如何搭上“双碳”的顺风车?汽车轻量化材料和(2)
目前汽车轻量化的技术壁垒在于材料和部件:?一体化压铸车身结构件具备大尺寸、薄壁、结构复杂等特点,对强度、延伸率等要求较高,需用免热处理材料、高真空压铸工艺等,具备较多know-how,同时一体化使得资产壁垒显著提升。
随着“双碳”目标持续推进使得汽车行业节能环保需求日益迫切,各国对汽车节能和排放环保已经达成共识,倒逼汽车朝着轻量化的方向发展。汽车轻量化的技术方向包括:“结构轻量化、材料轻量化、工艺轻量化”三个维度,经过研究,我们发现轻量化材料和结构部件拥有更高技术壁垒。
数据来源: 《铝合金在新能源汽车工业的应用现状及展望》,国际铝业协会,东吴证券研究所测算
工艺轻量化是通过工艺实现材料性能的提升、形状和形貌的优化等。
当前的主要汽车轻量化措施主要是采用轻质材料。在各类轻量化材料中,铝合金的成本仅高于高强度钢,但远低于镁合金、塑料及碳纤维。同时,铝合金密度约为高强度钢的1/3,与镁合金相当,能够实现有效的轻量化。
冲压:作为首个工序,冲压工序把来料板材通过专用模具加工成特定形状的零件。
大型压铸机行业进入门槛高,其“设计—试验—设计”周期非常长,前期需投入大量时间成本,目前掌握此类重型压铸机的产商只有以国内力劲、伊之密,国外布勒为代表的为数不多的压铸机生产商。
昆仲资本持续关注汽车轻量化产业链的投资机会,我们认为创业公司的机遇在于:材料>部件>模具及设备。
资料来源:汽车之家,中信建投
但是,目前车身结构件铝合金渗透率相对较低,主要原因包括:
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这本小说所预测的趋势正在六十多年后逐渐成为现实:随着“双碳”目标持续推进使得汽车行业节能环保需求日益迫切,各国对汽车节能和排放环保已经达成共识,倒逼汽车朝着轻量化的方向发展。
一体化压铸对模具的强度及韧性要求更高。与其他铸造工艺相比,压铸工艺特性主要体现在“高速充型与高压凝固”上,在温度、真空、成型方案、工艺参数、后处理等方面都比传统铸造工艺存在更高要求。相比普通压铸的模具,一体化压铸模具更复杂,对强度和韧性要求更高。?
一体化压铸车身是轻量化技术的升级,可以减少车身零件数量、简化供应链环节、提升原材料利用率,进而使得汽车组装效率大幅提升。
此外,一体化压铸不仅可以应用在车身和底盘结构件,在电驱动系统上也有所体现。电驱动系统设计经历了独立式、二合一、三合一和多合一的发展阶段。
有研究显示:燃油车可通过提高轻量化减少燃料消耗以及降低排气污染(若整车重量降低10%,燃油效率可提高6%到8%);新能源车则可通过提高轻量化提升新能源车加速性能及续航里程(车身减少100kg重量,动力电池续航能力就会增加 10-11%)。
一体化压铸技术的壁垒主要在大型压铸机、压铸模具、材料配方和压铸工艺这几方面。
目前,比亚迪E平台3.0上采用了前驱感应异步电机+后驱永磁同步电机的技术方案,实现了全球首个八合一动力总成;华为也推出了DriveONE多合一电驱动系统,集成了电机控制器(MCU)、电机、减速器、车载充电机(OBC)、电压变换器(DC/DC)、电源分配单元(PDU)及电池管理系统主控单元(BCU)七大部件。电驱系统集成更多功能是大势所趋,电驱动壳体的设计也将从独立式走向集成式设计: 从分体式简单集成,即减速器、电机和电控有各自独立的壳体设计,到三大件壳体一体化。?
材料方面:通常材料厂商或科研院所与Tier1(或主机厂)共同研发,前期美国铝业已实现批量供应,本土企业立中集团已有产品量产;
?那么轻量化的产品和技术路线有哪些?轻量化趋势下的行业发展逻辑和机会是什么?市场空间怎么看?
从产业链格局上看,部件环节由本土公司主导,压机处于供不应求状态,免热材料本土厂商正逐步突破。
?可见,相比较传统的冲压+焊接工序而言,如果采用一体化压铸的方式,那么部件就能一次成型,内部不需要额外连接,因此焊接、铆接、涂胶工艺的使用大幅减少,从而就能降低生产线上的人工成本,及焊接、涂胶机器人的成本。
文章来源:《材料研究学报》 网址: http://www.clyjxbzz.cn/zonghexinwen/2022/0713/2332.html