體化壓鑄，壓鑄技術布局全面。文燦股份成立二十餘年，是國内高壓鑄鋁結構件龍頭，總部位于廣東惠州，在廣東佛山、江蘇南通、天津多地建有工廠。2020 年收購法國百煉集團後，完成鋁合金高壓、低壓、重力壓鑄全工藝全布局。2021 年 11 月，公司率先實作車身後底闆車身一體化壓鑄件量産，終端配套蔚來汽車，成為繼特斯拉之後，國内第一家擁有車身一體化壓鑄技術的公司，具有先發優勢。2021Q1-Q3，公司營收 29.65 億元，同比增長 103.60%，海外疫情和公司整合拖累歸母淨利潤。
客戶、裝置和材料國内領先，一體化壓鑄技術具有先發優勢。公司第一大客戶為大衆集團，其餘重要客戶涵蓋奔馳、蔚來、特斯拉等，2020 年 CR5 占比 50.3%。随着新客戶新項目的不斷拓展，CR5 占比持續降低。2020 年公司提前進行一體化壓鑄賽道的裝置和研釋出局，購進 6000 噸大型壓鑄裝置，具備較強先發優勢。2021年 5 月向力勁集團旗下意德拉訂購 7 台 2800-6000T 大型壓鑄機用于車身結構件和電池盒一體化壓鑄生産。同月，再次購買 9000T 壓鑄機，并于 2022 年 2 月傳遞，緻力實作更高難度的一體化壓鑄技術。在材料與模具研發方面，公司與立中集團進行合作開發免熱合金，自制 6000T 以下的壓鑄機模具，并計劃自 2022 年 1 月份起完成 9000T模具自制。目前，公司的客戶包括特斯拉、蔚來汽車、理想汽車等國内外新能源主機廠，在一體化壓鑄賽道搶占先機。
5.3 旭升股份：特斯拉核心供應商，客戶結構優化成長可期
特斯拉三電系統供應商，募資突破産能瓶頸。公司作為國内領先鋁壓鑄供應商，主攻新能源汽車鋁合金零部件。2014 公司與特斯拉簽訂合同，成為特斯拉三電系統供應商，2021H1 特斯拉銷售收入占公司總營收 40%。随着新能源的高景氣與客戶持續放量，2021 年 7 月，公司發行不超過 13.5 億的可轉債，助力公司突破産能瓶頸。其中，9.7 億用于高性能鋁合金汽車零部件項目，達産後将新增新能源汽車傳動系統殼體産能 234 萬件、新能源汽車電池系統部件産能 57 萬件和新能源汽車車身部件産能 50 萬件；3.8 億元用于汽車輕量化鋁型材精密加工項目，達産後将新增新能源汽車傳動系統殼體産能 62 萬件、新能源汽車電池系統部件産能 95 萬件。受益于其全球擴張和快速放量，公司業績持續高增長，2021 年 Q1-3 營收（20.12 億元，同比+82.10%），歸母（3.31 億元，同比+43.67%）顯著優于行業。
技術持續積累逐漸向一體化更新，客戶結構優化效果顯著。公司持續進行技術研發，成為國内少有的兼具壓鑄、鍛造和擠出三種鋁合金成型技術的企業。伴随特斯拉主導的一體化壓鑄成為趨勢，公司作為特斯拉三電供應商，有望将電池盒等産品件向一體化結構更新。2021 年 6 月，旭升與海天金屬簽訂戰略合作協定，将在未來三年内向海天金屬訂購總價約 2 億元的壓鑄島裝置，機型覆寫 1300T-4500T、6600T 和 8800T，并共同開發應用于一體化壓鑄領域的超大型壓鑄機。此外，公司在浙江湖州投資建設汽車模具及核心零部件研發、制造、生産、加工項目，進一步加強公司的壓鑄與模具等配套技術的提升。随着公司龍頭地位的鞏固，并在輕量化鋁合金零部件的核心領域建構全面經驗體系，公司的客戶結構也在不斷優化，拓展了包括長城汽車、甯德時代、億緯锂能等重要客戶，未來将給公司帶來明顯業績彈性。
5.4 廣東鴻圖：國内市占率第一壓鑄龍頭，實作一體化壓鑄彎道超車
國内市占率第一的鋁壓鑄龍頭，開拓國内新勢力合作煥發新機遇。廣東鴻圖作為老牌鋁壓鑄龍頭企業，具備良好的技術基礎與客戶儲備，長期處于國内市占率第一的地位。2021 年 H1 公司鋁壓鑄業務營收占比 63.6%，主要産品包括動力總成系統、傳動系統和新能源汽車結構件。2018 年，公司營收與淨利均達到峰值，随後進入轉型探索期，淨利率相對行業承壓。2020 年，公司新能源與高精尖業務占比 21.78%，新開拓的新能源産品項目按生命周期銷售占比達 43%，當年淨利同比增幅達 465%。2021 年 Q1-3，公司營收（43.49，同比+13.48%），歸母（1.92，同比+147.75%），持續保持業績增長。2021 年，廣東鴻圖開拓小鵬、蔚來等國内新勢力車企客戶，并與小鵬圍繞一體化零件進行同步開發合作，為公司帶來新的增長機遇。
布局大型壓鑄裝置+自研免熱合金，率先完成超大型一體化鋁壓鑄結構件。在一體化布局上，公司自主研發了高強韌免熱處理鋁合金材料，為大型一體化壓鑄提供材料基礎。2021 年上半年公司開展“結構件一體化成型”項目的大型壓鑄島整體規劃，并購置一台 6800 噸壓鑄裝置。2022 年 1 月公司 6800 噸超大型一體化鋁合金壓鑄結構件試制成功，鑄件澆注重量約 100Kg，實作了超大型一體化壓鑄技術的自主可控。公司以此為契機，開啟了 12000 噸超級智能壓鑄單元以及新能源汽車一體化前艙總成、一體化後地闆總成和一體化電池托盤等關鍵核心輕量化部件研發工作
5.5 拓普集團：平台型零部件龍頭，建立一站式解決方案
全方位産品布局，輕量化領域經驗豐富。基于原有的 NVH 領域優勢，拓普集團不斷地進行研發投入，緻力于打造汽車減震系統、飾件系統、智能駕駛系統、底盤輕量化系統、熱管理系統五大領域的産品矩陣。公司憑借對市場變動的高敏感性與快速反應，獲得大量傳統與國内外新勢力等主機廠訂單，包括特斯拉、比亞迪、長城、小鵬、上汽、長安等。其中，在輕量化領域，拓普逐漸建立了一站式輕量化解決方案，已具備了輕合金領域高壓、真空壓鑄、低壓、差壓、擠壓鑄造、鍛造的六大工藝，已量産的産品類型涵蓋底盤系統、動力總成結構件、電池包結構件、車身結構件以及熱管理閥闆等，并可為客戶提供定制輕量化服務。随着新能源的超高景氣與車企的快速放量，2021 年 Q1-3 公司實作了營收 78.23 億元、同比+81.1%，歸母淨利潤達 7.53 億、同比增長 94.4%的高增長。
一體化壓鑄研發多管齊下，發展程序行業領先。在材料方面，拓普集團與華人運通及上海交通大學合作，全球首家成功應用了其聯合釋出的 TechCast高強韌性免熱處理鋁合金材料。該材料流動性高于同級别材料 15%以上、強塑積高出 30%以上，保證了整車碰撞等性能達到更高次元。裝置方面，公司簽署戰略協定采購 21 台套壓鑄單元，包括 6 台 7200 噸、10 台 4500 噸和 5 台 2000 噸的壓鑄裝置，用于新能源汽車超大型結構件，如前機艙、後車體及電池殼體等産品的生産制造。2022 年 2 月拓普集團為華人運通生産的 7200 噸一體化超大壓鑄後艙正式量産下線。
投資建議
“碳中和”政策推動下，中國新能源汽車滲透率快速提升，2021 年新能源汽車滲透率高達 14.2%。随着新能源車銷量超預期以及裡程焦慮凸顯，汽車輕量化賽道呈現超高景氣。鋁壓鑄作為目前綜合最優的輕量化方案，在材料、裝置和工藝不斷取得重大突破的背景下，技術壁壘逐漸提高，向大型化、一體化逐漸更新。一體化壓鑄處于爆發前夜，目前滲透率較低，未來市場空間廣闊。
随着技術在特斯拉、造車新勢力和傳統車企的持續疊代落地，行業有望快速放量。鋁壓鑄闆塊經曆前期回調，股價具備安全邊際，2022 年是一體化壓鑄取得實質性進展的大年，我們認為應關注一體化壓鑄業務先行的鋁壓鑄龍頭企業，推薦泉峰汽車、文燦股份、廣東鴻圖、拓普集團，建議關注積極轉型的旭升股份、愛柯迪、嵘泰股份。
此為報告精編節選，報告原文：
《汽車科技浪潮之一：一體化壓鑄風雲際會，輕量化大市場初現峥嵘》
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