2023年一体化压铸行业发展进展及整车厂一体化压铸发展进度汇总分析
——特斯拉于2020年率先使用一体化压铸。2020年9月特斯拉宣布ModelY将采用一体化压铸后地板总成，融合的零部件数量更多且单个零部件体积也更大（由70个冲压件变为1-2个大型铝铸件）、整体轻量化效果更好（较钢铝混合后地板下降10-20%），制造成本进一步下降（连接点数量从700-800个降至50个，制造时间从1-2小时缩短至3-5分钟）。
一体化压铸已被特斯拉推广至前舱总成。2022年初特斯拉新投产的美国德州工厂已具备ModelY后地板及前舱总成分别实现一体化压铸的生产能力，其中前舱包括前减震塔、前纵梁等零部件，连接点数量较使用传统冲压焊接的Model3同部件减少1600余个，极大地推动降本增效的实现。
行业正往更大型一体化集成发展，中长期单车铸铝件用量有近两倍空间。特斯拉德国柏林工厂正推进4680电芯、CTC电池包、前后压铸车身一体化进程，国内新势力也从后地板逐步实现一体化压铸的量产，技术成熟后零件集成度也有望向头部特斯拉靠拢。向中长期展望，前中后地板乃至整个白车身或都能采用一体化压铸技术，单车一体化压铸件用量或达到200kg以上，较当前传统压铸件平均单车用量100kg左右具有近两倍的空间。
一体化压铸相比传统压铸可带动单车潜在铸铝件用量近两倍
资料来源：CNKI
注：其中区间上限约为预期最大可用铸铝量
——一体化压铸核心目的在于降本，大型设备采购表现行业大势：
1）成本下降：传统汽车四大工艺包括冲压、焊装、涂装、总装，以特斯拉Model3前舱及后地板171个零部件需求为例，要完成两个大型零件的总装，需要100余套模具和多套不同吨位的压铸机，每台压铸机需要3-4名工人支持。而一体化压铸优化了工艺环节，通过铝水冷却一体成型，降低了人工、机器、场地、供应链等环节的成本。
2）车重更轻：一体化压铸主要用到铝、镁合金，以铝为主，与传统钢车身相比，一体化压铸可降重30%-40%，以当前平均单车用铝量150kg测算，若此类零部件全部使用钢材，重量约230kg，续航约下降20km；而一体化压铸与钢铝混合车身相比，可降重约10%-20%。另外，与利用传统工艺形成的全铝车身相比，一体化压铸连接点更少致额外用材量更低，在一定程度上也能降低车身重量。
3）性能更优：在使用同种材料的情况下，一体化压铸接头的连接性更好，整体闭环，强度更高。
——一体化压铸技术发展难点目前主要在压铸机、免热材料、模具设计、压铸工艺等方面：
1）大型压铸机供不应求：传统压铸件多用在发动机系统、传动系统、悬挂系统等，以小件为主，重量多在数百克到几千克，所需压铸机吨位一般在2000T以下；随着新能源三电集成化提高、电池托盘压铸技术的应用等，4400T级别的压铸机也逐步获得应用，此类中型压铸件已有较大规模的量产。
全球具备大型压铸机供应能力的厂商较少。而一体化压铸则催生对更大型压铸机新需求，如特斯拉2020年开始量产的ModelY一体式后地板所需的压铸机吨位达到6000T，当前行业内7000T及9000T级别的压铸机均有下线，12000T压铸机也即将下线。目前主要有力劲科技、伊之密、布勒、海天金属等公司为压铸厂或主机厂提供大型压铸机。
2）免热处理铸造铝合金技术：传统压铸件一般会通过T7或T6热处理增强产品性能，但热处理导致的二次热胀冷缩会带来产品尺寸变形并产生气孔。小型零件可以通过整形工装等方式消除热处理所造成的瑕疵，而对于大型结构件而言，一方面大型热处理炉及整形工装需要特殊的设计与购置会花费额外成本，另一方面大型件本身结构更为复杂，难以整形。因此需要经过热处理才可增强性能的铝合金材料不符合一体化压铸的发展。而免热材料的难点一个在专利、另一个在工艺：
①铸造铝合金材料配比需考虑主成分、核心成分、痕量元素、有害元素，材料的成分和添加元素不同将直接影响材料的性能，如抗拉强度、屈服强度、延伸率、流动性等。材料专利一般是针对配方申请，申请方对重要元素的添加作区间限制，这本身就会给后来者突破专利带来较大难度。除此以外，低性能材料往往导致下游一体成型良率低，增加了生产制造成本。
②铸造铝合金材料制作工艺流程包括熔化、调温、元素加入、合金化、除渣、除气、静置、均匀化、过滤、铸造等。在掌握材料配比的条件下，不同元素往往需要在特定的温度、次序下添加才可实现充分合金化；在除渣时，精炼剂等中间合金的性质、添加时间要求也较高；在除气时，需要充分考虑温度、氮气环境、氮气出口压力、除气机转速、氮气流量等因素；在最后铸造时，浇铸温度、浇铸速率是重要的变量因素。
3）模具设计经验：传统底盘、转向、发动机压铸件多以中小件为主，当前已可实现大规模量产的三电系统壳体件等中型压铸件结构相对一体化压铸结构件也较简单，因此一体化压铸大型件要求模具更大（重量可达100吨以上）、设计更精密（模具结构的复杂性，如真空阀设置、冷却水道设计、渣包排气设计等）；同时，除特斯拉以外，由于一体化压铸模具仍处于应用初级阶段，产品开发、设备调节的过程中可能会出现各种潜在问题，具有传统模具自产能力的压铸厂/主机厂在模具的调试、优化中会有更大的经验优势。
4）车身结构件设计、量产经验：中大型压铸件如车身结构件大多是支撑件，需要起到抗冲击作用，因此对强度、延伸率、可焊接性有极高要求；传统底盘、转向、发动机压铸件多以中小件为主，一体化压铸结构件的模具更大及设计复杂程度更高，压铸过程中需要协调材料流动性所带来的模具充型性以及真空度、模温所带来的材料化学反应异同等问题。
小型、中型、大型铝压铸件示意图
资料来源：文灿股份等
——除特斯拉外，部分国内车企已宣布跟进车身结构一体化压铸的规划或应用:
1）新势力：进度紧跟特斯拉，外采为主，2022、2023年已有多个项目量产。蔚来量产进度国内领先，ModelY后全球第二款使用一体化压铸技术的蔚来ET5已在2022年9月交付，全新ES8、ES6、EC6、ET5旅行版于2023年上市并交付，4款车型均应用了一体化压铸，并拓展至前机舱、CD柱总成。小鹏G6量产了当前国内唯一的一体化压铸前舱+后地板+CIB电池车身一体化，X9预计将于4Q上市，全新车型也将使用前后一体式铝压铸车身技术。另外极氪、高合应用7200T一体化压铸后地板车型也已实现量产。
2）于传统主机厂：进度落后于新势力，自研自制为主，预计最快于2023年末量产。长城于2022年1月便与上游厂家达成战略合作。一汽、长安均于2022年中发标7000T以上压铸机，其中长安于2023年1月成功试制一体化压铸前舱，红旗基于E001的一体压铸中后地板开发项目首台整车于5M23顺利下线。传统主机厂一体化压铸最快有望于2024年量产。
3）海外/合资车企：进度较慢，量产时间或难早于2024年。大众集团2022年5月下线了后车身一体化压铸样件，但新平台量产时间预计为2026年。沃尔沃于2022年5月与布勒签订8400T压铸机合作项目。另外丰田等外资也在探讨一体化压铸技术的应用。
部分整车厂一体化压铸进度
资料来源：各公司资料
