一体化压铸，汽车制造业革命极致的降本利器_新浪财经

汽车工业百年历史，经历了福特、丰田和特斯拉模式，每次变革都是为了追求规模和技术的领先优势。

2020年9月22日，特斯拉在电池日发布会上宣布ModelY将采用一体压铸生产车身后底板总成，替换掉原来的370个零件，最终可以实现汽车总重量降低10%，续航里程增加14%，同时计划未来用3个大型压铸件拼接成整个下车体总成。

而由于特斯拉在新能源汽车行业类似APPLE的存在，和一体化压铸技术应用在ModelY生产线的夸张数据，市场开始意识到这可能是汽车制造业新的工业革命。

经过两年多来市场的检验，近期，一体化压铸也是首次迎来了国家层面的政策指导。4月14日，工业和信息化部、国家发展和改革委员会、生态环境部发布《关于推动铸造和锻压行业高质量发展的指导意见》，提出到2025年，一体化压铸成形、无模铸造、轻质高强合金轻量化等先进铸造锻压工艺技术实现产业化应用；到2035年，行业总体水平进入国际先进行列，培育形成有国际竞争力的先进制造业集群。

可以说，参照历史经验，国家政策的落地毫无疑问将加速行业的发展。

一、产业趋势明确，主机厂加速布局

事实上，一体化压铸这项技术早在汽车行业有所应用，但过往主要应用在变速箱的壳体、支架等小件，直到特斯拉颠覆式地应用在汽车后底板的大件生产。

起初特斯拉对这项技术的应用也是摸着石头过河，在此之前没有哪家整车厂公开使用一体化压铸技术生产大件。而且大件与小件在流程工艺和产品质量存在本质区别，彼时市场上存在的压铸机吨位无法满足大件的生产要求。这也就意味着，包括设备在内，从模具、合金到材料，特斯拉都需要联合供应商重新研发。

那么，为什么在此之前已经发展百年的汽车产业，没有其他主机厂想过用一体化压铸技术生产大件呢？其中，很重要的原因是随着新能源汽车渗透率的提升，消费者用车的里程焦虑愈发严重，主机厂迫切需要解决用户痛点。

相较于燃油车，新能源车虽然减少了发动机和变速箱，但新增了三电系统（电机、电控、电池），整车重量高于传统燃油车。而电动车的特性对车重非常敏感，重了就影响续航，也影响装载电池。

根据美国铝业协会的数据，若纯电动汽车整车重量能降低10%，平均续航里程将增加5%-8%；汽车整车重量每减少100kg，百公里电耗可降低约7.5%。而在不同的轻量化材料中，铝合金的性能、密度以及价格等多方面具备优势，是最具有性价比的轻量化材料。所以，特斯拉为了减重，前期都是采用全铝车身。

图片来源：东吴证券研究所

另一方面，在我国汽车轻量化的发展道路上，工信部一直扮演着非常重要的角色。

2016年，受工信部委托、中国汽车工程学会牵头、500位专家历时一年完成的大型联合研究项目《节能与新能源汽车技术路线图》发布，明确提出我国汽车轻量化单车用铝目标：2025年和2030年分别实现250kg/辆和350kg/辆。

图片来源：《节能与新能源汽车技术路线图1.0》

根据国际铝协数据，2020年我国传统乘用车用铝量仅约138.6kg/辆，纯电动和混动新能源乘用车单车用铝分别为157.9kg和198.1kg。而根据Ducker Frontier的数据，2020年北美非纯电动汽车的单车用铝量为206kg，纯电动汽车的单车用铝量为292kg，远高于我国同期水平。

2020年，由工业和信息化部装备工业一司指导，中国汽车工程学会牵头组织编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》中，对于我国自主轻量化技术开发和应用体系的构建，提出近期以完善高强度钢应用为体系重点，中期以形成轻质合金应用体系为方向，远期形成多材料混合应用体系为目标。同时引入了新概念作为衡量标准，即“整车轻量系数”、“载质量利用系数”、“挂牵比”等作为衡量整车轻量化水平的依据。到2035年，预计燃油乘用车整车轻量化系数降低25%，纯电动乘用车整车轻量化系数降低35%。

图片来源：《节能与新能源汽车技术路线图2.0》

可以看到，无论是基于主机厂自身需求还是产业政策的目标，汽车轻量化发展的大势基本是毋庸置疑的。在新能源汽车渗透率提升和用户里程焦虑的双重助推下，车身用铝量持续提升，钢铝混制车身逐渐成为主要的发展趋势。

但传统汽车制造的四大工艺，冲压、焊接、涂装和总装，其中板材冲压焊接这套流程对钢材料比较适宜，而铝合金具有热膨胀系数较高、熔点低、易氧化等特点，采用传统冲焊工艺存在的热输入过大引起的变形、气孔、焊接接头系数低等问题被放大，轻量化车身拼接难度提升，增加了整车的制造成本。类似2019年的奥迪A8车型，铝合金占比达58%，但用了十几种连接技术，费时费力费成本。

因此，一体化压铸应时而生。过程中，一体化压铸技术的发展也持续超出市场预期。

具体看，从汽车零部件的维度，特斯拉迅速推进从后底板到前底板一体化铸件的落地。特斯拉2022年一季度财报显示，德州奥斯汀工厂已经在后底板的基础上增加了前地板（前纵梁）的一体化压铸，设计方案也更为激进，除了前纵梁、横梁，减震塔也包括在内。

另外特斯拉从Model 3开始采用做钢铝混合车身。传统的总装工艺大概是300到500个零件，最直接的问题是误差。零件越多，累计误差越大，为了控制误差，就需要更多时间更高成本。尤其是到了智能车，需要装传感器甚至毫米波雷达和激光雷达，车身设计必须考虑安装精度。2021年，马斯克就已经在推特宣传下一代车型的精度将提升到微米单位。那么，想要实现微米的精度，一体化压铸基本就是必选项。

更远期一点，特斯拉计划实现整个白车身的一体压铸。届时，除了四门两盖，还有覆盖件，车身结构就一次性成型。也就是说，特斯拉将把造车这个原本很复杂的事变得很简单，就像乐高一样去拼汽车。

图片来源：民生证券研究院

随着一体化压铸技术的不断成熟，除特斯拉外，众多主机厂也开始加速布局。具体包括：1）新势力车企：蔚来、小鹏、理想、华为小康、小米、高合等；2）国际品牌车企：沃尔沃、大众、奔驰、福特等；3）自主品牌：长城、长安、一汽、吉利、东风等。结合它们引进压铸机的时间来看，预计2024年开始市场有望迎来一体化压铸车型的上市热潮。

图片来源：民生证券研究院

二、极致的效率，极致的降本利器

当然，任何颠覆式技术的发展总是在质疑中前行，一体化压铸也不例外。现阶段，市场上关于一体化压铸的质疑主要有两点，一是潜在的高昂维修成本，二是一体化压铸的经济性。

事实上，上述两点质疑在局部上确实是成立的，但是在全局上并经不起推敲。

关于维修成本，铝合金的价格透明，铝材加上加工费，三十多块钱一公斤，更换压铸件再加上工时费，一个件也就两三千块钱。根据美国交通局的数据，特斯拉使用自动驾驶每100万英里0.22次事故，不使用的话是0.77次，其他车辆是1.81次，是使用自动驾驶车辆的8倍多。也就是说，汽车智能化将大幅降低汽车碰撞的风险。

其次，一体压铸件强度更大，特斯拉维修手册上也有标注一体压铸件哪些部位不能撞，哪些是没有问题的，不是说一体压铸件所有部位都不能碰。而且很多人忽视了特斯拉在售后的制造水平。事实上，特斯拉车辆维修成本仅次于丰田。加上自动驾驶更低的事故率，客户用车成本更低，负担更小，越来越多的美国车主把Model系列从第二辆车转换成第一辆车，再叠加上特斯拉保险，闭环基本形成。

2022年7月，马斯克也再次在推特表示，未来将把F1维修站的理念复制到特斯拉体系，实现更高效率的维修。

另一方面，维修成本高昂的现象源自传统汽车。根据中保研汽车技术研究院官方的数据统计，豪华品牌的样本车型长期霸榜汽车零整比排行榜，其中零整比系数最高的品牌是华晨宝马，高达726%，也是唯一一家零整比超过700%的厂商，其次是北京奔驰、一汽丰田，而特斯拉（中国）仅为358%，仅是样本平均水平。

图片来源：中保研汽车技术研究院

再者，特斯拉固然在技术创新上非常激进，但基本上每次创新都是经过深思熟虑的。以Model Y的后车身为例，之所以在这个零部件上率先应用一体化压铸，就是这个位置不容易发生碰撞，也没有结构上的风险，不需要验证。所以在特斯拉量产后，其他主机厂也是迅速跟进。

可以说，马斯克一直在兑现“让每个人都买得起特斯拉”的承诺。根据特斯拉先前发布的2021年影响力报告，提出到2030年将实现每年销售2000万辆电动汽车的目标。这也就意味着，特斯拉后续势必要发布价格更低的车型，对特斯拉产线的成本控制将是更大的挑战。

关于一体化压铸的经济性，现阶段市场上之所以觉得很贵，主要都是基于单一产线的维度去思考。现阶段，如果按照年产能12万件的产线投资计算，单件生产成本大概是2000元，单件材料费约1500元，还不包括前期的研发投入和成本的运输、存储费用。

而且新车型新产线才支持一体化压铸，意味着整车厂必须对现有产线和车型架构做出调整，存在较大的资产负担。

但是，如果基于全流程的维度思考，一体化压铸毫无疑问是碾压传统产线的存在。

对于汽车生产效率上的指标，主要是两个，一个是生产节拍，一个是生产环节的数量，两个相乘就是一台车的生产时间。传统工艺固然有材料优势，但焊接工艺大概是100多个工序，焊接点高达700-800个，生产环节却远多于一体化产线。这就造成，一是产线的占地面积大，产线配置的人员多；二是单一零部件的生产周期长；三是零部件众多，匹配管控耗时长，开发周期久。现阶段传统产线最为先进的大众德国工厂，生产一辆新能源汽车ID.3也需要30小时。反观使用了一体化产线的特斯拉柏林工厂，减少了大量的组件焊接环节，生产一辆Model Y仅需要1小时，两者效率相差3倍。

图片来源：2023年全国压铸行业年会会议材料

而且极致的效率带来了极致的成本管控。按照特斯拉披露的数据，因为后底板零部件数量颠覆式降低至1-2个大件，导致生产线的大幅精简和生产效率的提升。最终，制造成本减少约40%，工厂占地面积减少约30%，生产效率提升约79倍，技术工人减少约10%，原材料回收利用率提高25个百分点以上，车型开发周期缩短1/3。