文｜車百智庫
小米SU7最近大火，離不開小米優(yōu)異的營銷。而在小米營銷中，一體化壓鑄技術(shù)是一個重要的亮點。
小米汽車的大多數(shù)營銷視頻中，其全棧自研的9100噸一體化壓鑄機都得到了詳細介紹。僅在微信視頻號上，雷軍關(guān)于壓鑄機的一條視頻獲得的點贊、轉(zhuǎn)發(fā)和收藏都達到10萬加，且評論超5萬個。
依靠小米SU7的賣力宣傳，一體化壓鑄，這個原本僅僅屬于汽車行業(yè)細分到制造領(lǐng)域的話題，已經(jīng)變得人盡皆知。
新能源汽車的一體化壓鑄技術(shù)源自特斯拉，寧德時代、蔚小理、沃爾沃、奔馳、福特、大眾等企業(yè)也紛紛跟隨上馬一體化壓鑄，目前連日產(chǎn)等日企也開始使用該技術(shù)，足見該技術(shù)之火爆。
中國電動汽車百人會一直在關(guān)注一體化壓鑄技術(shù)。2023年，中國百人會副理事長兼秘書長張永偉在調(diào)研特斯拉上海超級工廠時表示，汽車生產(chǎn)工藝的定義應(yīng)該發(fā)生改變，而且必須發(fā)生改變。他在談到汽車新生產(chǎn)方式的平臺組裝模式時，也表示一體化壓鑄技術(shù)就是重要的模塊化。
關(guān)于一體化壓鑄技術(shù)的優(yōu)勢與未來趨勢，車百智庫近期發(fā)布的研報《全球及我國新能源及智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)趨勢》（下簡稱“車百智庫研報”）中，有專章對其進行介紹。
車百智庫研報認為，一體化壓鑄技術(shù)的應(yīng)用，顛覆了傳統(tǒng)汽車制造工藝，通過集成化制造能夠?qū)崿F(xiàn)汽車輕量化、節(jié)約成本、提高效率、縮短供應(yīng)鏈、提升制造規(guī)模。CTC+一體化壓鑄成為全行業(yè)共同確認的趨勢。
更為關(guān)鍵的是，我國已經(jīng)具備一體化壓鑄產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，未來在產(chǎn)業(yè)界、資本界的共同推動下，有望進一步實現(xiàn)新能源汽車一體化壓鑄全產(chǎn)業(yè)鏈的國產(chǎn)化。
何為一體化壓鑄？
近期，除了雷軍在介紹小米汽車的時候格外贊揚了一體化壓鑄，主持人撒貝寧應(yīng)邀探訪小米汽車生產(chǎn)工廠時，也用大段篇幅介紹了小米一體化壓鑄。據(jù)介紹，小米的壓鑄島集群十分壯觀，有兩個籃球場大小。
小米汽車的一體化壓鑄技術(shù)來自小米自研。2024年1月，小米舉辦第五屆小米百萬美金年度技術(shù)大獎頒獎儀式，其自研的“一體化大壓鑄技術(shù)”獲得了2023年小米百萬美金技術(shù)大獎。據(jù)悉，小米的超級一體化大壓鑄達到9100噸，不僅比特斯拉上海超級工廠的6000噸要大，還比特斯拉在美國最先進的9000噸一體化壓鑄大100噸。
一體化壓鑄技術(shù)是指利用大噸位壓鑄機將多個零部件一次壓鑄成型，具體的工藝是將熔融狀態(tài)的金屬，倒入模具中，使之迅速填充，從而冷卻成形為整體的零部件。一體化壓鑄的優(yōu)點十分明確，可以使多個零部件一次壓鑄成型，大幅降低零件數(shù)量，避免復(fù)雜的連接工藝，減少工序流程，進而降低成本。
雖然新能源汽車的一體化壓鑄目前才聞名于世，但該技術(shù)其實早就存在，只是此前的一體化壓鑄技術(shù)由于工藝限制，通常只會用于小體積、造型相對簡單的零部件。用一體化壓鑄技術(shù)來制造汽車的生產(chǎn)工藝源自特斯拉，這使汽車制造水平產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。
2019年7月，特斯拉發(fā)布新專利“汽車車架的多向車身一體成型鑄造機和相關(guān)鑄造方法”，該方法將一套固定的模具放置在中心，四套可移動的模具放置在四個不同方向，熔融狀態(tài)的鋁合金分別從四個可移動模具上的澆注口壓入模具空腔，鋁合金在空腔內(nèi)流動、匯合，最終形成了大型的一體式壓鑄結(jié)構(gòu)零件。
在此之前，特斯拉還從蘋果挖來頂級鋁合金專家Charles Kuehmann，由該專家組成的團隊開發(fā)出用于一體式壓鑄技術(shù)的鋁合金配方，而使特斯拉的鋁合金壓鑄零件穩(wěn)定性更優(yōu)。
特斯拉的一體化壓鑄工藝一開始應(yīng)用于美國德州的超級工廠。譬如，Model Y的生產(chǎn)中，就使用了6000噸級的一體式壓鑄機。通過新技術(shù)，Model 3上原本超過70個白車身后地板零件，被壓縮為2個零件，從而使原本1-2個小時的工時被壓縮至最短45秒，制造成本也降低40%。
提高生產(chǎn)效率
坊間傳言，馬斯克首創(chuàng)新能源汽車一體化壓鑄工藝的靈感，來自Model S玩具模型車底壓鑄而成的整塊金屬，他認為可以將類似的技術(shù)應(yīng)用到車身制造上。
想法簡單，實踐起來卻十分困難。其一，相較于其他零件，新能源汽車的車身體積龐大，所需的壓鑄機也必須同樣巨大。不僅當時不存在如此大的壓鑄機，就是制造這樣的壓鑄機，對鎖模力的要求很高，在當時也是無法完成的，必須進行研發(fā)。其二，相比玩具模型車的底板，新能源汽車的車身結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。新能源汽車的一體化壓鑄是將熔融的金屬倒入模具，冷卻成型的，而復(fù)雜的車身結(jié)構(gòu)，使得壓鑄時極有可能出現(xiàn)“缺胳膊少腿”現(xiàn)象。
最終，在特斯拉研發(fā)團隊的不懈努力下，一體化壓鑄技術(shù)率先在Model Y車型上落地，不僅降低了成本，增加了效率，而且一體化壓鑄工藝的底板在遭遇碰撞時，不會因為存在焊點、焊縫遭受沖擊而導(dǎo)致車體被撕裂的情況出現(xiàn)，極大提升了車輛的安全性。此外，一體化壓鑄技術(shù)還可以有效降低噪音和振動，提高車輛的駕駛舒適性。
此后，蔚來、小鵬、理想、問界、極氪等造車勢力紛紛入局，陸續(xù)推出新款車型，試圖通過一體化壓鑄“彎道超車”。車百智庫研報表示，CTC+一體化壓鑄已經(jīng)成為全行業(yè)共同確認的趨勢。
據(jù)車百智庫研報，一體化壓鑄技術(shù)應(yīng)用顛覆了傳統(tǒng)汽車制造工藝，通過集成化制造，能夠?qū)崿F(xiàn)汽車輕量化、節(jié)約成本、縮短供應(yīng)鏈、提升制造規(guī)模。業(yè)內(nèi)人士認為，相較于降低成本等，一體化壓鑄更重要的優(yōu)勢是——提高效率。
具體來看，一體化壓鑄技術(shù)全周期成本并不低，因為該技術(shù)的起始投資很高，除了要投資壓鑄機之外，還要采購壓鑄模具、熔煉爐、噴涂設(shè)備、拾取設(shè)備、冷卻設(shè)備、修邊機、高真空設(shè)備等等，這些采購價格都很高。據(jù)中金證券測算，同樣年產(chǎn)10萬輛車，采用傳統(tǒng)沖壓-焊接工藝時，沖壓+焊接環(huán)節(jié)的設(shè)備總投資約5.2億；全部采用一體化壓鑄工藝，相對應(yīng)環(huán)節(jié)設(shè)備總投資為7.1億。小鵬汽車黃埔工廠的工作人員也曾對媒體透露，小鵬所采購的大型壓鑄機，需要通過5年時間分攤其采購及運營成本。
也因此，2022年，理想汽車CEO李想在軒轅之學(xué)巨浪班授課中分析特斯拉一體化壓鑄技術(shù)時，明確表示“特斯拉為什么要做一體式鑄造的車身？不是為了降低成本，而是為了提升生產(chǎn)效率。”
據(jù)李想分析，成本和效率不是一個概念，效率是怎么在最短時間內(nèi)提供足夠多的產(chǎn)能，這是特斯拉更關(guān)注的事情。如李想所言，2019年左右，特斯拉不愁銷售，但產(chǎn)能受限，有些車型的消費者等待時間達到了一年半，而高效的一體化壓鑄技術(shù)也在這之后進入特斯拉超級工廠。
在具體生產(chǎn)實踐中，有業(yè)內(nèi)人士給出一體化壓鑄技術(shù)的具體數(shù)據(jù)：一體壓鑄機一次壓鑄加工僅耗時80至90秒，每小時能完成40至45個鑄件；而傳統(tǒng)工藝沖壓焊接成一個完整部件至少需要2個小時。而且生產(chǎn)流程的簡化，也帶來人力消耗的降低，最高可降低90%的技術(shù)工人需求。
那么，新能源汽車一體化壓鑄，具體能提效多少？
頭豹研究所、民生證券的報告顯示，從行業(yè)角度看，相較于傳統(tǒng)汽車制造，一體化壓鑄技術(shù)的生產(chǎn)效率提高了約79倍，而且，一體化壓鑄可使車型開發(fā)周期縮短1/3。車百智庫研報舉例表示，極氪基于一體化壓鑄技術(shù)建立了全球首個大型一體化壓鑄L4級智慧產(chǎn)線，綜合效率提高了30%以上，廢品率降低了20%，能耗降低10%。
一體化壓鑄的優(yōu)勢 圖源：頭豹研究所
全產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化
當年，特斯拉要實踐一體化壓鑄的技術(shù)時，市場上的壓鑄機制造商很難滿足要求。這時候，是中國的機械制造商給予特斯拉以支持。力勁集團在壓鑄行業(yè)擁有沉淀和經(jīng)驗積累，得以與特斯拉合作開發(fā)超大型壓鑄機。
近些年，各大壓鑄機制造商也紛紛開始投入研發(fā)和生產(chǎn)超大型壓鑄機，瑞士布勒、海天金屬、伊之密等均開始布局這一賽道。不過，力勁集團作為第一個吃螃蟹的人，已經(jīng)成為目前全球唯一量產(chǎn)超大型壓鑄機的制造商，該公司的壓鑄機在中國市場的占有率已超過56%，超大型壓鑄機在全球占有率超過90%。
一體化壓鑄產(chǎn)業(yè)鏈十分清晰，上游主要為材料端免熱合金生產(chǎn)廠家、壓鑄機制造廠商與模具設(shè)計制造商，中游為壓鑄廠商，下游為整機廠。
基于蓬勃發(fā)展的工業(yè)基礎(chǔ)，我國的一體化壓鑄產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展十分快速。據(jù)車百智庫研報，我國已基本具備了從原材料、到材料熱處理、再到模具設(shè)計制造的一體化壓鑄產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)。譬如，撫順鋼廠憑借在航空、軍工領(lǐng)域的技術(shù)積累與設(shè)備優(yōu)勢，在模具鋼領(lǐng)域同樣具有競爭力；馬氏體公司成功開發(fā)出快冷不開裂技術(shù)、柔性氮化工藝等熱處理、表面處理領(lǐng)域的領(lǐng)先技術(shù)；寧波賽維達參與完成全球首個一體化壓鑄項目的研發(fā)和交付，目前正與合作伙伴共同研發(fā)12000噸-20000噸一體式車身結(jié)構(gòu)件模具。目前，國內(nèi)資本市場也開始關(guān)注一體化壓鑄賽道，未來在產(chǎn)業(yè)界、資本界的共同推動下，有望進一步實現(xiàn)我國一體化壓鑄全產(chǎn)業(yè)鏈的國產(chǎn)化。
2024年，一體化壓鑄車型將迎來上市熱潮，行業(yè)滲透率有望快速提升。天風(fēng)證券預(yù)測，到2025年，一體化壓鑄工藝滲透率有望達到20％。而財信證券等相關(guān)機構(gòu)的預(yù)測，2025年我國新能源汽車一體化壓鑄市場規(guī)模將達到258億元，而一體化壓鑄市場規(guī)模將達到389億元。長期來看，一體化壓鑄行業(yè)將可能形成千億市場規(guī)模。