汽車行業一體壓鑄研究報告：一體鑄造大勢所趨，自主品牌大有可為特斯拉引領行業趨勢，一體鑄造蔚然成風特斯拉開創一體鑄造技術先河特斯拉

2019年提出“一體鑄造”技術，計劃在ModelY上應用。2019年7月，特斯拉發布新專利“汽車車架的多向車身一體成型鑄造機和相關鑄造方法”，提出了一種車架一體鑄造技術和相關的鑄造機器設計。該技術將通過多向壓鑄機、車輛覆蓋件模具和幾個可以相對于覆蓋件模具平移的凸壓模具，實現對汽車白車身的鑄造成型。此類凸壓模具會分別移動至鑄造機中央的鑄造區，負責不同部件的鑄造，在一臺機器上完成絕大部分車架的鑄造工作。同年，特斯拉CEO埃隆馬斯克在特斯拉電池日上表示，特斯拉的ModelY車型白車身將轉向鋁鑄件設計。“當我們引入大型鑄造機之后，就可將70個部件變成1個，機器人無需將這么多部件組裝在一起，從而大大減少成本。”2020年，一體鑄造技術在ModelY上開始應用。2020年，特斯拉開始與壓鑄設備商意大利意德拉合作，使用6000噸級壓鑄單元GigaPress，采用一體成型壓鑄的方式生產ModelY白車身后地板總成。根據2020年特斯拉電池日發布的信息，ModelY的后地板通過應用一體壓鑄技術，將原先通過沖壓等工藝生產的80個零件集成為1個鑄造零件，制造成本能夠降低40%。同時，特斯拉公布了下一代白車身設計方案，整車地板總成將由2~3個大型壓鑄件組裝而成，電池包采用了structuralpack的設計理念，使得整個白車身具有更高的強度和剛度。自主新勢力奮起直追，積極擁抱行業變革國內新勢力中，蔚來

ET5率先應用一體鑄造技術，輕量化、安全性領先。2021年10月，蔚來汽車宣布成功驗證開發了可用于制造大型壓鑄件的免熱處理材料，將會應用在蔚來第二代平臺車型上。新材料避免了傳統壓鑄件在熱處理過程中引起的尺寸變形及表面缺陷。2021年12月，蔚來在ET5發布會上正式宣布將開始采用一體鑄造工藝，ET5將使用超高強度鋼鋁混合車身，使車身后地板重量降低30%，后備箱空間增加7L，整車抗扭剛度高達34000N·m/deg。小鵬汽車一體壓鑄技術已在規劃當中，計劃自建產能。在小鵬2021年業績發布會上，董事長何小鵬宣布將于2023年發布兩個新平臺及其首款車型，并將使用超大一體化壓鑄新工藝。根據武漢當地媒體沌口之聲，2021年7月小鵬正式啟動武漢項目，將建設一系列工藝車間，年總產能約10萬輛。根據武漢經濟技術開發區（漢南區）自然資源和規劃局，2021年10月，小鵬已正式申報“小鵬汽車武漢產業基地項目”規劃建筑方案，預計今年10月投產，其中包括一體化壓鑄工藝車間。小鵬汽車武漢工廠還將引進一套以上超大型壓鑄島及自動化生產線。高合汽車在一體鑄造材料、制造端推進領先。2021年12月，高合汽車與上海交通大學輕合金國家工程中心展開戰略合作，共同研發TechCast?超大鑄件用低碳鋁合金材料，該材料流動性高于同級別材料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維度。2月25日，高合汽車與拓普集團合作開發的7200T一體化超大壓鑄后艙成功下線。該部件應用了上海交大的合金材料，實現了15%~20%的減重與工藝復雜度的大幅降低，整個開發周期也縮短了1/3。截至成功下線時，該壓鑄機是汽車零部件領域已知最大的一體化鋁合金壓鑄件，未來也將應用于高合各類車型中。傳統車企不甘示弱，加速跟進一體鑄造大眾計劃于SSP平臺開始應用一體壓鑄，樣件已于卡塞爾工廠下線。大眾現有的大部分電動車型均是基于MEB平臺打造，而新一代電動汽車平臺SSP無論從軟件還是硬件架構上都將提供更好的可拓展性，Trinity車型則是基于SSP平臺打造的首批車型之一。奔馳發布一體化壓鑄成果，性能提升顯著。2022年1月，奔馳發布全新概念車VISIONEQXX。車身的后部及前部減震塔頂應用了和特斯拉同樣的仿生工程結構部件，整個車身由3塊組成：前后分別有一塊一體壓鑄鋁合金鑄件，中間有一套結構電池組。這樣的設計有望減輕車身15-20%的重量。在這一設計的助力下，VISIONEQXX能耗達到10kw·h/百公里以下，實際用電里程超過1000km。變革推動行業擴容，自主有望實現領先高壓鑄造是鋁合金材料最高效的成型方法高壓鑄造（壓鑄）是將熔化狀態金屬在模具內加壓冷卻成型的精密鑄造方法。金屬制品主要采用機床銑削、鈑金成型焊接、鑄造三種工藝生產。其中鑄造主要生產內部結構復雜，難以用鈑金成型或機床銑削不具有經濟性的零件。鑄造主要分為砂型鑄造和特種鑄造兩類，壓鑄屬于特種鑄造范疇。壓鑄全稱高壓鑄造，是一種將金屬熔液壓入鋼制模具內施以高壓并冷卻成型的一種精密鑄造法。壓鑄適合鑄造結構復雜、薄壁、精度要求較高、熔點比鋼低的金屬零件（鋁、鋅、銅等）。作為一種幾乎無切削的近凈成形金屬熱加工成型技術，其產品具有精密、質輕、美觀等諸多優點，廣泛應用于汽車、家電、航空、機械等諸多行業。高壓鑄造是批量生產鋁合金鑄件的最高效生產方式。與采用石英砂做鑄造模具的重力鑄造相比，高壓鑄造具有以下優勢：1、模具可以反復利用；2、通過模具內的冷卻系統可以實現快速成型并實現連續生產；3、冷卻中對熔融金屬施加壓力保證零件具備更好的應力強度；4、金屬模具內部尺寸精確，可做到精密鑄造。壓鑄雖然高效，但因模具材料均為鋼制，因此只能制造熔點比鋼低的金屬。目前高壓鑄造行業所使用的基材主要是鋁/鎂/鋅/銅等合金材料，其中鋁合金的應用最為廣泛。鋼材因熔點加高，因此只能采用每次需要破拆石英砂模具的重力鑄造，效率較低。與高壓鑄造相近的是低壓鑄造，低腰鑄造同樣采用可循環的鋼制模具，但低壓鑄造壓射壓力僅在1~5MPa，遠低于高壓鑄造的300~600MPa水平。低壓鑄造適合生產壁厚較厚的鑄造鋁/鎂/鋅/銅合金等材料的零件，例如汽車輪轂、皮帶輪等。雖然低壓鑄造設備結構簡單投資相對較低，但其生產效率和零件強度低于高壓鑄造，所以在產品適合采用高壓鑄造且需要大規模批量生產情況下，高壓鑄造是鋁/鎂合金等鑄件的最高效生產方式。壓鑄機和壓鑄模具是壓鑄生產的核心設備，結合周邊配套設備即為壓鑄島單元。壓鑄機就是用于壓鑄零件生產的機器。壓鑄機相對標準化，通過安裝不同的壓鑄模具可實現多種形狀壓鑄零件的生產。當壓鑄生產時，現將熔融的液態鋁合金倒入壓鑄機的壓射機構內，壓射機構將鋁液推入模具內并加壓成型，通過模具內的冷卻系統將鋁合金零件快速冷卻至固態，最后模具打開由機器人取出零件、清理噴涂脫模劑再進行下一個循環生產。壓鑄生產溫度高、煙氣多、噪聲大，業內通常采用自動化生產。壓鑄機周邊需要配套熔煉爐、機邊爐、取件和清理噴霧機器人、切邊設備、機加工機床、檢測設備、冷卻系統、排氣系統等，上述周邊設備與壓鑄機、壓鑄模具組合在一起的壓鑄生產單元即為壓鑄島。減重需求促使車身采用鋁合金替代鋼材，壓鑄鋁件逐漸應用于車身結構件。受制于壓鑄機規格，傳統壓鑄生產零部件尺寸通常在600mm以內，以汽車零部件、電機外殼、手機機殼、消費品金屬件為主。過去十年間，壓鑄機最大規格在鎖模力5000噸以內，需求主要用于生產商用車變速箱外殼和乘用車發動機缸體。新能源車普及和燃油車減排趨勢使車身結構件鋁代鋼減重需求日益增加。大眾、寶馬等德系廠商已逐步在白車身復雜結構處采用壓鑄鋁合金件替代傳統鈑金焊接件，壓鑄車身結構件尺寸逐漸增大。一體鑄造技術有望顛覆汽車的制造方式一體壓鑄工藝是汽車制程中的顛覆性技術，壓鑄機有望成為汽車制造領域的核心裝備。從上世紀初焊接技術逐步成熟以來，汽車車體制造工藝均以鈑金沖壓+焊接為主。上世紀70年代以前，汽車車體焊接主要由人工作業完成。1970年代數控技術逐步成熟，工業機器人誕生，最早應用于汽車焊接工藝。過去50年間，汽車車身制造工藝始終以鈑金沖壓+機器人焊接為主。本次特斯拉一體壓鑄技術有望使汽車車體制造工藝發生重大變革，壓鑄機有望取代焊接機器人成為造車核心裝備。“一體壓鑄”簡化車身制造工藝流程，整合供應鏈環節。一體壓鑄工藝將取代傳統車身結構件的組件沖壓和焊接環節，特斯拉稱其新一代全壓鑄底盤可減少370個零件，車門和前后兩蓋結構件也同樣可用壓鑄工藝，零件數量銳減，車體制造流程大幅簡化。同時，整車廠內原先復雜的機器人白車身焊接線也被大幅簡化，僅需要將若干車身壓鑄組件和外覆蓋件組裝焊接即可。車體制造管理流程和所需人力也相應降低。車身重量減輕，減少電池裝機量，電池降本是鋼換鋁式車身材料增加成本的6.6倍。特斯拉新一代一體壓鑄底盤有望降低10%車重，對應續航里程增加14%。以普通電動車電池容量80kwh為例，若采用一體壓鑄車身減重并保持續航里程不變，則電池容量可減少約10kwh。按照磷酸鐵鋰電池pack成本800元/kwh計算，則可降低成本8000元。一體壓鑄工藝可大幅減少涂膠工藝環節。涂膠是傳統焊接白車身重要工藝部分，通常由機器人完成涂膠工藝。因點焊使鋼板間存在縫隙，傳統白車身涂膠主要起到密封防水、增加車體強度、降低鈑金件間的摩擦和震動的作用。改為一體壓鑄車體后，零件面積大幅增加，不再需要繁瑣的涂膠環節彌補焊接鈑金件間的縫隙，生產流程再次簡化。壓鑄廢品、流道等可再次熔煉，材料利用率超90%，遠高于沖壓。傳統沖壓-焊接工藝，通常板材利用率僅為60%~70%，沖壓剩余邊料只得按廢舊金屬出售。而改為一體壓鑄后，因壓鑄時可反復熔煉，因此廢品、壓鑄流道、邊料等廢料可返回熔煉爐再次利用。壓鑄工藝對材料利用率在90%以上，遠高于沖壓工藝，再次降低生產商成本。車身生產車間占地面積減少30%以上。相較于300多臺機器人組成的白車身焊接線，一體壓鑄工藝采用的壓鑄島占地面積更小。特斯拉采用壓鑄工藝的新工廠占地面積節省35%。同時因生產流程簡化，原先由零部件廠供應的組件沖壓、組件焊接環節取消，相關場地同時不再需要，更進一步降低全產業鏈的用地面積。部件端：壓鑄結構件滲透加速，潛在百倍成長空間一體壓鑄技術帶來行業百倍以上成長空間鋁高壓鑄造工藝已較多應用于車身結構件。鋁合金鑄造性能好，被廣泛用于結構復雜的零件和殼體，如發動機機體、副車架、白車身和轉向節等。鋁壓鑄件相比鑄鋼和鑄鐵件具有密度低、比強度高等諸多優點。在同等排量的發動機中，全鋁發動機相比普通發動機能夠減輕20公斤。在汽車白車身系統上，一個整體鑄造的車身結構件，如鋁制減震塔

（shocktower）或后縱梁（rearrail）等零部件，能夠替代5-10個沖壓零部件，重量更輕，且節省了焊接成本。鋁壓鑄結構件成本較高，主要應用于豪華品牌車型。鋁壓鑄結構件雖然比強度高、生產效率高、集成優勢強，但是由于鋁合金成本遠高于鋼，且高壓壓鑄設備價格昂貴，因此小尺寸的鋁壓鑄結構件成本顯著高于鋼沖壓焊接結構件。當前應用鋁壓鑄結構件的多為35萬元以上的豪華品牌車型，平均單車價值不到3000元。以凱迪拉克CT6為例，車身上前減震他、前翼子板支架、扭轉盒等零件均采用鋁合金高壓鑄造工藝生產，單車價值約為2750元。壓鑄車身結構件行業多由喬治費歇爾、麥格納等外資主導，國內文燦、鴻圖等也有配套。海外高壓鑄造供應商起步早，因此產品、技術和客戶覆蓋上普遍領先于國內企業。從全球來看，高壓鑄造行業規模較大的供應商有瑞士喬治費歇爾（GeorgFischer）、加拿大卡斯馬（Cosma，麥格納旗下車身事業部）、德國德志（DGS）、日本利優比等。在壓鑄車身結構件上，喬治費歇爾、卡斯馬和德志等企業具有先發優勢，如喬治費歇爾在鋁車身結構件真空高壓壓鑄工藝上有超過二十年歷史。麥格納深耕鋁壓鑄多年，鋁壓鑄相關技術持續領先，2022年4月憑借Aural5R鋁合金（即鋁壓鑄金）入圍素有汽車界奧斯卡獎之稱的PACEPilot創新前瞻獎決賽。國內壓鑄車身結構件參與者主要有文燦股份、廣東鴻圖和

拓普集團等。行業新機遇下國內廠商紛紛布局多家供應商相繼采購大型設備，進軍一體化壓鑄行業。國內多家汽車鋁合金精密壓鑄件公司布局一體化壓鑄項目，加快引入大型壓鑄設備和免熱處理材料研制的步伐。上市公司中，文燦股份

2021年5月向力勁集團采購包括2臺6000T在內的7臺中大型壓鑄單元，2021年8月再簽署戰略協議購買2臺9000T壓鑄機（全球最大智能化壓鑄設備），2022年計劃再采購包括2臺7000T在內的9臺大型壓鑄機。廣東鴻圖

2022年1月向力勁集團簽訂包括2套12000T在內的8套大型及超大型智能壓鑄單元。泉峰汽車以馬鞍山生產基地作為公司最主要的大型壓鑄產能部署地，首批將新增包括1臺8000T和1臺6000T在內的7臺大型壓鑄設備，2022年底前預計將完成安裝和調試。拓普集團

加快推進輕量化戰略，于2021年9月向力勁集團采購21套壓鑄單元，其中包括6臺合模力7200T、10臺4500T的大型壓鑄機。愛柯迪建設寧波江北高新技術產業園區，擬購包括2臺6100T和2臺8400T在內的35臺1000T以上壓鑄機，目前已擁有4400T等規格型號壓鑄機。旭升股份將在未來三年內向海天金屬引進型號1300T-4500T、6600T和8800T的多套冷室壓鑄島。非上市公司中，寧波海威公司6600T壓鑄單元生產的超大型結構件一體化電池包產品已于12月下線，規劃在紹興工廠安裝6臺6600T和9000T的大型壓鑄設備，用于生產新能源汽車超大型結構件——前機艙、后車體及電池包箱體等產品。瑞立集團于2021年4月向力勁集團訂購6800T、8000T和9000T超大型智能壓鑄單元，并與力勁集團、輕合金精密成型國家工程技術中心簽署戰略合作協議。美利信科技2021年12月美利信科技HDC8800T壓鑄機入場，已于2022年4月中旬正式投入使用。并與重慶大學國家鎂合金材料工程技術研究中心簽署戰略合作協議。布局進度領先，文燦股份走在行業前列。文燦股份在大型一體壓鑄設備落地進度、項目定點、產品開發試制等方面均走在行業前列。設備落地進度方面，7臺中大型壓鑄單元已全部到位并完成安裝調試；1臺9000T壓鑄機已在天津工廠完成安裝，處于產品試制階段；今年5月已有1臺9000T壓鑄機在南通工廠完成安裝調試，6月試模。模具設計方面，子公司文燦模具積累了大量車身結構件的項目經驗，掌握真空高壓壓鑄模具，能夠滿足鋁合金車身結構件對于壁厚的要求。工藝管理方面，子公司雄邦壓鑄（南通）擁有配套奔馳、特斯拉、蔚來、小鵬、廣汽AION等客戶的豐富經驗，在車身結構件生產技術上領先國內同行。產品開發試制方面，2021年11月18日，南通雄邦工廠6000T超大型壓鑄島成功試模，采用一體化壓鑄成型的汽車零部件成功下線；2022年4月，天津雄邦壓鑄工廠9000T超大型一體化鋁合金后地板產品試制成功。項目定點方面，文燦股份與蔚來建立了密切的合作關系，已為蔚來三款量產車型供應車身鋁合金結構件。截至目前，公司還與5-6家國內外客戶進行大型一體化車身結構件產品的研發，預計在2023年-2025年開始量產。廣東鴻圖完成產品試制，免熱處理材料研發領先。公司于2022年1月成功試制6800T新能源汽車超大型一體化鋁合金后地板壓鑄結構件產品，標志該大型壓鑄單元正式投產。同時，廣東鴻圖與力勁集團、廣州市型腔模具制造有限公司及廣東鴻勁金屬鋁業有限公司共同就12000T（噸）超級智能壓鑄單元開發項目開展合作，目前12000T設備正處于設計開發階段，預計將于今年8月投入使用并進行動力電池托盤產品試制。此外，公司在免熱處理材料研發方面也已取得一定的成效，目前免熱處理鋁合金材料已獲得國家授權發明專利，性能和使用成本處于領先水平，并已應用于一體化產品開發試制。拓普集團超大結構件率先下線，免熱處理材料實現突破。2022年2月25日，拓普集團與高合汽車合作的7200T一體化超大壓鑄后艙量產下線，實現了15%-20%的減重效果標志著拓普集團成為了國內首個量產超大型一體化鋁合金結構件制造技術的汽車零部件供應商。此外，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發布的TechCast?高強韌性免熱處理鋁合金材料，該免熱處理的合金材料可以避免因熱處理帶來的零件尺寸變形及表面缺陷等問題，是汽車產業制造端低碳合金技術的重大突破，該材料流動性高于同級別材料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維度。設備端：2030年行業具有30倍空間，力勁科技行業領先一體壓鑄趨勢下，壓鑄機成為造車核心裝備一體壓鑄工藝將主要取代白車身、四門、后蓋結構件的沖壓和焊接環節。根據特斯拉

電池日（2020年9月3日）公布的車身一體鑄造技術和力勁科技調研可知，未來汽車的覆蓋件沖壓生產的方式不會改變之外，其余車身、電池盒、車門骨架、后蓋、前后副車架等結構件的沖壓和焊接環節均可以采用壓鑄工藝生產，這將使得整車白車身生產工藝大幅簡化。A/B柱、車頂和座椅骨架是否能夠采用鋁壓鑄工藝代替鋼材沖壓焊接，目前還在探討當中。前地板、后地板和電池托盤有望在2022年實現一體壓鑄技術的應用。根據特斯拉電池日公布的信息，其制造技術創新主要集中在前、后地板和電池包：前、后地板均應用一體鑄造技術，將數十個沖壓零件焊接在一起的總成替換成一個整體的大型鑄件；電池包中的電芯采用了大圓柱無極耳設計，能夠與電池殼緊密貼合，和結構件一樣實現承重功能。特斯拉于2021年在ModelY車型的后地板上量產一體壓鑄技術，完成前地板一體壓鑄件試制，兩者均采用7000噸級壓鑄機生產；若后期考慮采用一體壓鑄工藝生產電池托盤，則需要用到1.2萬噸級別的壓鑄機。2022年1月，力勁科技已與廣東鴻圖簽署1.2萬噸級壓鑄機購買合同，預計2022年三季度可交付，屆時行業有望實現采用一體壓鑄技術生產一體壓鑄電池托盤。根據我們測算，若全車身廣泛采用一體壓鑄技術，單車型壓鑄島投資約10億元。在

特斯拉推出一體壓鑄技術前，因新能源車用鋁量增加，鋁壓鑄件已開始在車身零件上逐步滲透。目前前副車架（Model3）、車門（ModelX）、電機和電驅外殼已有車企采用鋁壓鑄件。特斯拉一體壓鑄技術帶動5000噸以上超大型壓鑄機逐漸問世，為車身其他部位結構件導入壓鑄提供可行性。除底盤外的A/B/C柱側圍、車頂、尾門、電池盒上蓋以及CATL推出換電方案而產生的電池倉，上述車身結構件也具備采用壓鑄工藝替代沖壓焊接件的可能，并且目前已有車企和零部件廠在研發相關工藝和技術。中控臺骨架和座椅內部結構件國外已有采用壓鑄鎂合金替代鋼制沖焊件來減重的案例。上述結構件若全部采用壓鑄工藝生產，則單車零件配套壓鑄相關設備投資約10億元左右。按照一體壓鑄在車身結構件滲透的三個階段分析，較可能實現的第一、二階段對應年產能10萬/1000萬/5000萬輛的壓鑄設備投資額合計為4.4億/436億/2181億元，若三個階段中的車身結構件均采用壓鑄工藝，對應年產能10萬/1000萬/5000萬輛的壓鑄設備投資額合計為7.5億/750億/3752億元。根據一體壓鑄在車身結構件的滲透進展，我們大致將壓鑄在車身結構件應用的滲透分為三個階段。第一階段：以特斯拉

2020年電池日公布的技術路線為主，包括前后橋、電池盒體以及目前已實現壓鑄工藝量產的前副車架、電機電驅外殼等。第一階段相關壓鑄設備按照產能/產量余量30%計算，對應年產能10萬輛車相關的壓鑄機+周邊設備組成的壓鑄島投資額約2億元，對應產能在1000萬/年和5000萬/年的設備投資額約198億元/989億元。第二階段：主要包括電池盒蓋板、中控臺骨架、后副車架、車門、尾門等技術上可實現采用壓鑄工藝，且有車企和零部件廠商已有研發的相關部件。第二階段對應年產能10萬輛車的壓鑄島投資額約2.4億元，對應產能在1000萬/年和5000萬/年的設備投資額約238億元/1192億元。第三階段：主要包括A/B/C柱側圍、車頂、換電電池倉、座椅結構件等。上述結構件雖可采用壓鑄工藝制造，但尚未有車企和零部件廠商明確導入。第三階段對應年產能10萬輛車的壓鑄島投資額約3.1億元，對應產能在1000萬/年和5000萬/年的設備投資額約314億元/1571億元。壓鑄工藝在上述三個階段的滲透，我們認為第一、二階段的部件最終采用壓鑄工藝的可能性較大，第三階段是否最終采用壓鑄工藝存在不確定性。2020年我國壓鑄機市場規模僅30億元，力勁科技占據行業主導地位壓鑄機分為冷室機、熱室機兩大類，尺寸超過10cm以上零件需要采用冷室機。熱室壓鑄機存在巨大的保溫鋁液坩堝，其壓室在保溫坩堝內的熔化金屬液體中，壓射機構設計在坩堝的上方，壓鑄時壓射機構將壓室內浸滿的液態金屬壓射入模具中并成型。熱室機通常生產尺寸較小的零件，如箱包金屬件、拉鏈頭、玩具等，材料以鋅合金、銅合金為多。冷室壓鑄機采用臥式結構，壓室與保存熔化金屬液的坩堝爐是分開的。壓鑄工作時，由機械臂從坩堝爐中取出液體金屬澆入壓室內，隨后壓射機構將壓室內液態金屬壓入模具內保壓成型。尺寸超過10cm以上的產品，如3C產品結構件、5G基站外殼、電機外殼、汽車零部件、結構件等均采用冷室壓鑄機生產，材料通常為鋁合金、鎂合金。2020年我國傳統壓鑄機市場規模在30億元左右，受益于鋁替代鋼而總體呈持續增長趨勢。我國制造業規模全球第一也是世界上最大的壓鑄機市場。全國壓鑄機市場規模沒有明確的統計數據，我們根據中鑄科技公布的2019年國內壓鑄機市場份額以及行業龍頭力勁科技壓鑄機業務歷年收入和內銷占比大致推算行業空間。我國壓鑄機市場總體呈增長趨勢，市場規模從2012年的17億增長至2020年的30.5億，CAGR6.7%。這說明壓鑄機需求受益汽車行業規模擴大以及鋁代鋼帶來壓鑄件占比提升在緩慢擴大中。全球壓鑄機市場規模沒有明確的公開數據，根據力勁科技調研相關信息，我們預計中國大概占全球壓鑄機市場規模的40%，則2020年全球壓鑄機市場規模約75億元左右。預計一體壓鑄在車身結構件的滲透周期約10~15年蘋果帶動手機機殼從塑料變為金屬，金屬機殼滲透率提升至90%大致用時7年。2010年蘋果從iphone4開始采用金屬機殼，并成功引領行業趨勢。2013年HTC率先也采用鋁合金外殼，2014年國產智能手機品牌如小米、華為開始逐步在高端機種中采用金屬機殼。至2017年，以金屬為主要結構材質的手機占比已達90%，手機行業機殼金屬化大致用時7年時間。金屬機殼加工設備投資高峰出現在金屬機殼滲透率提升周期的中后段時間。金屬機殼替代塑料機殼促使零部件企業大量采購CNC。金屬機殼主要生產企業比亞迪電子、可成、長盈精密在金屬機殼滲透率快速提升過程中均大量采購CNC，固定資產支出同步上行。2015年設備采購高峰期三家公司合計資本開支近80億元，是2010年的4.3倍。比較金屬機殼滲透周期和零部件企業設備投資周期，設備投資高峰出現在金屬機殼滲透率提升周期的中后段時間。我們預計一體壓鑄在汽車行業滲透率提升至90%需要10~15年左右。我們將汽車一體壓鑄變革與手機外殼金屬化做類比，2020年特斯拉開始導入一體壓鑄車體類似于2010年蘋果發布iphone4，業內其他企業開始探索和跟進。手機行業用7年左右時間將金屬機殼滲透率提升至90%左右。考慮到汽車行業產品迭代速度比手機行業慢1倍左右，我們預計一體壓鑄車身在汽車行業滲透率提升至90%需要10~15年左右時間，當行業總體形成共識后，滲透率提升速度有可能加快。我們預計到2030年全球車身結構件壓鑄機系統總累計投資額約1614億元。根據中信證券研究部新能源車組的相關預測，到2030年全球乘用車總銷量預計在1億輛左右，其中新能源車占比預計在40%。我們認為一體壓鑄工藝在行業滲透周期10~15年。至2030年預計第一、二階段的車身結構件可實現壓鑄替代沖焊零件，第三階段中預計一體壓鑄可滲透約30%的車身結構件。按照上文計算的年產能10萬輛車的結構件相對應壓鑄機+附屬設備（壓鑄島）投資額約4億元，對壓鑄機系統到2030年市場空間進行敏感性分析。通過分析，我們認為到2030年一體壓鑄技術在全球新能源車滲透率70%左右，燃油車領域滲透率20%的假設比較合理，此種情形下對應壓鑄機系統總投資額在1614億元左右。材料：免熱處理合金需求爆發，先發企業迎來新機免熱合金是一體鑄造的剛需，性能要求更上一層樓汽車輕量化潮流促進“以鋁代鋼”，鋁合金材料應用比例持續增加。普通B級車鋼制白車身重量通常在300-400kg，“以鋁代鋼”可使白車身種類降低30%-40%。世界鋁業協會報告指出，NEDC工況下汽車自重每減少10%，能減少6%-8%的能耗。由于“以鋁代鋼”減重及節能效益明顯，汽車傳統非承載件（例如殼體、支架類）已廣泛使用鋁合金材料；近年來，隨著高致密度壓鑄成型技術發展，部分大型、復雜、薄壁汽車關鍵承載件（如汽車減震塔、副車架、座椅骨架、壓鑄底盤等）開始采用壓鑄鋁合金進行生產。2021年6月，特斯拉宣布下一步計劃采用2-3個大型壓鑄結構件組裝車體總成。傳統壓鑄結構件需熱處理、矯形，一體壓鑄下尺寸精度和成本難以兼顧。目前傳統壓鑄結構件因其使用材料的限制，在壓鑄工藝后需要通過熱處理（高溫固溶+過時效）來提升其強度、堅固性、延展性等指標，以達到汽車碰撞安全的要求；但是熱處理加熱和冷卻的過程會導致零件變形，需要通過專業設備或人工進行矯形，以保證尺寸精度。這樣的工藝設計不利于一體壓鑄技術的應用，因為零部件尺寸成倍變大后，其熱處理、矯形的制造費用以及產生廢品的風險大幅提升，極大影響零件的生產效率和成本。因此，傳統的鋁合金壓鑄材料難堪一體鑄造的大任，免熱處理材料應運而生。抽絲剝繭，一體壓鑄對合金材料要求有哪些？（1）力學性能要求更高。一體化大鑄件通常具有尺寸大、壁薄、結構復雜等特征，且大型關鍵結構件在服役過程中往往承受持續、交變的載荷，因此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。在力學性能方面，免熱處理合金需具備強的塑性和強度，該指標越高對應材料減重效果越明顯亦兼顧提升零件碰撞，疲勞性能；

此外，一體化大鑄件難以做到鑄件整體各區域的性能統一，需采取不同的連接方式對材料性能要求不同，因此，材料需具備高的連接包容性；大鑄件流程較長對材料的充型距離挑戰較大，需具備較好的鑄造性能避免材料欠鑄與變形等問題。（2）更高的微量元素和雜質元素包容度。免熱合金出品率為60%，40%的回爐料需要重新使用，此外還可能結合再生料使用，兩種材料會帶來微量與雜質元素可能引起材料粗化，需在材料設計時給予更高的微量、雜質元素容忍度，確保經濟性及鑄件的性能要求。（3）長效的、高效的變質劑。免熱處理合金沒有熱處理流程在凝固過程中直接形成組織，只能依靠單一的組織調控，主要是依靠變質劑進行組織調控，來實現材料的強度和塑性。實際生產過程中，大鑄件由于機臺或模具需要熔體長時間保溫，在該過程中如果變質劑不具備長效與高效特性，會打斷生產的連續性。（4）完善的材料數據庫（包括材料物性參數與不同材料卡片）材料物性參數數據庫。大鑄件無法做到所有位置性能一致，不用位置由于結構或充型的差異帶來不同力學性能，在零件設計時需要把完整的材料物性參數，帶入到高精度的鑄造模擬過程中，以識別出生產過程中哪些流程或位置較大概率存在缺陷，并采取措施應對。不同材料卡片（服役性能數據庫）。大鑄件無法做到所有位置性能一致，零件設計時在進澆口、遠澆口、合流或者填充流向改變的位置，在這些本體性能較差時，不同區域賦予對應材料卡片，旨在仿真中得到真實零件受力，為零件設計在仿真方面提供安全的保證。免熱合金需求快速釋放，預計國內2022-2025年市場規模CAGR為161%一體壓鑄加速滲透，其中材料端免熱合金需求快速釋放空間廣闊。我們對2022-2025年國內與國外新能源車與2030年國內與國外乘用車整體免熱處理合金市場空間進行測算。預計2022-2025年國內新能源車整體免熱合金市場規模分別為8.15億元、22.97億元、46.35億元、145.15億元，對應2022-2025年CAGR為161%；保守/中性/樂觀情形下估計2030年國內乘用車整體免熱合金市場規模為377/562/665億元。伴隨主機廠一體壓鑄強需求牽引，大型壓鑄設備與配套模具持續落地提供強底層支撐，材料端免熱處理合金成功革新，產業鏈各環節配合漸入佳境，工藝愈發成熟，模式逐步跑通，一體壓鑄有望加速滲透帶動免熱合金需求快速釋放。測算過程及相關假設如下：免熱合金用量測算倒推過程：

根據前文一體壓鑄結構件空間測算結果，我們去除掉不使用熱合金的一體壓鑄結構件空間，主要包括2030年時保守假設下的前副車架、電機/電驅外殼，中性假設下后副車架、車門，樂觀假設下車頂、汽車座椅等部位，得出使用免熱合金一體壓鑄結構件市場空間，再除以一體壓鑄結構件平均單位價值量（假設為35元/kg），最后得出免熱合金總體用量。免熱合金價格假設：

假設鋁價保持在20000元/噸左右，材料商加工費假設為5000元/噸，對應單噸鋁價為25000元左右。免熱合金技術與專利壁壘高，強者恒強的可能性大免熱處理合金材料成分、工藝復雜，具備較高的技術壁壘，其中合金材料成分設計是免熱處理合金開發的核心技術壁壘。（1）合金主要成分配比是合金性能基礎：常用壓鑄鋁合金可以分為Al-Si系、Al-Mg系、Al-Si-Cu系、Al-Si-Mg系，主要成分配比影響合金強度、硬度等力學性能指標，同時影響流動性、凝固性等鑄造性能指標；（2）微量特殊元素引入可調節合金品質但元素選取與引入比例較難把握：以上海交大輕合金中心專利《一種非熱處理強化高強高韌壓鑄鋁鎂銅合金及其制備方法》為例，Al-Si-Cu系合金，可通過引入稀土元素Y、Er以及Ce作為活性元素，形成細小彌散相以提高合金的強度；德國德國萊茵金屬公司的Castasil-37合金是一種高韌性Al-Si合金，主要通過添加微量Mo、Zr等元素提高壓鑄過程的合金強度。但是微量元素的選取種類較難確定及引入區間較窄或特定，不同元素有其各自性能優缺點，且不同元素之間可能存在相互作用，只有當元素種類選取合理且各元素添加比例適宜時，才能生產出符合要求的免熱合金，技術難度較大，這需要生產企業長時間的生產實踐經驗積累，擁有多年材料配方設計經驗。同時需在材料選用、凈化處理、工藝過程保障等方面綜合調控保證合金性質

（1）材料選用：需要依據成分設計結構，選用純度較高的電解鋁、工業硅和其他添加材料，保證雜質Fe、Ca、Na、P等元素盡可能少的帶入，才能保證鋁合金材料具有良好的鑄造能力和充型能力、較好的延展性、良好的抗拉強度和良好的屈服強度。（2）凈化處理：通過對鋁液中非金屬夾雜物、氧化物及含氣的高效去除，方能保證鋁液具有較高的純凈度，從而避免因鋁液中含氣量影響，提高產品良率。（3）澆鑄工藝：適宜的澆鑄溫度和澆鑄參數，可保證合金材料具有均勻、致密的晶粒組織及較好的力學性能。專利壁壘：對合金材料配方成分進行鎖定，其他企業需“繞道而行”專利壁壘鎖定合金成分，后發超車難度加大。基于上文分析我們知道合金材料成分料配方設計為技術壁壘的核心，而專利壁壘主要是通過專利中對于合金中其他元素添加的比例進行限制，后發者需要繞過原有專利的配方成分設計研發出符合主機廠要求的免熱合金材料，技術難度愈發加大，行業門檻進一步拔高。即使后發企業繞過專利壁壘成功突破免熱合金技術研發，后續還將面臨量產階段的產品性能與成本平衡問題，后發超車難度加大。免熱合金后續格局演繹有望呈現強者恒強趨勢。我們認為具備先發優勢的免熱合金廠家有望強者恒強，主要原因將從以下三個維度闡述：維度一：后發者面臨多重困難。后發廠家需要長周期經驗積累與高研發投入才可能繞過現有專利配方實現免熱合金技術