汽车进入铝合金时代：铝压铸件、汽车铝板、电池盒有望迎来投资黄金期.pdf

1 Ta ble _F irst 证 券 研 究 报 告 Table_First|Table_ReportType 行 业 研 究 行 业 深 度 研 究 Tabl e_First|Tabl e_Summar y 汽车行业 汽车进入铝合金时代：铝压铸件、汽车铝板、电 池盒有望迎来投资黄金期 投资要点： 汽车材料的发展是汽车安全性、功能性、燃油经济性、排放法规的综 合博弈。 从汽车诞生的 130余年历史中，除最初 20年木材占主导地位外，钢 铁一直处于汽车材料的核心位置。为应对铝合金、镁合金、碳纤维复合材 料等轻量化材料的竞争， 90年代开始 先进高强度钢逐步应用在汽车上。 汽车进入铝合金时代。 汽车轻量化是大势所趋，铝合金作为轻量化 的主流材料， 从成本、减重潜力、制造工艺等 3个角度综合对比优势较大。 纯电动汽车单车用铝量增长 40%， 随着新能源汽车加速渗透 ， 铝合金用量 将大幅提升 。特斯拉引领的一体化压铸，获行业积极跟进；一体化压铸 有望在引发汽车制造业工艺革命的同时，带来材料革命 压铸工艺 80%的 基材为铝合金 。 铝合金广泛应用于汽车 ，参考竞争格局、成长空间和市场规模，我们 认为铝压铸件、汽车铝板和电池盒是较好赛道。 铝压铸件： 压铸工艺技术壁垒较高，底盘和车身结构件渗透率提升 空间大，是车用铝合金中较为优质的赛道；国内铝合金压铸行业集中度 极低，广东鸿图、文灿、爱柯迪等规模较大；随着压铸件大型化、一体化发 展，设备和研发投入大幅提升，集中度有望逐步提高；我们预计 2025年 国内车用铝压 铸件需求为 384万吨， 2021-2025年 CAGR为 10.2%，底盘、 车身结构件增速更快。 汽车铝板 ： 国内单车铝板用量约 20Kg，占车用铝合金比重 10%- 15%，较欧美市场仍有差距；欧美厂商长期垄断全球汽车铝板市场，国 外市占率超过 70%；我国本土企业开工率普遍较低（约 10%），南山铝业 实力较强；我们预计 2025年国内汽车铝板需求为 70-100万吨， 2021-2025 年 CAGR为 18%-23%。 电池盒 ： 电池盒是动力电池的重要结构件，占电池包质量 20%-30%， 其轻量化是大势所趋，铝合金材质是主流方向 ；电池盒处于发展初步阶 段，投入规模大、技术壁垒高，集中度也较高，华域汽车、敏实集团、凌云 股份在研发实力、客户、产能规划上领先。我们测算 2025年国内电池盒 市场规模超过 200亿元， 2021-2025年 CAGR为 43.9%。 铝压铸件、汽车铝板、电池盒有望迎来投资黄金期 。 1）铝压铸件，看 好主营业务为底盘和车身结构件的公司，关注文灿股份、旭升股份和爱柯 迪； 2）汽车铝板，关注南山铝业； 3）电池盒，关注敏实集团和凌云股份。 风险提示： 轻量化进展不及预期；车用铝合金渗透率不及预期；原材 料涨价 超预期 ； 芯片缓解不及预期导致的 汽车行业景气度不及 预期。 Tabl e_First|Tabl e_R eportD ate 汽车 2021 年 10 月 20 日 Tabl e_First|Tabl e_Rati ng 推荐 (首次评级 ) Tabl e_First|Tabl e_C hart 一年内行业相对大盘走势 团队成员 Tabl e_First|Tabl e_Author 分析师 林子健 执业证书编号： S0210519020001 电话： 021-20655276 邮箱： Tabl e_First|Tabl e_Contacter Tabl e_First|Tabl e_Rel ateRepor t 相关报告 诚信专业 发现价值 请务必阅读 报告 末页的 重要 声明 丨公司名称 诚信专业 发现价值 2 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 |汽车 正文目录 1. 汽车材料变迁史：漫长的钢铁时代 . 1 2. 汽车进入铝合金时代 . 3 2.1 汽车轻量化是大势所趋 . 3 2.2 铝合金逐步成为汽车轻量化主流材料 . 5 2.3 新能源汽车推动单车用铝量大幅增长 . 7 2.4 特斯拉一体化压铸有望 引领汽车制造工艺和材料革命 . 8 2.4.1 轻量化连接：多种材料混合应用带来连接难题 . 8 2.4.2 一体化压铸：汽车产业的制造工艺和材料革命 . 9 3. 车用铝合金全解析：细分赛道、竞争格局与规模测算 . 12 3.1 铝压 铸件、汽车铝板和电池盒是较好赛道 . 12 3.2 铝压铸件是优质赛道 . 14 3.3 车用铝合金板迎来快速发展期 . 17 3.4 电池盒：新能源汽车时代的纯增量部件 . 20 4. 投资机会 . 22 5. 风险提示 . 22 图表目录 图表 1：汽车材料发展趋势 . 1 图表 2：卡尔 本茨发明第一辆现代汽车 . 1 图表 3： 1880-1915 年美国 钢铁产量 . 1 图表 4： 1915 款福特 T 型车材料占比 . 2 图表 5： 1975 年以来轻型车质量变化 . 2 图表 6：主要国家乘用车燃油经济性 法规 . 2 图表 7：各国政府汽车碳排放目标 . 2 图表 8：钢材等级图 . 3 图表 9： 1995 年北美轻型车材料占比 . 3 图表 10： 2015 年北美轻型车材料占比 . 3 图表 11：中国汽车保有量及增速 . 4 图表 12：机动车尾气排放对环境的破坏 较大 . 4 图表 13： 2016-2019 年国内乘用车油耗变化情况 . 4 图表 14：国内汽车百公里油耗年均降幅 . 4 图表 15：西门子发布的不同技术措 施的节能潜力 . 5 图表 16：汽车减重对油耗和排放的影响 . 5 图表 17：汽车轻量化路径 . 5 图表 18：轻量化材料价格 . 6 图表 19：轻量化材料减重潜力（相比钢制件） . 6 图表 20：轻量化材料成型及连接工艺对比 . 6 图表 21：由非纯电汽车到纯电 汽车单车用铝量变化 . 7 图表 22：中国新能源汽车销量及渗透率 . 8 图表 23：欧洲性能月汽车销量及渗透率 . 8 图表 24：第四代奥迪 A8 车身连接 技术 . 9 图表 25：第四代奥迪 A8 车身连接工艺焊缝长度 /焊点个数 . 9 图表 26：汽车制造流程 . 10 图表 27：一体化压铸大幅缩减零部件数量 . 10 丨公司名称 诚信专业 发现价值 3 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 |汽车 图表 28：特斯拉下一代全压铸底盘结构 . 10 图表 29：行业积极探索一体化压铸项目 . 11 图表 30： Model Y 一体化压铸后车身底板 . 11 图表 31：压铸材质 80%以上为铝合金 . 11 图表 32：铝合金在汽车中的部分应用 . 12 图表 33：车用铝合金产业链 . 13 图表 34：汽车各部件质量占比 . 13 图表 35：单车用铝量（分部件） . 13 图表 36： 2019 年欧洲乘用车用铝结构（按工艺分） . 14 图表 37： 2020 年北美轻型车用铝结构（按工艺分） . 14 图表 38：压铸工 艺流程图 . 14 图表 39：代表性企业研发费用持续增长 . 14 图表 40： 2012 年北美汽车零部件铝合金渗透率 . 15 图表 41：车身结构件和底盘（国内）铝合金渗透率 . 15 图表 42：重要铝合金压铸件上市公司收入 . 15 图表 43：铝合金压铸件公司市场份额 . 15 图表 44：重要车用铝合金压铸件上市公司 . 16 图表 45：中国市场车用铝合金压铸件市场规模测算 . 16 图表 46：铝板主要用于车身覆盖件 . 17 图表 47：北美轻型车单车用铝量 . 17 图表 48：燃油车车身覆盖件用铝转化率 . 17 图表 49：纯电动汽车车身覆盖 件用铝转化率 . 17 图表 50：全球汽车铝板产能（分区域） . 18 图表 51：全球铝板产能（分企业） . 18 图表 52：中国车用铝板产能分布 . 18 图表 53： 2020-2025 年中国市场汽车铝板需求测算 . 19 图表 54：中国市场车用铝板市场规模测算 . 19 图表 55： MEB 平台动力电池包构成 . 20 图表 56：电池盒材质分类 . 20 图表 57：电池盒主要成型工艺 . 20 图表 58：主要电池盒公司产能规划及客户 . 21 图表 59：国内新能源汽车电池 盒市场规模 . 21 图表 60：车用铝合金重点公司盈利及估值 . 22 丨公司名称 诚信专业 发现价值 1 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 |汽车 1. 汽车材料变迁史 ： 漫长的钢铁时代 如果说 “ 人类文明的发展史 ， 就是一部利用材料 、 制造材料和创造材料的历史 ”， 那么， 整个汽车工业史 就是汽车材料的变迁史。 图表 1：汽车材料发展趋势 数据来源： Review of technical literature and trends related to automobile mass-reduction technology，华福证 券研究所 早期汽车由马车“改良”而来，木材占主导地位。 1886 年 1 月德国工程师卡尔本 茨为其由汽油发动机驱动的三轮机动车申请了专利，标志着第一辆现代意义上的汽车 诞生。该车是在马车基础上“改良”而来，此后约 20 年 ， 木材一直占据着汽车材料 的主导地位 。直到 1906 年 ， 木材占比仍超过 60%。 图表 2：卡尔 本茨发明第一辆现代汽车 图表 3： 1880-1915 年美国钢铁产量 （百万吨） 数据来源：百度百科，华福证券研究所 数据来源： CNKI，华福证券研究所 福特 T 型车开启了汽车材料“漫长的钢铁时代”。 随着钢铁产量的大幅提升，福 特引进流水线工艺，全球汽车产业逐步向美国转移。 20 世纪 10 年代开始 ， 钢铁开始 大量应用于汽车 。以 1915 年福特 T 型 车为例，其 整备质量 545Kg，铸铁和钢的质量 为 310.7Kg， 占比 57.0%。随着 T 型车的大规模生产，汽车材料进入“漫长的钢铁时 代”。 丨公司名称 诚信专业 发现价值 2 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 |汽车 图表 4： 1915 款福特 T 型车材料占比 图表 5： 1975 年以来轻型车质量变化 数据来源：汽车材料及轻量化趋势，华福证券研究所 数据来源：汽车材料及轻量化趋势，华福证券研究所 燃油经济性 、 排放法规趋严 ， 轻量化材料 逐步 登场 。 随着用户对功能性要求提高、 安全法规趋严，应用在汽车上的材料种类越来越多，汽车质量稳步提升， 1975 年乘 用车质量超过 1700Kg， 约为 1915 年福特 T 型车的 3 倍。受石油危机影响， 1975 年 美国颁布了车企平均燃油经济性 （ CAFE）标准，并逐步提升标准值，欧盟、日本、 中国均有类似法规。另外，随着温室气体排放问题日益严重，欧美 开始实施较为严格 的碳排放法规 。汽车减重是解决燃油经济性和减排的重要途径，高强度钢、铝合金、 镁合金、碳纤维复合材料等轻量化材料逐步应用在汽车上。 图表 6：主要国家乘用车燃油经济性法规 图表 7：各国政府汽车碳排放目标 数据来源：汽车材料及轻量化趋势，华福证券研究所 数据来源：欧洲铝业协会，华福证券研究所 为应对铝合金等轻质材料的激烈竞争， 90 年代先进 高强度钢逐步商用。 随着整 车厂越来越多地使用铝合金等轻质材料，钢铁公司开发了各种钢板以应对激烈的竞争， 如 20 世纪 70 年代开发了高强低合金钢 ， 90 年代开发了第一代先进高强度钢 （ AHSS）。 1994 年奥迪向市场推出了全铝车身的 A8 车型 ， 钢铁在汽车材料中的主体地位受到 严重挑战 。同年，全球 18 个国家 35 家钢铁公司组成联盟 ， 发起了超轻钢制车身项 目 （ ULSAB），该项目激发了 AHSS 在全球范围内的商用。在 1995 年乘用车材料中 ， 高强度钢 /AHSS 占比 8.4%，合金材料为 6.1%。进入 21 世纪 ， 第二代 AHSS TWIP 钢 被研发出来，其被认为是具有最好强度和塑性综合性能的钢材，但可制造性 差、成本高等限制了其商用。目前业内正开发综合性能在第一代和第二代 AHSS 之 丨公司名称 诚信专业 发现价值 3 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 |汽车 间 ， 成本低于第二代 AHSS 的第三代 AHSS。 图表 8：钢材等级图 图表 9： 1995 年北美轻型车材料占比 数据来源：互联网，华福证券研究所 数据来源：汽车材料及轻量化趋势，华福证券研究所 总体来看，汽车材料的发展是汽车安全性、功能性、燃油经济性、排放法规的综 合博弈。 从汽车诞生的 130 余年历史中 ， 除最初 20 年 木材占主导地位外，钢铁一直 处于汽车材料的核心位置，目前钢铁占比仍高达 63%（包含先进高强度钢）；除此之 外，轻量化材料用量也逐步提升，如 AHSS 占比 7%，铝合金占比为 11%，聚合物 & 复合材料占比 8%。汽车轻量化已是大势所趋，新能源汽车快速渗透，特斯拉引领的 一体化压铸有望带动汽车产业工艺和材料革命，铝合金有望凭借成本、减重潜质、工 艺等优势脱颖而出，迎来使用量的大幅提升。 图表 10： 2015 年北美轻型车材料占比 数据来源： DuckerFrontier，华福证券研究所 2. 汽车进入铝合金时代 2.1 汽车轻量化是大势所趋 汽车尾气是环境污染和碳排放的重要来源。 截至 2020 年底我国机动车保有量达 丨公司名称 诚信专业 发现价值 4 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 |汽车 3.72 亿辆，同比增长 6.9%；其中，汽车保有量达 2.81 亿辆，同比增长 8.1%，仍处 于较快增长状态。高保有量使得机动车尾气对环境的破坏越发显著：首先，汽车尾气 是多种污染物（ CO、 HC、 NOx、 SO2、 PM、 VOCs 等 ）的重要来源之一，根据第 二次全国污染普查公报，机动车排放的氮氧化物占全国排放总量的 33.3%；其次， 交通运输行业碳排放占比为 13.0%，汽车尾气是重要来源。因此，在“蓝天保卫战” 和“双碳”驱动下，汽车减排、低碳化发展形势较为紧迫。 燃油降耗压力大， 2025 年、 2030 年 、 2035 年 乘用车油耗目标较 2019 年分别 下降 17.3%、 42.4%和 64.0%。 根据工信部数据，我国乘用车（含新能源汽车）油耗 由 2017 年的 6.05L/100Km 降至 2019 年的 5.56L/100Km（未达当年目标值），年均 降幅为 4.7%。按照节能与新能源汽车技术路线图 2.0的规划，我国乘用车（含新 能源汽车）油耗在 2020-2025 年、 2026-2030 年、 2031-2035 年的年均目标降幅分 别为 3.7%、 7.0%、 9.0%，传统能源乘用车的年均目标降幅分别为 2.8%、 3.0%、 3.6%。 在油耗降低潜力逐步下降的背景下，降耗力度逐渐上升，汽车行业降耗压力较大。 图表 13： 2016-2019 年国内乘用车油耗变化情况 图表 14：国内汽车百公里油耗年均降幅 数据来源：工信部，华福证券研究所 数据来源：节能与新能源汽车技术路线图 2.0，华福证券研究所 汽车轻量化是节能减排的有效方式。 研究表明，若汽车整车重量降低 10%，燃 图表 11：中国汽车保有量及增速（亿辆） 图表 12：机动车尾气排放对环境的破坏较大 数据来源：公安部，华福证券研究所 数据来源：第二次全国污染普查公报，华福证券研究所 丨公司名称 诚信专业 发现价值 5 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 |汽车 油效率可提高 6%-8%，百公里油耗可降低 10%；欧洲铝业协会报告显示，汽车质量 每降低 100kg，每百公里可节约 0.6L 燃油，减排 800-900g 的 CO2；根据西门子公 司的研究，在动力系统、动力电池等众多节能措施中，汽车轻量化以 46%的节能潜力 位列榜首。 2.2 铝合金逐步成为汽车轻量化主流材料 材料轻量化是汽车轻量化最直接也是最有效的路径。 目前实现轻量化的路径主 要分为三类： 1）使用轻量化材料，如高强度钢、铝合金、镁合金、碳纤维材料等， 代替普通钢结构； 2）使用轻量化制造工艺，包括激光拼焊、液压成形、热成形、轻 量化连接以及最近特斯拉引领的一体化压铸等； 3）使用结构轻量化设计，包括尺寸 优化、形状优化、拓扑优化等，来实现产品减重。其中，轻量化材料是最直接也是最 有效的方法。 图表 17：汽车轻量化路径 数据来源：汽车碳中和技术，华福证券研究所 轻型材料替代钢铁是汽车轻量化的主要手段， 从成本 、 减重潜力 、制造 工艺 3 个 图表 15：西门子发布的不同技术措施的节能潜力 图表 16：汽车减重对油耗和排放的影响 数据来源：西门子公司，华福证券研究所 数据来源：中国汽车工程协会，华福证券研究所 丨公司名称 诚信专业 发现价值 6 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 |汽车 角度综合对比，铝合金作为轻量化材料优势明显。 具体来看： 1）成本角度，高强度钢大幅领先，铝合金次之。 所谓高强度钢是指屈服强度在 210 550 MPa、抗拉强度在 340 780 MPa 的钢，广泛 应用于门防撞梁、保险杠、 A/B/C 柱加强板、门槛、地板中通道及车顶加强梁等各种结构件；其材料成本最低， 铝合金次之，为镁合金 1/2 1/3，约为碳纤维 1/5。 图表 18：轻量化材料价格 图表 19：轻量化材料减重潜力（相比钢制件） 数据来源：公开资料整理，华福证券研究所 数据来源：公开资料整理，华福证券研究所 2） 减重潜力角度，铝合金弱于碳纤维和镁合金、大幅强于高强度钢。 铝合金密 度为 1.8g/cm3， 为镁合金和碳纤维 1.5 倍 ，约为高强度钢 3 倍。减重潜力方面，相比 钢制件，铝合金为 30%，镁合金 35%-45%。 3）制造工艺角度，铝合金工艺较为成熟、效率较高、成本适中。 高强度钢 在工 艺方面的 成本优势明显，制造工艺成熟；随着热冲压、压铸等新工艺技术的应用，铝 合金板材应用体现出高生产效率，成型工艺成本适中；镁合金成型工艺成本较高，易 氧化，主要用冷连接方式；碳纤维材料成型和连接工艺效率均较低，成本亦较高。 图表 20：轻量化材料成型及连接工艺对比 成型 连接 工艺 效率 成本 工艺 效率 成本 高强度钢 冲压 较高 中 焊接、机械连接 中 中 铝合金 冲压 /挤压 /铸造 高 中 焊接、铆接、 FDS、搅拌摩擦焊、胶接等 高 高 镁合金 冲压 /铸造 高 高 胶接 +机械连接 高 高 碳纤维复 合材料 热压罐 /RTM/模压 低 高 胶接 +机械连接 低 高 数据来源： CNKI，华福证券研究所 铝合金逐步成为汽车轻量化的主流材料。 综上，铝合金相比高强度钢，比强度高， 密度较小，减重潜力大；相比镁合金，成本较低，成型工艺和连接方式较为成熟。另 外，铝的储量较大，耐腐蚀性好，回收利用率高，因此逐步成为汽车轻量化的主流材 料。 丨公司名称 诚信专业 发现价值 7 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 |汽车 图表 13：北美轻型车单车用铝量（ Kg） 数据来源： DuckerFrontier，华福证券研究所 2.3 新能源汽车推动单车用铝量大幅增长 纯电动汽车 单车铝合金使用量较非纯电汽车增长超过 40%。 以北美轻型车为例， 对比非纯电动汽车（包含燃油车和混合动力车）， 2020 年北美 纯电动汽车单车用铝量 为 643 磅（ 291.7Kg），较非纯电汽车增加 41.6%：其中，在 动力总成 、 燃油变速和 传动系统 的用铝量分别减少 24%、 18.9%，在 纯电动力总成 （电机壳、电控、减速器 等）、 纯电结构件 （车身结构件和覆盖件、电池壳等）的用铝量分别增加 14.5%、 68.9%。 随着新能源汽车渗透率的提升，汽车整体的单车用铝量将大幅提高。 图表 21：由非纯电汽车到纯电汽车单车用铝量变化（英镑） 数据来源： DuckerFrontier（ 2020 年 7 月），华福证券研究所 注 ： 1 英镑 =0.4536Kg 丨公司名称 诚信专业 发现价值 8 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 |汽车 新能源汽车迎来全球需求共振 ， 带动铝合金使用量的大幅增长 。 1）中国市场 ， 在新势力带动下，自主品牌、合资品牌接连发力， 2021 年 1-9 月新能源汽车销量为 215.7 万辆 ， 同比增长 193.9%， 渗透率为 11.6%；其中， 9 月渗透率高达 17.3%， 进入 产业生命曲线的加速成长阶段。 2）欧洲市场 ，欧盟制定了严苛的碳排放目标， 2030 年新车减排 65%；自 2035 年起，在欧洲销售的新车应实现零排放目标。为支 持新能源汽车发展，各国政府也提高了新能源汽车补贴，使得欧盟新能源汽车销量快 速增长， 2021 年上半年新能源乘用车销量为 102.9 万辆 ， 同比增长 157.1%， 渗透率 高达 15.9%。 3）美国市场 ，美国目前新能源汽车渗透率较低（低于 5%），但市场潜 力大。 2021 年 5 月，美国通过了美国清洁能源法案，计划提供 316 亿美元电动车 消费税收抵免，对满足条件的车辆将税收抵免上限提升至 1.25 万美元 /车；放宽汽车 厂商享税收减免的 20 万辆限额，并将提供 1000 亿美元购置补贴。在政策支持下， 我们预计美国市场有望复刻欧洲 2019-2020年市场发展路径，带动全球新一轮增长。 全球新能源汽车销量的快速增长，将带动车用铝合金 的需求大幅攀升。 2.4 特斯拉一体化压铸有望引领汽车制造工艺和材料革命 2.4.1 轻量化连接：多种材料混合应用带来连接难题 多种材料在汽车中的混合应用使得材料连接更为复杂。 随着钢、镁铝合金、碳纤 维等材料在汽车上的应用，以往常用的点焊工艺已无法满足镁铝合金、金属材料与非 金属材料之间的连接要求，各种新型的连接工艺应运而生。新一代奥迪 A8 车身的连 接方式达到了 14 种，包括 MIG 焊（熔化极惰性气体保护焊）、远程激光焊等 8 种热 连接技术和冲铆连接、卷边连接等 6 种冷连接技术。 轻量化连接技术混用带来成本增长和效率降低 。 新型连接技术的混合使用，一方 面加大了设备投入，进而增加了生产成本；另一方面也降低了生产效率，第四代奥迪 A8 车身激光焊接焊缝 4.75 米 、包边 22.01 米 、 胶接 152.94 米 、 MIG 焊点 5897 个 、 铆接 2976 个等 ， 大量的焊接 、 铆接 和 胶接 ，大幅增加作业时间、 降低生产效率 。 图表 22：中国新能源汽车销量及渗透率（万辆） 图表 23：欧洲性能月汽车销量及渗透率（万辆） 数据来源：中汽协，华福证券研究所 数据来源： ACEA，华福证券研究所 丨公司名称 诚信专业 发现价值 9 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 |汽车 图表 24：第四代奥迪 A8 车身连接技术 数据来源：搜狐汽车，华福证券研究所 图表 25：第四代奥迪 A8 车身连接工艺焊缝长度 /焊点个数 连接工艺 点焊 凸焊 MAG MIG 激光焊接 SPR 无铆 包边 FDS 胶接 数量 /长度 (个 /mm) 1755 6 811 5897 4750 2976 246 22096 885 152939 数据来源：搜狐汽车，华福证券研究所 2.4.2 一体化压铸 ：汽车产业的制造工艺和材料革命 为解决各种材料混用的连接难题，特斯拉率先引入一体化压铸技术，在提高汽车 制造生产效率的同时，或正引发汽车制造的工艺和材料革命，进而加快车用铝合金材 料的使用进程。 汽车制造流程涉及冲压、焊接、涂装、总装等 4 大工艺。 1）冲压，钢板通过大 型压力机在模具作用下冲压成各种形状零部件，主机厂一般只冲压车身覆盖件（如四 门一盖等）； 2）焊装，将冲压好的零部件焊接成白车身，除四门一盖之外的车身零部 件一般由供应商提供，供应商提供的组件大量也是经过冲压和焊接工艺完成； 3）涂 装，将焊装完的白车身清喷漆，起到防锈、防腐和美观的作用； 4）总装，将底盘、 内饰件等安装在车体上，完成整车组装。 传统的汽车制造包含白车身制造、底盘组装、内饰件装配等 7 大流程。 汽车制造 流程可简单总结为：通过车身冲压，车身焊接，车身涂装，制造白车身；底 盘组装，将发动机、变速箱、车桥、制动系统、转向系统等，预装为底盘；底盘与 车身结合，车身和底盘进入总装线，将底盘和车身组 装在一起；内饰件装配，基本 靠工人手工操作，复杂且耗时；新车下线，进行相关检验与测试。 丨公司名称 诚信专业 发现价值 10 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 |汽车 图表 26：汽车制造流程 数据来源：汽车为什么会跑，华福证券研究所 特斯拉一体化压铸 Model Y 后车身底板 ，零部件由 70 个减少至 1-2 个 。 传统的 汽车后底板结构由 70 个左右冲压钢板焊接而成，特斯拉利用 6000 吨压铸机 Giga Press 将上述 70 个零部件一体化压铸为 1-2 个大型铝铸件 ，使得零部件重量可以减 轻 10%-20%，连接点数量由 700-800 个减少到 50 个，制造时间由原来 1-2 小时缩 短到 3-5 分钟，大幅度地精简了制造流程、提升了生产效率。根据规划，特斯拉下一 步计划将应用 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%。 图表 27：一体化压铸大幅缩减零部件数量 图表 28：特斯拉下一代全压铸底盘结构 数据来源：特斯拉，华福证券研究所 数据来源：特斯拉，华福证券研究所 在特斯拉的示范作用下，行业积极探索一体化压铸工艺。 2021 年 6 月，文灿股 份控股子公司南通雄邦举行大型一体化压铸工程开工仪式，该项目将投产使用力劲集 团旗下 7 套意德拉 X-PRESS 系列大型智能压铸单元，包括两套 6000 吨、三套 4500 吨、一套 3500 吨、一套 2800 吨，主要部署新能源汽车等领域大型结构件、一体化 压铸件的生产。 2021 年 9 月，拓普集团携手力劲科技在宁波北仑签署全新战略合作 丨公司名称 诚信专业 发现价值 11 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 |汽车 协议。双方就汽车轻量化、大型汽车结构件一体化成型项目达成深度战略合作。本次 签约，拓普集团向力劲科技订购 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。 图表 29：行业积极探索一体化压铸项目 公司 时间 压铸机规模 项目 文灿股份 2021 年 8 月 一套 9000T 压铸单元 与力劲科技在其宜兴生产基地举行 9000T 超级压铸 单元签约仪式，主要用于大型一体化车身结构件、一 体化电池盒托盘及一体化底盘等零部件生产。将于 2022 年 2 月底完成交付， 4 月正式试产。 2021 年 5 月 一套 2800T 压铸单元、一套 3500T 压铸单元、三套 4500T 压铸单元， 以及 两套 6000T 压铸单元 与力劲在上海签署战略合作协议，向力劲科技采购 7 套合模力 2800T-6000T 的超大型智能压铸单元，主 要部署新能源汽车等领域大型结构件、一体化压铸 件的生产。截止目前， 2800T 压铸单元已安装调试完 毕， 4500T、 6000T 压铸单元已经完成总装。 拓普集团 2021 年 9 月 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 拓普集团携手力劲科技在宁波北仑签署全新战略合 作协议。双方就汽车轻量化、大型汽车结构件一体化 成型项目达成深度战略合作，向力劲集团采购 21 台 套压铸单元。 数据来源：压铸天地，华福证券研究所 一体化压铸有望带来汽车行业的工艺和材料革命。 首先是 工艺革命 ，由于一体化 压铸可以显著简化生产流程、提高生产效率、减少重量，在特斯拉的示范作用下，其 他主机厂也有望引进一体化压铸工艺，进而 带动传统的冲压、焊接工艺逐步被替代， 压铸工艺则更多被应用 。其次是 材料革命 ，钢板易于冲压和焊装，因此广泛应用于传 统的汽车制造工艺；铝合金是压铸的主要材质，随着一体化压铸的逐步引进，铝合金 也将部分替代钢铁。 图表 30： Model Y 一体化压铸后车身底板 图表 31：压铸材质 80%以上为铝合金 数据来源：特斯拉，华福证券研究所 数据来源：中国压铸协会，华福证券研究所 一体化压铸有望带动铝铸件使用量的大幅增长。 Model Y 后车身底板一体化铸造 后的铝合金铸件重约 66Kg，较尺寸更小的 Model 3 减重约 10-20Kg。未来整个下车 体总成一体化压铸后，铝合金压铸件的用量将更大。简单以 66Kg 增量计算，目前欧 丨公司名称 诚信专业 发现价值 12 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 |汽车 洲乘用车和北美轻型车铝合金铸件的单车用量分别为 116.0Kg 和 135.6Kg，单车用 铝量分别为 179.2Kg 和 208.2Kg，即仅后底板一体化铸件一项将使铝合金压铸件单 车用量增长 50%左右，单车用铝量增加 30%-40%。 3. 车用铝合金全解析：细分赛道、竞争格局与规模测算 3.1 铝压铸件、汽车铝板和电池盒是较好赛道 铝合金广泛应用于汽车，包括车身覆盖件的铝板、动力总成、底盘、车身结构件 等铝压铸件，以及动力电池盒等。 图表 32：铝合金在汽车中的部分应用 系统 零部件名称 示意图 零部件 示意图 动力总成 发动机缸体 变速箱壳体 底盘 转向节 控制臂 副车架 车轮 车身结构件 车门框架 纵梁 减震塔 B 柱 动力电池 电池盒 数据来源：拓普集团、中信戴卡、文灿股份、敏实集团等官网，华福证券研究所 车用铝合金产业链可分为上游初加工 、 中游深加工和下游汽车零部件 。 在初加工 环节，对铝土矿溶解、过滤、酸化和灼烧等工序提炼出氧化铝，然后通过电解熔融的 丨公司名称 诚信专业 发现价值 13 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 |汽车 方式制备电解铝。电解铝经过重熔提纯，经过各种深加工（铸造、挤压、压延、锻造 等），形成铸造和形变两大类车用铝合金。铝合金作为轻量化的主流材料之一，广泛 应用于汽车制造领域，如铝板用于车身覆盖件，铝压铸件用于动力总成和底盘等。 图表 33：车用铝合金产业链 数据来源：华福证券研究所 动力总成、车身和车轮是铝合金使用量较大的部件（系统）。 从整车的质量分布 来看，车身、动力与传动系统、底盘、内饰 4 大部件（系统）占 90%以上 ， 也是轻量 化的重要突破方向 。根据 Ducker Frontier 在 2020 年 6 月的测算， 2020 年北美轻型 车单车用铝量为 208.2Kg；其中，发动机、变速和传动系统、车轮、车身覆盖件用铝 量分别为 47.2Kg、 38.6kg、 32.7Kg 和 26.8Kg，占比较大，分别为 22.7%、 18.5%、 15.7%和 12.9Kg；另外，换热器、悬架、副车架等用铝量也较高。 图表 34：汽车各部件质量占比 图表 35：单车用铝量（分部件） 数据来源：董学锋车用材料与车身轻量化，华福证券研究所 数据来源： Ducker Frontier，华福证券研究所 从工艺角度看，车用铝合金以铝压铸件和铝板为主。 车用铝合金按照工艺可以分 为 铸造铝合金 和 形变铝合金 ，后者又可分为挤压件（挤压工艺）、铝板（压延工艺） 和锻造件（锻造工艺） 3 类。从欧洲和北美两个主流市场看，铝铸件的应用极为广泛， 从动力总成、底盘到车身等，约占车用铝合金 65%；其次为铝板，多用于车身覆盖 丨公司名称 诚信专业 发现价值 14 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 |汽车 件，约占 20%；挤压件约占 10%，锻铸件使用较少。 图表 36： 2019 年欧洲乘用车用铝结构 （按工艺分） 图表 37： 2020 年 北美 轻型车用铝结构 （按工艺分） 数据来源： DuckerFrontier，华福证券研究所 数据来源： DuckerFrontier，华福证券研究所 参考竞争格局、成长空间和市场规模，我们认为铝压铸件、汽车铝板和电池盒是 较好赛道。 3.2 铝压铸件是优质赛道 铝合金压铸件主要应用在动力系统、底盘系统和车身三个领域。其中，动力系统 铝合金的渗透率高于 90%；底盘和车身结构件渗透率较低，在轻量化和一体化压铸 背景下，有望逐步提升。 我们认为铝压铸件，尤其是底盘和车身结构件，是较好的赛 道。 图表 38：压铸工艺流程图 图表 39：代表性企业研发费用持续增长 数据来源：文灿股份招股说明书，华福证券研究所 数据来源： Wind，华福证券研究所 技术壁垒较高。 压铸是一种利用高压将金属熔液压入压铸模具内，并在压力下冷 却成型的一种精密铸造方法，生产过程集合了材料、模具和工艺等各项技术能力，具 备较高的技术壁垒，需要持续的研发投入。代表性铝合金压铸企业中，文灿、旭升、 爱柯迪的研发费用持续增加， 2021 年上半年分别为 0.62 亿元 、 0.54 亿元 、 0.85 亿 元 ， 同比增速分别为 154.4%、 108.2%、 39.5%。 丨公司名称 诚信专业 发现价值 15 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 |汽车 底盘和车身结构件 铝合金 渗透率较低 ，提升空间大。 1）根据 The Aluminum Association 在 2012 年统计 ， 北美汽车市场的底盘零部件中 ，铝合金 控制臂 的渗透率 约为 40%， 转向节的渗透率 在 20%-30%之间。根据中国产业信息网的数据， 2020 年 国内控制臂 、 副车架 、 转向节的铝合金渗透率 15%、 8%和 40%， 预计到 2025 年分 别为 30%、 25%、 80%，提升空间较大。 2）国际铝业协会数据表明，当前燃油车的 车身结构件铝合金渗透率为 3%，纯电动汽车为 8%，铝合金渗透率整体较低。考虑 到 当前白车身由钢结构向钢铝混合结构的趋势较为明显 ，铝合金的渗透率 有望大幅提 升 。 图表 40： 2012 年北美汽车零部件铝合金渗透率 图表 41： 车身结构件和底盘 （国内） 铝合金渗透率 数据来源： The Aluminum Association（ 2012），华福证券研究所 数据来源：国际铝业协会，中国产业信息网，华福证券研究所 （ 1）格局分析 国内车用铝合金压铸行业集中度极低。 压铸行业是一个充分竞争的行业，发达国 家的压铸企业呈现数量少、单个规模大、专业化程度高的特点，在资金、技术、客户 资源等方面具有较强优势，代表性企业有日本 RYOBI、瑞士 DGS 等。中国压铸行业 集中度较低，以车用铝合金压铸件为例，规模较大的企业有广东鸿图、文灿股份、爱 柯迪， 2020 年收入分别为 35.2 亿 元（压铸件业务）、 26.0 亿 元、 25.9 亿 元， 市场份 额分别仅为 2.6%、 1.9%、 1.9%。铝合金压铸件在汽车上的应用逐步呈大型化、整体 化趋势，已有新能源厂商使用更大吨位的压铸机，整合汽车零部件的生产、减少制造 工序 ，以实现降本增效。 随着设备和研发投入增长，预计行业集中度有望大幅提升。 图表 42：重要铝合金压铸件上市公司收入 图表 43：铝合金压铸件公司市场份额 数据来源： Wind，华福证券研究所 数据来源： Wind，华福证券研究所 丨公司名称 诚信专业 发现价值 16 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 |汽车 底盘和车身压铸件成长空间更大。 传统燃油车动力总成铝合金压铸件的渗透率超 过 90%， 随着新能源汽车渗透率提升 ， 总需求将逐步下降 。 底盘零部件中 ， 包括控制 臂 、 转向节 、 副车架等 ，