根据汽车研究机构 Duckerfrontier 发布的欧洲乘用车用铝量报告显示,乘用车各部件系统中发动机、车轮、变速器、底盘、热传输的用铝需求量较大,分别为 70.2、64.2、32.3、 31.4、31 万吨,发动机和车轮的用铝量占据汽车总用铝的 45% 。为满足汽车轻量化的需求,目前铝合金压铸产品主要应用于汽车的底盘、三电系统与白车身 。
2021年中国新能源电动汽车超300万辆的销量表现抢眼,呈超预期式增长,随着电动汽车产量不断加速,电池箱和电动机外壳的平均用铝量将快速增长 。2021-2025年,电气化组件将是铝合金压铸产品主要的增长领域,电池箱和车身将成为用铝量平均增长的最大受益者 。其中,电池箱的用铝量占未来铝用量平均增量的近三分之二 。
底盘承载了70% 的车体重量,底盘轻量化有助于降低簧下重量,从而提升汽车的加速性能、操控性能和舒适性 。目前底盘轻量化的主要路径是以铝合金代替钢铁,据中国产业信息网数据,2020 年中国汽车市场中铝合金转向节、副车架、制动卡钳、控制臂的渗透率分别为 15%、8%、40%、5%,具有广阔的提升空间 。国内众多铝合金精密压铸公司均在底盘轻量化领域有所布局,随着汽车轻量化需求不断增加,预计铝合金部件将在底盘领域加速渗透,相关零部件公司有望从底盘轻量化趋势中持续受益 。
不甘其后 白车身轻量化前景巨大
汽车车身是整车重量占比最高的部分,也是轻量化潜力最大的领域,传统汽车中以高强度钢代替普通钢材能减重约11%,采用铝合金则能减重约 40%,轻量化材料减重效果显著 。鉴于车身强度要求、轻量化材料价格及加工技术水平等问题,钢材作为汽车车身主要材料的地位短时间内难以撼动 。
目前美利信、宗申动力、爱柯迪等一些先驱汽车厂商正在通过布局一体化压铸技术来解决车身轻量化这一难题 。该技术在制造工艺端,能够使车身一次性成型,大幅简化制造流程,并且能够免去大量零件连接造成的累计误差,制造精度得以提升,同时能节省大量的调试时间和金钱成本 。在材料端,传统汽车制造工艺广泛使用便于冲压、焊装的钢材作为车身材料,而在一体化压铸技术中,便于压铸的铝合金将成为车身主要材料,带动铝合金部件在整车上的应用增加,解决铝合金材料因屈服强度、拉伸强度、延伸率低而带来冲压-焊装-涂装-总装困难的问题,进一步提升汽车轻量化程度 。目前,精工压铸签约采购一套8000T超大型压铸岛,部署集成式车身结构件的研发和生产,旨在使用一体化压铸达到减重、简化生产工艺、减少人工的目的 。
不过在材料特性之外,对于铝合金车身而言,在性能上的最大挑战是NVH和碰撞性能的提升 。铝合金密度仅为钢材的三分之一,如何在不增加铝合金材料的同时又可以提升汽车的隔音效果与碰撞安全也成为了困扰行业内的一个难题 。
产品+技术 车身制造何时实现轻量化
据中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图》显示,到 2025 年汽车需实现减重 30%,扩大铝、镁合金与碳纤维增强复合材料在车身上的应用 。结合到车身领域,运用铝合金材料已经成为了未来车身发展的趋势,同时我国氧化铝、电解铝产量均为世界第一,这也为我国铝合金压铸件行业的发展提供了良好的发展基础 。在技术上,一体化压铸目前尚处于导入期,日后如何发展尚未有定论,蔚来等造车新势力正在积极进行这一方面的尝试 。
白车身是汽车最重要的基础部分,随着汽车工业技术水平的提高,白车身领域相关技术也在不断进步,新材料、新工艺、新的设计理念不断涌现,无论在传统能源车领域还是新能源车领域,以及未来的智能网联汽车领域,车身技术始终是汽车性能的核心部分 。
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