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。汽車銷量強勢反彈，這就意味著我國汽車保有量已超越3億臺。與此同時，全球變暖對人類和地球生態(tài)構(gòu)成重大威脅，對人類是否可以永續(xù)存提出了重大考驗，世界各國對全球變暖的嚴重性逐漸形成共識，眾多國家都將“碳達峰，碳中和”上升為國家戰(zhàn)略。雙碳目標也倒逼著主機廠與供應商探索新的技術(shù)路徑以實現(xiàn)節(jié)能減排。

行業(yè)內(nèi)發(fā)現(xiàn)當整車減重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%，減少加速耗時與制動距離。輕量化不單單對節(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)設計三方面進行突破：

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

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，能實現(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間中被廣泛運用。

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，通過計算機實時控制和調(diào)整軋輥的間距，以獲得沿軋制方向上按預先定制的厚度連續(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，即通過采用先進的優(yōu)化設計方法和技術(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，同時又使部件薄壁化、中空化、小型化、復合化以減輕重量，實現(xiàn)輕量化。結(jié)構(gòu)輕量化，根據(jù)設計 變量及優(yōu)化問題類型的不同，可分為拓撲優(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)點始于高強度鋼、鋁、復合材料等新材料的應用與開發(fā)，通過材料、設計、工藝三個方面共同作用實現(xiàn)減重三步走的目標。近年來，我國鋁合金壓鑄件產(chǎn)量逐年攀升，發(fā)展迅速。在汽車輕量化趨勢的帶動下，全球鋁合金壓鑄件市場出現(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，逐步用鋁鑄件代替灰鐵鑄件，從而刺激對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。預測到 2030 年，鋁的總消費量以 8.9％的復合年增長率增長，并達到 1073 萬噸。結(jié)合市場可以發(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，彰顯市場自信，隨著政策的驅(qū)動與汽車行業(yè)對輕量化的迫切需求下，鋁合金壓鑄市場容量有望擴大，有較強材料制備、設計能力并且掌握先進工藝的鋁合金壓鑄企業(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

根據(jù)汽車研究機構(gòu) Duckerfrontier 發(fā)布的歐洲乘用車用鋁量報告顯示，乘用車各部件系統(tǒng)中發(fā)動機、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)動機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年中國新能源電動汽車超300萬輛的銷量表現(xiàn)搶眼，呈超預期式增長，隨著電動汽車產(chǎn)量不斷加速，電池箱和電動機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 年中國汽車市場中鋁合金轉(zhuǎn)向節(jié)、副車架、制動卡鉗、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，預計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。鑒于車身強度要求、輕量化材料價格及加工技術(shù)水平等問題，鋼材作為汽車車身主要材料的地位短時間內(nèi)難以撼動。

圖片來源：蓋世汽車

目前美利信、宗申動力、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誤差，制造精度得以提升，同時能節(jié)省大量的調(diào)試時間和金錢成本。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，帶動鋁合金部件在整車上的應用增加，解決鋁合金材料因屈服強度、拉伸強度、延伸率低而帶來沖壓-焊裝-涂裝-總裝困難的問題，進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)的一個難題。

產(chǎn)品+技術(shù) 車身制造何時實現(xiàn)輕量化

據(jù)中國汽車工程學會發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》顯示，到 2025 年汽車需實現(xiàn)減重 30%，擴大鋁、鎂合金與碳纖維增強復合材料在車身上的應用。結(jié)合到車身領(lǐng)域，運用鋁合金材料已經(jīng)成為了未來車身發(fā)展的趨勢，同時我國氧化鋁、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入期，日后如何發(fā)展尚未有定論，蔚來等造車新勢力正在積極進行這一方面的嘗試。

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)也在不斷進步，新材料、新工藝、新的設計理念不斷涌現(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)設計等方面的壁壘，真正實現(xiàn)輕量化，急需行業(yè)內(nèi)不斷探討。為充分掌握趨勢并且在挑戰(zhàn)中尋找突破，蓋世汽車特主辦2022第二屆車身大會，誠邀行業(yè)內(nèi)有識之士一同研判發(fā)展，謀局未來。

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