et用了全铝车身吗?这种材料对于车辆的耐用性有何影响?,

文灿股份研究报告:车身一体化浪潮掀起,铸就铝压铸明日之星

(报告出品方/作者:浙商证券,邱世梁,刘欣畅)

1. 布局新能源,压铸全覆盖

1.1. 铝压铸行业领军企业

掌握高压、低压和重力铸造三大铝压铸工艺,深耕汽车铝压铸件。公司主营汽车铝压铸精密件和车身件制造,实现高压、低压和重力铸造三大铝压铸工艺全覆盖,高压压铸工艺主要应用于传统燃油车和新能源汽车的动力总成系统和车身结构件等,低压压铸工艺主要应用于新能源车大三电系统和底盘系统等,重力压铸工艺主要应用于底盘系统等。公司客户包括大众、奔驰、特斯拉、蔚来、小鹏、理想等国内外知名车企以及采埃孚、麦格纳等国际 tier1。

公司发展可以分为四大阶段:1)1998-2014 年,公司实现了从小型家电压铸到汽车零部件压铸到高端铝压铸车身件供应商的转型;2)2014-2017 年率先切入新能源领域;3)2018-2020 年,国内产能全面扩产;4)2020 年之后,收购法国百炼从专注高压压铸实现高压、低压、重力铸造全覆盖,且在高压基础上发展一体化压铸。

第一阶段:1998-2014 年,实现家电-传统汽车铝压铸件-铝压铸车身件的两次次跳跃。1998 年公司前身南海文灿成立,以家电和日用生活类压铸件起家,后逐步转型至汽车铝压铸行业,成为格特拉克、博世、麦格纳、采埃孚、法雷奥等诸多国际tier1 的供应商。2011 年公司开始布局铝压铸车身件领域,首个订单为奔驰国产化车型车身件,成为奔驰铝压铸车身件国产唯一供应商。

第二阶段:2014-2017 年,汽车高压铸件精耕细作,车身件率先切入新能源领域。2014年公司整体变更为股份公司,并获得特斯拉 model S/X 车身件订单,于2015 年开始进入特斯拉供应体系批量生产。2016 年公司车身件再获蔚来汽车定点。公司抢先布局新车身件和新能源,积累了新能源车车身结构件的先发优势。


第三阶段:2018-2020 年,融资上市并完成国内产能扩张。2018 年4 月,公司正式在上交所 A 股上市,募资 8.39 亿元;2019 年,公司发行可转债,募资8 亿元。公司募集资金主要用于投入天津雄邦、南通雄邦、江苏文灿三个公司,扩充产能以匹配未来发展。

第四阶段:2020 年以来,公司通过并购法国百炼集团,实现技术、业务的协同和延伸,并前瞻布局一体化压铸,产品线全面拥抱新能源。2018 年之前公司专注于高压压铸领域,2020 年 8 月公司收购法国百炼集团,实现了高压、低压、重力压铸工艺全覆盖,公司产品品类得以扩充。公司围绕车身、底盘、大三电、电池托盘/储能箱体四类产品线,全面拥抱新能源,在手新能源订单充沛。

公司为家族控股,唐氏家族控制公司 57.2%的股权。公司实际控制人为唐杰雄、唐杰邦,两人为堂兄弟,合计直接或间接控制公司 34.33%的股份。唐怡汉、唐怡灿分别为唐杰雄、唐杰邦之父,唐氏家族合计控制公司 57.2%的股份,行动一致。公司股权上虽为家族控股,但实际上仅唐杰雄先生参与公司实际经营,为公司董事长和总经理。

国内长、珠三角、环渤海三地区布局,全球实现亚、欧、北美三大洲覆盖。公司在文灿股份(佛山)、南通雄邦、江苏文灿、天津雄邦设置生产基地,实现了珠三角、长三角、环渤海地区的布局。2020 年收购法国百炼集团,法国百炼在全球拥有10 个生产基地,分布在墨西哥、中国(武汉、大连)、法国、匈牙利、塞尔维亚等国家,完成了全球生产基地的布局。

文灿股份压铸技术行业领先,是国内铝压铸龙头企业。公司的优势在于1)率先布局新能源,2014 年开始公司逐步拓展特斯拉等新能源客户,2019 年国内四大生产基地均形成以新能源汽车用零部件为核心的产品生产体系;2)生产技术完备,公司深耕高压铸造,掌握重力铸造及低压铸造技术,率先布局一体化压铸技术;3)受到客户认可,公司下游客户包括采埃孚、博世、大陆、麦格纳、法雷奥、本特勒等全球Tier 1 以及大众、奔驰、宝马、奥迪、雷诺等传统车主机厂也包括特斯拉、蔚来、小鹏、理想等新能源主机厂。


1.2. 2021 年是公司经营拐点

12-19 年公司营收和归母净利稳健增长,收购法国百炼后收入体量进一步扩张。2012年-2019 年公司营收和归母净利 CAGR 分别为 10.3%和 12.6%,2020 年8 月并表法国百炼,百炼 2020 年 8-12 月并表收入 10 亿元,使公司收入规模进一步扩张。

18-19 年行业下行和新产能投放共振导致公司产能利用率较低、业绩波动较大,20-21年疫情、缺芯、铝价上涨等外部冲击共振下导致公司业绩触底,2021 年是公司经营拐点。2018-2019 年公司营收同比增速分别为 4.05%、-5.09%,归母净利润同比增速分别为-19.4%、-43.3%,利润增速显著低于收入增速主要是行业下行背景下新产能投产,2018年公司IPO募投项目天津雄邦建成开始投产,但是一般一个新产能建设完成后,还要进行产品试制、量产审核、量产爬坡等阶段,通常需要 2-3 年才能实现 100%达产,而18 年下半年开始国内乘用车开始负增长,并且 19 年国六切换影响公司主要客户大众的订单,导致公司新产能没有得到很好的消化,产能利用率下降以及新工厂建成带来的固定成本增加导致公司归母净利润下滑较多。

2020 年公司实现营收 26 亿元,其中百炼并表贡献收入10 亿元(8 月百炼并表),文灿本身营收 16 亿元,同比+4.1%,2020 年公司实现归母净利润0.84 亿元,若剔除并购费用/利息以及百炼利润,则文灿本身利润体量约 1.55 亿元,同比+119.3%,净利率9.43%,同比+4.81pct,逆市大幅增长,主要原因为高附加值、高毛利率的车身结构件产品放量优化了公司盈利能力。

2021 年由于缺芯、铝价大幅上涨、海外疫情反复、运费等外部多重冲击,公司业绩承压。2021 年前三季度公司收入 29.7 亿元,同比+103.6%,主要是百炼贡献了约16.6亿元的收入,前三季度公司归母净利润 0.69 亿元,同比下滑7.2%。我们认为21年是公司经营拐点,2022 年开始随着车身(含一体化压铸)、底盘、大三电、电池托盘/储能箱体四大类新能源业务放量,以及行业外部因素的消散,公司业绩将释放较大弹性。(报告来源:未来智库)


2. 新能源催生一体化压铸浪潮

2.1. 从高压压铸升级一体化压铸

铝合金铸造按照是否有外力作用分为压力铸造和重力铸造。压力铸造又分为低压铸造和高压铸造,其中高压铸造是将金属液倒入压室,然后压射杆将压室中的金属液高速推入浇道和型腔,并使其在高压下凝固形成铸件,填充时金属液的流动速度在10-80m/s甚至更高,金属液凝固时承受的压力高达 40-120MPa,其产品具有表面光洁度好、尺寸稳定、可直接成型薄壁结构、生产效率高等优点。基于高压压铸的基础,真空高压铸造工艺增加了抽真空操作,可将型腔中的气体抽出,金属液体在真空状态下充填型腔,减少了卷入的气体,铸件可进行热处理,力学性能优于普通高压铸件。低压铸造是使金属液从在较低压力(0.01-0.05MPa)下,在密闭容器中沿着升液管自下而上流经升液通道、铸型浇口,平稳填充型腔,随后增压凝固的工艺,充型能力强但生产率较低。

一体化压铸本质上属于高压铸造工艺。2019 年以前压铸机锁模力通常在400-5000吨不等,汽车高压铸造工艺主要应用于发动机系统、变速箱系统、离合器等精密件,以及横梁、纵梁、减震塔等车身结构件。一体化压铸指的是车身件的一体化,即原本设计中多个单独、分散的小件经过重新设计高度集成,再利用压铸机进行一次成型,省略焊接的过程直接得到一个完整大零件,一体化车身件尺寸大、材料特殊、模具复杂、制造工艺难度较高,需要大吨位压铸机进行生产。

高压压铸工艺包括合模、射料、回锤、冷却、充氮气(惰性气体)、离嘴开模、顶出、顶回等步骤。当压铸生产时,先将熔融的液态铝合金倒入压铸机的压射机构内,压射机构将铝液快速推入模具内并加压成型,通过模具内的冷却系统将铝合金零件快速冷却至固态,最后模具打开由机器手取出零件、清理喷涂脱模剂再进行下一循环生产,整个生产过程温度极高、烟气多、噪音大,业内通常使用自动化生产。


高真空压铸工艺加入高真空控制系统,需要高精度传感器控制。工艺流程为模具关闭、倒料、真空开启、型腔真空排气、压射、开模到位、取件、喷涂、再次关模到位等环节。在过程中,有高精度真空传感器控制真空罐、熔杯排气阀和型腔排气阀,并通过参数设定来触发四个接触点:即熔杯真空开始、熔杯真空结束、型腔真空开始和型腔真空结束。

一体化压铸单个生产周期主要由抽真空-铝液填充-成型-机加工环节组成。在铸造型腔内会涂覆约 35ml 的润滑油,压铸机关闭型腔抽出内部气体,熔融状态的金属材料被高速压入,模具与型腔接触,温度下降到 400 度时型腔打开,模具运送到逐冷却槽,再经过剪裁,多余的部分和不良产品会再次加工,特斯拉 Model Y 的一次一体化压铸周期完毕。

特斯拉一体化压铸工艺有两大核心:一体化设计与一体化制造。在一体化设计上,特斯拉于 2019 年 7 月发布专利“汽车车架的多向车身一体成型铸造机和相关铸造方法”,将一整套固定的模具放置在中心,四套可以移动的模具放置在四个不同方向。通过液态设备,四个可移动模具与中心固定模具贴合,共同形成了一个封闭的空腔。熔融状态的铝合金会受压力从四个移动模具上的浇筑口压入模具空腔,最终在空腔内汇合并凝固形成了大型的一体式压铸结构整件。

在一体化制造上,特斯拉向 IDRA 采购压铸机,实现一体化生产。零件一体化尺寸增大,对设备的性能需求大幅提升。IDRA(力劲科技控股)专注于压铸机76年,其开发的 OL6200CS 设备,可以提供最大 6218 吨的锁模力(传统高压压铸的锁模力通常在5000吨以下)。根据 IDRA 在 2011 年申请专利,其能够将铸造半模之间形成空腔,向空腔中注入带有保护的熔融金属,经由抽真空装置在模空腔中产生负压,能够有效消除铸造湍流产生的气泡,有助于增强压铸材料的一致性和提升压铸速度。


2.2. 特斯拉引领一体化压铸产业趋势

特斯拉车身一体化上的进程可以分为三个阶段:

1)第一阶段,采用全铝车身拼接。Model S、Model X 问世,采用了全铝车身,但是仍然按照传统的冲压-焊接工艺路线进行整车开发。

2)第二阶段,6000 吨压铸机用于生产 Model Y 后座板。2020 年马斯克在特斯拉batteryday 上宣布,Model Y 将采用一体式压铸后地板总成,零件数量比Model3 减少79个,焊点大约由 700-800 个减少到 50 个,可将下车体总成重量降低30%,制造成本下降40%,制造时间由传统工艺的 1-2 小时缩减至 3-5 分钟。在特斯拉全球四大超级工厂中,均已部署 6000 吨以上的压铸机,其中弗里蒙特工厂布局了 2 台、上海工厂布局了3台、柏林工厂将布局 8 台、奥斯汀工厂将布局 4 台以上。

3)第三阶段,一体化下车体即将量产。2021 年特斯拉在柏林工厂开放日上展示了特斯拉一体化压铸底盘,计划将用 2-3 个大型压铸件替换由370 个零件组成的整个下车体总成,重量将进一步降低 10%,对应续航里程可增加 14%。未来特斯拉将向前车身一体化+后车身一体化+底盘电池包一体化集成的方向发展。

2.3. 一体化压铸优势

一体化压铸工艺的优势集中在降本、轻量化、提高生产效率上,有望颠覆冲压焊接工艺。

成本降低

一体化压铸主要是取代传统冲压焊接工艺,零件数量和焊接工序大幅减少,冲压零件、冲压模具、冲压设备、焊接夹具、焊枪、检具等所有传统冲焊供应链环节均取消,对应的整个供应链投入大幅下降。


1. 设备投入成本:过去数十个小件需要分别投入相应的产线、设备、模具等费,一体化压铸后集成度大幅提升生产工序大幅精简,带来设备产线等总投入的下降。

2. 焊接/涂胶成本:涂胶身为传统焊接白车身一个重要步骤,用来解决因点焊产生的钢板间存在的缝隙。一体压铸车体使得零件面积大幅增加,不需弥补焊接钣金件间的缝隙,减少了涂胶工艺的成本。

3. 人工成本:一体化压铸的生产效率大幅提升,自动化率提升,国内主流焊接工厂往往配备 200-300 名生产线工人,采用一体化压铸技术后,所需的技术员工有望缩减至原先的十分之一。

轻量化效果更优

一体化全铝压铸白车身的重量将在200-250kg,而同级别钢制车身的重量在350-450kg。重量降低约 150-200kg,在车身轻量化方面具有巨大优势。例如Model Y的一体压铸后车身仅重 66 公斤,比尺寸更小的 Model 3 同样部位轻了10-20 公斤。

生产效率大幅提升、供应链管理周期将被压缩到极致

Model Y 将 79 个零部压缩成两个零件,零件大幅减少,焊接点由原来的700-800个减少到 50 个,制造时间可从原先的 1-2 小时缩减至 3-5 分钟。供应链环节缩短,供应商的审查、冲压零件的采购定点、冲压模具的制造、冲压设备的使用。焊接夹具的制造、焊接的使用、检具的开发、零部件的物流运输等环节将被缩减。管理周期压缩,传统汽车制造周期长、工作量大、重复性高,例如针对一些专业的外观类零件,需要经过MB1、MB2、MB3 三轮匹配,耗时近 6 个月,一体化后 MB 匹配中车身所需要的周期将会缩短至 1~2 轮,有望节省 3~4 个月。


提高焊接处零件强度

传统冲压+焊接工艺在焊接处强度降低,一体化压铸一次成型,从根源上避免了焊接问题,同时在设计零件时可省略考虑安装孔大小、安装位置等问题,从而促成更优化的工程学结构。

2.4. 产业变革加速,多家主机厂积极推进车身一体化工艺

一体化压铸具备经济性和高效性,电动化时代一体化进程将提速。相比于传统车,在电动车时代我们认为主机厂将会加码一体化压铸,主要有四点原因:1)一体化压铸的经济性明显,降低成本;2)一体化压铸的节拍更快,相比于传统车电动车迭代周期更短,一旦推出爆品需要快速生产推向市场;3)电动车轻量化需求,与传统车相比,由于续航焦虑电动车的轻量化需求增加;4)新势力车企的入局增强了一体化压铸的可能性,电动车尚没有完全平台化生产,尤其是新进入的新势力车企没有冲压、焊接产能,转型包袱小,更有动力和意愿去推广一体化压铸工艺。

主机厂、压铸机设备厂、铝压铸企业均大力布局一体化压铸。蔚来、理想、小鹏、华为/赛力斯、广汽、福特、大众、智己、小米都在谈判/评估/定点/规划一体化压铸铸件,一体化压铸成为行业趋势。

蔚来:2021 年 10 月,蔚来宣布成功验证制造大型压铸件的免热处理强韧化压铸铝合金新材料,该材料是蔚来与帅翼驰联合开发,将会应用在蔚来第二代平台车型上。2021年 12 月蔚来发布新车 ET5,该车后座板使用一体压铸工艺。

小鹏:购入 2 台 7300 吨压铸机,小鹏武汉工厂在常规的冲压、焊接、涂装车间基础上,增加一体化压铸工艺车间,武汉工厂将引进一套以上超大型压铸岛及自动化生产线。


高合:和上海交大轻合金国家工程中心达成战略合作,全球首发TechCastTM超大铸件用低碳铝合金免热处理材料,该材料有望应用于一体式大型压铸车身薄壁结构件、门盖内板、电池包壳体等超大铸件上,并在高合汽车后续车型上大批量采用。

大众:据德国《商报》,大众将于 2026 年生产新一代电动汽车Trinity 项目,并将建立一座全新的工厂,大众计划在 Trinity 项目中引入一体化压铸技术。

沃尔沃:2021 年 10 月沃尔沃在瑞典挂牌上市,70%的募集资金将用于电动化转型,包括在工厂中添置大型压铸机,以生产一体成型的车身以及新增电驱动和内置电池的生产线等

压铸机设备厂:力劲集团、布勒、伊之密、海天金属等设备厂纷纷加码大吨位压铸机制造。力劲,在全球压铸机市场的占有率超过 40%,率先开发出6000 吨压铸机,目前已开发出 12000 吨压铸机,是大吨位压铸机龙头。布勒,2020 年发布Carat 超大型两模板压铸机,2021 年布勒称将发售 6100T 两模板压铸机,并宣布启动Carat 840(8400T两板压铸机)项目,2021 年 7 月上海国际压铸展布勒发布世界目前最大的9200吨超大型两模板压铸机。海天金属,2019 年开始设计,2021 年 4 月在重庆美利信全球首发HDC8800吨压铸机,可实现包括新能源汽车在内的车身、底盘等大型结构件一体化。伊之密,公司 7000T 压铸机即将总装。

铝压铸企业:文灿股份、瑞立集团、美利信、拓普集团、泉峰汽车、广东鸿图爱柯迪等汽车零部件压铸企业也纷纷提前布局,但文灿股份走在最前列。文灿股份2021年上半年已向力劲集团采购 3 台(2 台 6000 吨和 1 台 9000 吨)超大型智能压铸单元;瑞立集团向力劲集团采购 3 台(6800 吨、8000 吨和 9000 吨)超大型智能压铸单元;重庆美利信与海天金属签约购买一套 HDC8800 吨超大型压铸机,聚焦“5G 通信”和“新能源+智能网联汽车”两大前瞻领域;拓普集团 2021 年 9 月向力劲科技订购21 台套压铸单元,其中包括 6 台 7200 吨、10 台 4500 吨和 5 台 2000 吨的压铸设备;泉峰汽车2021年启动安徽马鞍山汽车零部件智能制造项目建设,马鞍山基地将增设2700 吨两台,3000吨、4200吨、4400 吨、6000 吨、8000 吨各一台大型压铸设备。爱柯迪的智能制造科技园项目拟购入 45 台压铸机,包括 1000 吨以上压铸机 35 台,包括了4 台4400 吨、2 台6100吨和2台 8400 吨,新能源汽车车身部件规格为 40 千克,产品方案显示汽车电池系统单元产品规格为 10 千克,较现有产品规格提升;华朔科技订购了力劲6800 吨、8000 吨超大型智能压铸单元各一台套,2000 吨大型智能压铸单元六台套,共计8 台套大型智能压铸装备;广东鸿图购置了一台 6800 吨压铸机并于 1 月 22 日举行6800T 底盘一体化结构件下线暨12000T 超级智能压铸单元合作签约仪式,未来将结合客户的发展方向在一体化前舱总成、一体化后地板总成和一体化电池托盘等关键核心轻量化部件方面布局和发力。宁波海威在 2021 年 12 月 6600T 压铸单元结构件下线,且规划在绍兴基地安装6 台6600T和9000T的大型压铸设备,用于生产前机舱、后车体及电池箱体等产品。


2.5. 一体化压铸行业空间测算

2021-2025 年,一体化压铸 4 年 CAGR 达到 134.5%。汽车后座板的单车价值约2200元,2021 年只有特斯拉 model Y 应用,对应市场空间约9 亿元。在单车价值上,随着一体化压铸的技术升级,车身一体化可应用范围将从目前的后座板扩展至前车身、底盘电池托盘、车门,对应单车 ASP 有望从 2200 元提升至 14400 元;在普及率上,根据目前主机厂的一体化意愿,越来越多的车企将逐步采用一体化压铸进行生产,2025 年搭载一体化压铸车型销量有望快速提升至 303 万辆。根据我们测算,对应2021-2025 年一体化压铸的市场空间将从 9 亿元左右提升至 273 亿元左右,CAGR 为134.5%。(报告来源:未来智库)

3. 一体化压铸门槛较高

一体化压铸工艺壁垒为系统性壁垒,体现在材料+模具+压铸过程控制上。

技术难点一:材料壁垒

由于一体化铸件规格更大,考虑形变问题无法进行热处理,需要材料创新,研发出特殊的免热处理铝合金。传统的铝压铸车身件如减震塔为满足高延伸率保证铆接性能,通常需要进行 T7(固溶+时效热处理),但是一体化铸件尺寸更大(后座板投影面积有1.5mX1.5m),进行热处理容易发行形变,因此需要特殊的免热处理铝合金,在不需要进行热处理的同时也能保证产品组织和力学性能。另外,使用免热处理材料因为节省了热处理工序,一定程度上也能提升良品率。

应用于一体化压铸的免热处理铝合金材料要具备以下几个特点:1)有较好的塑型体流变性能,即在压力作用下,铝合金仍具备良好的流动性,便于填充复杂的结构体,减少逐渐内收缩空洞;2)线收缩率更小,且有一定的高温强度,以免铸件产生裂纹和变形,提高铸件尺寸精度;3)结晶温度范围小,可以减少铸件中收缩孔洞产生的可能性;4)具备更好的高温固态强度,防止模具开模时推出铸件产生变形或破裂;5)在常温下应具有一定的强度,提高压铸件的机械强度和表面硬度;6)与压铸型不发生化学反应,亲和力小,防止粘型和铸件、铸型相互合金化;7)在高温熔融状态下不易吸气、氧化,以便能满足压铸时需长期保温的要求。


免热处理铝合金需要兼备韧性与强度。一体化压铸的材料具有一致性,车身在不同部位对受力的不同要求以及不同部位对强度和韧性的要求均要满足,而一体化车身件具有尺寸大、壁薄、结构复杂等特征,力学性能要求更高。韧性相关的结构件的抗拉强度通常≥180mpa,伸长率≥10%;强度相关的结构件,抗拉强度通常≥210mpa,伸长率≥7%。根据《压铸周刊》,首选免热处理的高强高韧铝合金的延伸率最低要求为10%,在此基础上追求高强度,以满足碰撞铆接的要求。

压铸铝合金材料发展现状:国内情况,国内压铸铝合金绝大多数以A1-Si 合金为主,这类合金存在强度较低、切削性能不够好、螺纹加工困难等现象,所以近年来我国正在开发高强度合金。全球情况,压铸铝合金如 EZCastTM 合金(C611, C60K, C448), Aural-2,Aural-4, A365 和 Mercalloy 目前被广泛应用于车身结构件以减轻汽车重量。

免热处理材料取得突破。其中 EZCASTTM 系列铝合金由美国铝业供应在上世纪九十年代开发乘用并应用于奥迪 A8 的全铝车身上,其典型核心C611 被广泛应用压铸的减震塔,EZCASTTM 免热处理系列是帅翼驰与蔚来合作材料的选择方向。国内外均有企业涉足免热处理材料的开发,如立中集团、帅翼驰集团、华人运通与上海交大、特斯拉、美国美铝、德国莱茵菲尔德等。

特斯拉解决方案:自研。2015 年特斯拉从苹果挖来铝合金专家Charles Kuehmann,其主要负责 Space X 和特斯拉的材料工程,特斯拉声称其新的铝合金材料强度可以调整至90MPa 到 150Mpa,导电性可以达到 40% IACS 到 60% IACS。

技术难点二:模具壁垒

模具涉及到模具的设计、模具的耐用程度等方面,1)模具的耐用性会直接影响到成本,一体化压铸对模具的冲击更大,对模具材料的选择要求更高,在满足铸件要求的同时要考虑到模具的耐用性;2)模具设计更复杂,材料的配方也需配合模具使用,模具在压铸模具中复杂的充型、凝固过程是压铸的关键要素之一。


1)模具的耐用性:

一体化压铸的锁模力更强,残余的应力会对模具造成损伤,压铸模的使用条件较为恶劣,在压铸过程中,金属液进入模具型腔,受型腔内的空间限制,在型腔凹角处产生拉伸力;模具温度受金属液温度的影响逐渐升高,模具受热膨胀,模具表面产生压应力;铸件脱模后对模具进行冷处理,模具收缩,产生切向拉应力;压铸模承受模具内外各方交互应力的影响,可能会导致模具出现裂纹,同时离型剂或者其他杂质依附在模具上等会产生积碳作用,影响后续产品的良品率,同时材料中的锌积附在模具表面会产生粘模效用,对模具的使用寿命均会产生影响。

2)模具的形状设计:

模具形状设计有壁垒原因主要有三点:影响产品质量,铸件斜度值设计不合理会引起抽芯,开模后进行取件时容易造成擦伤,且转角处的圆滑程度等均会导致气孔的产生,压铸件还会因排气不良产生、压铸参数不当造成卷气、铝合金的缩气孔、产品壁厚差过大等原因产生气孔;影响模具寿命,设计的不良会导致铸件壁厚不均匀,还会导致模具中存在细薄的截面,还会反向导致早期模具裂痕。一体化压铸的模具设计更难,更不易被填充,压铸件距离更远,封闭的鳍片或凸起等形状更不规则,更不容易被填充、模具的圆角不适宜或者合模时长不得当时等均会产生裂痕。

技术难点三:压铸过程控制

在整个压铸操作过程中的数十个参数控制,涉及到如加热的温度,模具的温度,脱模剂的使用等环节,每个过程均与产品性能和良率息息相关。而由于一体化车身件大,铝液填充模具时间长,时间越长压铸过程中的控制难度越大。

1)压铸机的驾驭能力。压铸的结构越复杂,对于拔模角、插破角、排气孔、出模方式、收缩方向等结构参数的要求越高;对于液态金属充填型腔速度、流态、压射比压、压射速度等工艺参数的控制越严格。同时设备的使用要与材料和模具等配合,压铸材料的充填速度也对良品率有影响,需根据压铸合金和铸件结构特性确定。


2)模温控制。分析模具的热平衡,合理设计冷却/加热管道,是生产中对模具温度进行有效控制的前提条件,模具的表面温控对一体化压铸件的影响极大,如熔汤前段温度低时,压铸件会产生冷纹;

3)员工经验。随着震动和交变应力冲击,压铸过程中产生裂纹的潜在可能性较大。同时,压铸过程中因为高速铝液射流对模具的反向破坏很大,压铸之后的零件尺寸表面会呈现出极其复杂的形状,对员工经验、技术的要求上升。

此外,在设备采购方面有资金壁垒及时间成本。①一体化压铸的大型设备的固定成本较高,在采购上有资金进入壁垒,且适用于规模效应的产品。一体化压铸对设备锁模力要求显著提升,6000 吨以上大型压铸机供应偏紧,从设备订购到安装调试完成时间至少需要 1 年时间,压铸厂商需要率先布局一体化。

4. 国产大型铝压铸车身件龙头,把握一体化产业趋势

4.1. 大型铝压铸车身件 10 年积淀,奠定升级基础

一体化压铸是更大、集成度更高的车身件。车身件是一般为成再见或受力件,通常尺寸大、壁薄、具备良好的延伸率、既有较高的屈服强度和抗拉强度等特性,主要包括横纵梁、A(B)柱、减震塔、保险杠、车门框架、车架连接件等。2011 年公司领先国内同行率先布局铝压铸车身件,10 年车身件积淀使公司在铝压铸车身件的模具、材料、压铸工艺上拥有雄厚的技术储备和经验积累,而一体化压铸是更大、集成度更高的车身件,因此 10 年大型车身件铝压铸经验奠定了公司升级一体化压铸基础。

公司在铝压铸车身件上拥有 10 年经验,是公司做一体化压铸车身件的基础。

铝合金车身结构件由于对汽车起支撑、抗冲击的作用,对强度、延伸率、可焊接性都有着极高要求,材料制备、压铸难度非常大,铝车身此前主要应用于高端车型以上,国内几乎没有参与者,公司多年以来持续研发并提升高真空压铸技术、应用于高真空压铸的模具技术、特殊材料开发或制备技术及相关生产工艺技术,并且公司所开发和量产的铝合金车身结构件系列是比较完整和全方位的,涉及的产品有车门框架、前后梁及侧梁、前后减震塔、扭力架、A 柱、D 柱、电池盒壳体及支架等,先后为奔驰、特斯拉、蔚来、小鹏、广汽 AION 等批量供应铝合金车身结构件,在铝压铸车身件上具有明显的领先优势。


公司真空高压铸造技术全球领先,且优于国内同行。

真空高压铸造生产的铝合金结构件强度更高,质量更好,生产效率也更高,其技术难点在于对使用的压铸机吨位、及模具的复杂程度要求大幅提升。开发高真空压铸技术,生产高强度、高韧性的压铸件来取代钢制结构是世界各国正向研发和推广应用的技术路径之一,国外企业在铝车身结构件真空高压压铸工艺上有超过二十年历史,主要包括乔治费歇尔、皮尔博格、卡斯马、尼玛克四家铝压铸厂。

国内目前有文灿股份、拓普集团、广东鸿图等企业生产铝压铸车身件,文灿股份是国内最早研究及使用真空高压铸造工艺生产铝合金的企业,是国内大规模量产铝合金车身结构件的领先企业,产品基本覆盖全部铝合金车身结构件。

公司至今已有 200 多个铝合金车身结构件的量产项目经验,公司的压铸件力学性能达到抗拉强度 315MPa,屈服强度 204MPa,断后伸长率为8.5%,最小壁厚1.3mm,最大尺寸 1400mm×510mm×350mm,已实现大型、复杂、薄壁一体化与轻量化制造,在技术上公司领先国内同行 4-5 年的。

公司铝压铸车身件主要配套传统/新能源中高端车型。

奔驰:2014 年开始车身结构件量产供货,公司给奔驰供应的铝合金车身结构件主要是应用在燃油车上,包括奔驰 C、奔驰 E 以及 GLC 三款车型,2014 年开始供货。

特斯拉:2014 年下半年获得特斯拉定点,供货特斯拉北美modelS/X两款高端车型出口铝压铸车身件,2015 年开始供货。

蔚来:2016 年获得蔚来汽车定点,给蔚来 ES8、ES6、EC6 供应16-18 件铝压铸车身件,2018 年开始供货。2022 年开始给蔚来 ET7、ES7、ET5 供应铝压铸车身件。

小鹏 P7、广汽 AION V:单车配套价值量相对较小,2020 年开始供货。


4.2. 获客进度超预期,一体化进程领先全行业

公司从 2020 年开始筹备一体化压铸,在材料、模具、压铸工艺、压铸设备上均有优势:

在模具上,公司设有模具公司,此前所有车身件的模具都是自主设计制造,是国内少数拥有大型和复杂模具自制能力的汽车铝合金压铸企业。

在材料上,一体化压铸件件大(后座板投影面积约1.5mX1.5m,重量约40kg),考虑形变问题无法进行热处理,需要研发铝合金免热处理材料,材料涉及多个微量元素的配比,需要对大型铝压铸车身件有较深的积淀和理解作为支撑,公司已和供应商共同研发出免热处理铝合金材料,公司掌握了全过程的配方和成分要求,材料具有排他性。

高真空压铸工艺上,公司采用高真空压铸技术生产车身结构件,该技术使型腔真空度可以做到 30 毫巴以下,更好地提升材料机械性能。

压铸设备上,与力劲合作率先布局,2021 年 5 月公司与力劲科技签约订购7台套大型压铸单元,包括两台 6000 吨、三台 4500 吨、一台3500 吨、一台2800吨,7 台压铸机均为力劲旗下意德拉 X-PRESS 系列两板式压铸机,其中1台6000吨压铸机已经交货并安装调试完毕,另外 1 台6000 吨压铸机将于22年2月交付。2021 年 8 公司又与力劲科技在宜兴工厂举行9000T 超级压铸单元签约仪式,9000T 压铸机将于 22 年 2 月底完成交付,助力公司生产大型一体化车身结构件。

领先同行,斩获订单。国内新势力车企纷纷布局一体化压铸工艺,考虑到一体化压铸前期投入较大、工艺壁垒较高,根据产业调研大部分主机厂选择外放给专业的铝压铸供应商来完成,而公司在铝压铸车身件领域是国内绝对龙头,已领先同行获得新势力一体化压铸订单,我们认为公司凭借 10 年铝压铸车身件积淀,在材料、模具和压铸工艺上均有领先优势,在一体化压铸领域的获客进度有望持续超预期。


4.3. 从车身到底盘、三电,全面拥抱新能源

除了一体化压铸之外,公司在三电、底盘领域也做了充分布局,斩获多个新能源订单。1)底盘件,获得红旗、比亚迪、吉利前后副车架订单;2)电机壳体,获得国产大众 MEB 电机壳、蔚来电机壳订单、比亚迪三合一订单;3)电池盒/储能箱体,获得敏实集团电池盒结构件(终端供货奔驰)、铝压铸电池托盘和储能箱体也获得多个电池厂订单。

三电:拓展电机壳体同时研发一体化电池壳/储能箱体。

在电机壳体方面,2017 年公司通过收购方式获得宜兴工厂低压资产,2020年并购百炼进一步延伸低压工艺,根据客户要求电机壳体可采用高压、低压工艺,公司实现电机壳体工艺全覆盖,2020 年公司对宜兴工厂及生产设备进行改扩建及更新,低压铸造及重力铸造产能进一步提升,随着公司在手新能源电机壳体订单放量,将逐步释放业绩。

在电池托盘方面,电池托盘工艺或将从铝型材挤压焊接向压铸工艺转型,公司已率先布局铝压铸电池盒。挤压工艺是目前电池托盘的主流路线,如宝马、奥迪、沃尔沃、蔚来、小鹏等车企均采用挤压技术,在加工工艺上,需要经过锯切、杆件加工、板件加工、搅拌摩擦、MIG 焊接、TIG 焊接、底盘加工、总成加工、气密检测等环节。与铝型材挤压焊接工艺相比,压铸工艺在成本、生产效率上均具有优势,工艺路线有望转型升级。受益储能和新能源,在 2021 年公司获得多个电池盒托盘/储能箱体定点,根据客户需求公司将采用高压或低压工艺来生产相关产品,同时公司也在布局一体化电池托盘。

底盘:铸铝副车架业务实现从无到有的突破

副车架可以阻隔振动和噪声,铝合金副车架提升操纵稳定性及悬挂系统连接刚度。汽车副车架用于连接悬架设置和车身,是底盘的结构件。在运动型轿车或高端车上,使用副车架可以减弱路面震动,同时减少路面噪音,提升NVH 水平。1)操纵感提升,使用普通冲压钢板会增加额外重量,对于前驱车来说车头增重会影响操控,造成堆头现象;2)节约能耗,整车每减重 10%可降低油耗 10%-15%,单个钢制副车架的重量为15~25kg,采用铝合金材料制成的副车架,可以在原有基础上减重40%,簧下质量每减轻1kg,带来的效果等效于簧上质量减轻 5-10Kg,整车轻量化后,燃油经济性和续航都能提升。


铝合金副车架是汽车底盘轻量化的重要路径。采用铝副车架替代钢制副车架可减重约 30-50%,有良好的轻量化效果,最早在欧洲市场应用于奔驰、奥迪、宝马、英菲尼迪、讴歌等中高端品牌中。随着消费升级,铝制副车架开始下探。根据鼎立产业研究网,2018年国内铝副车架渗透率约为 2.2%,2018 年比亚迪唐、吉利博越GE 等车型搭载铝副车架,实现了从合资到自主品牌的跨越,小鹏 P7、极氪 001(后副车架)、广汽AionS/LX、蔚来 ES6/ES8 等新能源车型也使用了铝合金副车架。随着新能源车的普及和轻量化的加速,铝副车架的渗透率有望进一步提升。

公司铝副车架业务拓展顺利,新客户订单饱满。2020 年公司将公司的产品类型从车身结构件扩展至底盘结构件领域,开发新客户中信戴卡,研发生产两款四个前、后副车架产品,终端客户为一汽红旗汽车两款车。2021 年上半年,公司新获得两款后副车架项目,终端客户为吉利和比亚迪,实现了向主流自主车企的突破。

5. 盈利预测

关键假设:

新能源三电带来铝压铸增量,同时底盘、车身铝压铸渗透率提升共同拉动轻量化需求。按照《新能源汽车产业发展规划(2021—2035 年)》,2025 年中国新能源汽车渗透率为 20%、2030 年 40%、2035 年 50%,汽车电动化带来铝压铸三电产品增量,公司在三电领域新增电机壳体、电池托盘(包含储能箱体)、三合一壳体等产品,配套大众MEB、比亚迪等多家新能源车企。另一方面,汽车电动化下轻量化需求较以前大幅提升,带来底盘、车身铝压铸渗透率的提升,公司铝副车架、铝压铸车身件订单饱满。

一体化压铸需求快速增长。特斯拉采用一体化压铸技术,起到降本、提效、扩产的作用,稳坐毛利率最高车企,引领了产业发展方向。各大车企纷纷加入一体化压铸大军,小鹏、蔚来、大众、沃尔沃、高合等车企纷纷展开一体化布局,行业正在掀起一体化压铸工艺革命,根据正文预测,2021~2025 年,一体化压铸的市场空间将快速提升至273亿元,CAGR 达 134.5%。一体化压铸制造工艺门槛较高,文灿股份此前在大型铝压铸车身件上有 10 年积淀,因此具有绝对的领先优势,且已获得多个重大订单,我们认为公司有望成为一体化压铸龙头。

业绩预测:

汽车压铸业务:是公司业务主体,占比超过 90%,2021 年增速较快主要是新增百炼集团并表,2020 年 8 月公司收购法国百炼集团并于 8 月开始纳入合并报表。2022-2023年,百炼集团保持稳健增长,文灿本部贡献主要增量,增量来源于:铝压铸车身件,2022年开始蔚来新车型、理想、牛创等新项目投产;车身一体化,行业爆发初期,越来越多的车企会加速应用该工艺,公司一体化压铸订单将从 2022 年下半年开始逐步投产放量;底盘件、三电壳体、电池托盘/储能箱体三大类产品在手新能源订单饱满。综上,预计2021~2023 年公司汽车铝压铸件营收为 39/53/67 亿元,同比增长61%/35%/28%。在盈利性方面,2021 年由于缺芯、铝价大幅上涨、海外疫情反复、运费等外部多重冲击,公司盈利能力承压,2022 年随着铝价从高位回落、公司业务结构的优化(毛利率较高的新能源项目放量)以及规模效应的释放,公司毛利率水平将得以明显改善。

其他业务:公司模具业务主要用于自用,预计 2021~2023 年营收占比较为稳定,非汽车压铸件业务非公司业务主体,波动较小。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

精选报告来源:【未来智库】。未来智库 - 官方网站

2024-04-27

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