據(jù)中汽協(xié)最新數(shù)據(jù)，2021年，我國汽車產(chǎn)銷分別完成2608.2萬輛和2627.5萬輛，同比分別增長3.4%和3.8%，終結(jié)了下滑趨勢(shì)。汽車銷量強(qiáng)勢(shì)反彈，這就意味著我國汽車保有量已超越3億臺(tái)。與此同時(shí)，全球變暖對(duì)人類和地球生態(tài)構(gòu)成重大威脅，對(duì)人類是否可以永續(xù)存提出了重大考驗(yàn)，世界各國對(duì)全球變暖的嚴(yán)重性逐漸形成共識(shí)，眾多國家都將“碳達(dá)峰，碳中和”上升為國家戰(zhàn)略。雙碳目標(biāo)也倒逼著主機(jī)廠與供應(yīng)商探索新的技術(shù)路徑以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

行業(yè)內(nèi)發(fā)現(xiàn)當(dāng)整車減重10%，油耗就可以降低6%-8%，汽車排放降低10%，此外還能將輪胎的壽命提高7%，減少加速耗時(shí)與制動(dòng)距離。輕量化不單單對(duì)節(jié)能減排帶來福音，還可以提高駕駛舒適性，所以在需求的推動(dòng)下汽車輕量化壓鑄技術(shù)的滲透率將持續(xù)提升。

材料、工藝、結(jié)構(gòu)尋求最優(yōu)解

為滿足汽車輕量化壓鑄的技術(shù)需求，目前行業(yè)內(nèi)主要在材料、工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三方面進(jìn)行突破：

在材料方面，汽車輕量化使用的材料主要有：高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金和碳纖維復(fù)合材料。從減重效果看，高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金、碳纖維復(fù)合材料，四者之間呈現(xiàn)減重效果遞增的態(tài)勢(shì)；從成本方面看，四者之間呈現(xiàn)遞增態(tài)勢(shì)。

綜合四種材料可以發(fā)現(xiàn)，鋁件質(zhì)量更輕，具有較好的擠壓性、耐腐蝕性和可回收性。鋁合金在減重的同時(shí)，能實(shí)現(xiàn)汽車更好的剎車性、更優(yōu)的操控性、更好的駕駛舒適度和更突出的動(dòng)力。目前鑄造鋁合金約占汽車用鋁量的 77%，所以鋁合金材料將在很長一段時(shí)間中被廣泛運(yùn)用。

在工藝方面，幾乎所有知名汽車制造商都采用了激光拼焊技術(shù)，采用不等厚度軋制板，通過計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制和調(diào)整軋輥的間距，以獲得沿軋制方向上按預(yù)先定制的厚度連續(xù)變化的板料。而特斯拉的一體化壓鑄技術(shù)在制造工藝端和材料端引領(lǐng)革新。

圖片來源：electrek.co

此外在汽車工藝方面還有內(nèi)高壓成形（液壓成形）制造技術(shù)；超高強(qiáng)度鋼熱沖壓成形技術(shù)；輥壓成形技術(shù)；高壓鑄造成型技術(shù)；低（差）壓鑄造成型技術(shù)和汽車輕量化連接技術(shù)。

在車身結(jié)構(gòu)輕量化方面，即通過采用先進(jìn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和技術(shù)手段，在不影響車身基本狀態(tài)的情況下，通過優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)參數(shù)，提高材料的利用率，去除零部件冗余部分，同時(shí)又使部件薄壁化、中空化、小型化、復(fù)合化以減輕重量，實(shí)現(xiàn)輕量化。結(jié)構(gòu)輕量化，根據(jù)設(shè)計(jì) 變量及優(yōu)化問題類型的不同，可分為拓?fù)鋬?yōu)化、尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、形貌優(yōu)化四種。

我國汽車輕量化的出發(fā)點(diǎn)始于高強(qiáng)度鋼、鋁、復(fù)合材料等新材料的應(yīng)用與開發(fā)，通過材料、設(shè)計(jì)、工藝三個(gè)方面共同作用實(shí)現(xiàn)減重三步走的目標(biāo)。近年來，我國鋁合金壓鑄件產(chǎn)量逐年攀升，發(fā)展迅速。在汽車輕量化趨勢(shì)的帶動(dòng)下，全球鋁合金壓鑄件市場(chǎng)出現(xiàn)了巨大需求，近年來汽車行業(yè)內(nèi)部正在不斷優(yōu)化升級(jí)，逐步用鋁鑄件代替灰鐵鑄件，從而刺激對(duì)鋁合金壓鑄件需求量的不斷增長。

革故鼎新 催化壓鑄優(yōu)質(zhì)賽道

2018 年中國汽車工業(yè)將消耗 384 萬噸鋁，其中 72％被乘用車消耗。預(yù)測(cè)到 2030 年，鋁的總消費(fèi)量以 8.9％的復(fù)合年增長率增長，并達(dá)到 1073 萬噸。結(jié)合市場(chǎng)可以發(fā)現(xiàn)，廣東鴻圖、文燦股份等鋁合金壓鑄賽道領(lǐng)軍企業(yè)表現(xiàn)搶眼，彰顯市場(chǎng)自信，隨著政策的驅(qū)動(dòng)與汽車行業(yè)對(duì)輕量化的迫切需求下，鋁合金壓鑄市場(chǎng)容量有望擴(kuò)大，有較強(qiáng)材料制備、設(shè)計(jì)能力并且掌握先進(jìn)工藝的鋁合金壓鑄企業(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

根據(jù)汽車研究機(jī)構(gòu) Duckerfrontier 發(fā)布的歐洲乘用車用鋁量報(bào)告顯示，乘用車各部件系統(tǒng)中發(fā)動(dòng)機(jī)、車輪、變速器、底盤、熱傳輸?shù)挠娩X需求量較大，分別為 70.2、64.2、32.3、 31.4、31 萬噸，發(fā)動(dòng)機(jī)和車輪的用鋁量占據(jù)汽車總用鋁的 45%。為滿足汽車輕量化的需求，目前鋁合金壓鑄產(chǎn)品主要應(yīng)用于汽車的底盤、三電系統(tǒng)與白車身。

圖片來源：東方證券

2021年中國新能源電動(dòng)汽車超300萬輛的銷量表現(xiàn)搶眼，呈超預(yù)期式增長，隨著電動(dòng)汽車產(chǎn)量不斷加速，電池箱和電動(dòng)機(jī)外殼的平均用鋁量將快速增長。2021-2025年，電氣化組件將是鋁合金壓鑄產(chǎn)品主要的增長領(lǐng)域，電池箱和車身將成為用鋁量平均增長的最大受益者。其中，電池箱的用鋁量占未來鋁用量平均增量的近三分之二。

底盤承載了70% 的車體重量，底盤輕量化有助于降低簧下重量，從而提升汽車的加速性能、操控性能和舒適性。目前底盤輕量化的主要路徑是以鋁合金代替鋼鐵，據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)，2020 年中國汽車市場(chǎng)中鋁合金轉(zhuǎn)向節(jié)、副車架、制動(dòng)卡鉗、控制臂的滲透率分別為 15%、8%、40%、5%，具有廣闊的提升空間。國內(nèi)眾多鋁合金精密壓鑄公司均在底盤輕量化領(lǐng)域有所布局，隨著汽車輕量化需求不斷增加，預(yù)計(jì)鋁合金部件將在底盤領(lǐng)域加速滲透，相關(guān)零部件公司有望從底盤輕量化趨勢(shì)中持續(xù)受益。

不甘其后 白車身輕量化前景巨大

汽車車身是整車重量占比最高的部分，也是輕量化潛力最大的領(lǐng)域，傳統(tǒng)汽車中以高強(qiáng)度鋼代替普通鋼材能減重約11%，采用鋁合金則能減重約 40%，輕量化材料減重效果顯著。鑒于車身強(qiáng)度要求、輕量化材料價(jià)格及加工技術(shù)水平等問題，鋼材作為汽車車身主要材料的地位短時(shí)間內(nèi)難以撼動(dòng)。

圖片來源：蓋世汽車

目前美利信、宗申動(dòng)力、愛柯迪等一些先驅(qū)汽車廠商正在通過布局一體化壓鑄技術(shù)來解決車身輕量化這一難題。該技術(shù)在制造工藝端，能夠使車身一次性成型，大幅簡化制造流程，并且能夠免去大量零件連接造成的累計(jì)誤差，制造精度得以提升，同時(shí)能節(jié)省大量的調(diào)試時(shí)間和金錢成本。在材料端，傳統(tǒng)汽車制造工藝廣泛使用便于沖壓、焊裝的鋼材作為車身材料，而在一體化壓鑄技術(shù)中，便于壓鑄的鋁合金將成為車身主要材料，帶動(dòng)鋁合金部件在整車上的應(yīng)用增加，解決鋁合金材料因屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、延伸率低而帶來沖壓-焊裝-涂裝-總裝困難的問題，進(jìn)一步提升汽車輕量化程度。目前，精工壓鑄簽約采購一套8000T超大型壓鑄島，部署集成式車身結(jié)構(gòu)件的研發(fā)和生產(chǎn)，旨在使用一體化壓鑄達(dá)到減重、簡化生產(chǎn)工藝、減少人工的目的。

不過在材料特性之外，對(duì)于鋁合金車身而言，在性能上的最大挑戰(zhàn)是NVH和碰撞性能的提升。鋁合金密度僅為鋼材的三分之一，如何在不增加鋁合金材料的同時(shí)又可以提升汽車的隔音效果與碰撞安全也成為了困擾行業(yè)內(nèi)的一個(gè)難題。

產(chǎn)品+技術(shù) 車身制造何時(shí)實(shí)現(xiàn)輕量化

據(jù)中國汽車工程學(xué)會(huì)發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》顯示，到 2025 年汽車需實(shí)現(xiàn)減重 30%，擴(kuò)大鋁、鎂合金與碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在車身上的應(yīng)用。結(jié)合到車身領(lǐng)域，運(yùn)用鋁合金材料已經(jīng)成為了未來車身發(fā)展的趨勢(shì)，同時(shí)我國氧化鋁、電解鋁產(chǎn)量均為世界第一，這也為我國鋁合金壓鑄件行業(yè)的發(fā)展提供了良好的發(fā)展基礎(chǔ)。在技術(shù)上，一體化壓鑄目前尚處于導(dǎo)入期，日后如何發(fā)展尚未有定論，蔚來等造車新勢(shì)力正在積極進(jìn)行這一方面的嘗試。

白車身是汽車最重要的基礎(chǔ)部分，隨著汽車工業(yè)技術(shù)水平的提高，白車身領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)也在不斷進(jìn)步，新材料、新工藝、新的設(shè)計(jì)理念不斷涌現(xiàn)，無論在傳統(tǒng)能源車領(lǐng)域還是新能源車領(lǐng)域，以及未來的智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域，車身技術(shù)始終是汽車性能的核心部分。

如何打破白車身在工藝、材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的壁壘，真正實(shí)現(xiàn)輕量化，急需行業(yè)內(nèi)不斷探討。為充分掌握趨勢(shì)并且在挑戰(zhàn)中尋找突破，蓋世汽車特主辦2022第二屆車身大會(huì)，誠邀行業(yè)內(nèi)有識(shí)之士一同研判發(fā)展，謀局未來。

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