主题报告：轻量化浪潮下，浅析汽车铝合金压铸件行业的逻辑和机会

铝合金的压铸工艺在汽车轻量化领域应用的空间和机遇？基于铝合金轻巧、耐磨性强、机械强度高、传热及导电性能好、耐高温性强的特性，铝合金压铸件在汽车行业占比较高，其生产制造工艺可以划分为铝合金采购质检、集中熔炼、压铸、清理、热处理、机加工、表面处理、装配、包装9大环节，其中压铸是是将压铸机、压铸模和合金三大要素有机地组合而加以综合运用的过程，主要核心技术为高真空压铸、局部挤压、超低速层流压铸等。汽车用铝合金以加工形式的不同分为压铸、挤压和压延三种形态，压铸件占比达80%左右，主要应用包括车身结构件、底盘零部件和动力总成零部件。相比于动力系统90%的渗透率，铝合金材料在车身结构件和底盘上的渗透率较低，市场空间大。《中国制造2025》提出了汽车发展的整体规划，强调“轻量化仍然是重中之重”。汽车轻量化已经成为世界各国汽车制造商最新核心竞争力的体现。 汽车压铸铝合金的投资核心逻辑是什么？市场空间怎么看？为缓解能源供需矛盾以及适应环境保护的现实需求，各国纷纷出台针对2020年甚至更长远的乘用车燃料消耗量标准法规，在此背景下，汽车轻量化作为实现汽车节能减排的重要路径，也是当前燃油车和新能源汽车行业的迫切需求。轻量化概念中，铝合金压铸件是一个近年来火热的重要赛道，主要产业逻辑可以归纳为：1.传统燃油车降低油耗减排（燃油车的重量与耗油量大致呈正相关关系）；2.新能源电动车降低能耗增加续航（电动车的重量与耗电量同向变化）；3.铝合金具备较高的轻量化性价比（单车用铝量较2030年目标存在67%的增量空间）。2021年我国汽车产销量水平分别达2608.2万辆和2627.5万辆，同比增长分别为3.40%和3.81%，实现负增长反转，后疫情时代汽车产业逐步复苏。按需求端测算得出，2021年我国汽车压铸铝合金市场规模为1657.46亿元，预计2022年达1869亿元，2025年突破2400亿元。 当下业内主要代表性上市公司有哪些？各自发展如何？爱柯迪、文灿股份、广东鸿图、旭升股份、吉冈精密、美利信这6家为主流的第三方铝合金压铸供应商。1）发展：6家公司陆续成立于2000年前后，爱柯迪、文灿股份、吉冈精密都曾在新三板挂牌。2）研发：2021年业内公司研发费用均有提升，费用率均值4.4%。3）产品：均覆盖动力总成、底盘、车身结构件三大产品应用类别，文灿股份车身结构件占先发优势，旭升股份长期聚焦新能源车领域。4）收入：2021年文灿股份和广东鸿图的汽车领域铝合金压铸件业务收入均接近40亿元，近年来各公司该业务毛利率走势趋近于20%。5）客户：均为一级零部件供应商或整车厂，2021年旭升股份在特斯拉创收12亿元。6）财务：2021年广东鸿图营收端（60亿元）排第一，旭升股份利润端（4.1亿元）表现突出；吉冈精密、美利信3年营收、利润CAGR均超20%；吉冈精密净利率高盈利能力出众。 未来行业新赛道有何看点？1）电池包壳体：2021我国全年新能源车销量超过350万辆，市场占有率提升至13.4%，超越全球新能源车8%的渗透率。新能源车渗透率的提升催生车用压铸铝新赛道-电池包下壳体。高压真空铸造的工艺使得其具有工序简单、生产效率高、尺寸精度高和气密性良好等优点。目前电池包壳体的铝压铸件应用在通用、宝马等车型的小电池盒上，大型电池包壳体则需要吨位较大的压铸机。 2）一体化压铸车身：一体化压铸车身是轻量化技术的升级，可以减少车身零件数量、简化供应链环节、提升原材料利用率，进而使得汽车组装效率大幅提升。特斯拉是一体化压铸车身应用的先锋，大型压铸机将Model 3后底板所需的70个零部件，通过一体压铸，整合成Model Y上只需要2个零件。同时，一体化压铸在电驱动系统上也有所体现，随着电驱系统集成更多功能，电驱动壳体的设计也将从独立式走向集成式一体化设计。目前，爱柯迪、文灿股份、广东鸿图、旭升股份、美利信等纷纷通过购建大型高真空压铸设备布局一体压铸赛道。 风险提示：原材料价格波动风险、宏观经济风险、行业竞争风险 1.写在前面：多维度探究汽车领域铝合金压铸件行业 北交所成立及开市以来，诸多优质的制造业企业陆续登陆北交所，其中吉冈精密备受关注。 吉冈精密成立于2002年是精密金属制品行业领先企业，专注于铝合金、锌合金精密零部件的研发、生产和销售，产品涵盖电子电器零部件、汽车零部件及其他零部件，主要应用于清洁电器、电动工具、通讯设备、车身主体结构、车载主机系统、动力系统及制动系统等。2021年公司实现营收3.77亿元（+45.08%），实现归母净利润5651.83万元（+30.00%），成长性优异。 图1：2018-2021年吉冈精密营收及归母净利润情况 吉冈精密的汽车领域业务属于汽车铝合金压铸件细分产业链。汽车轻量化是汽车行业内常被提起的概念，通过结构设计、轻量化材料的更迭进步可以在实现轻量化过程中分化成各个领域的新兴赛道。 本篇报告，我们将聚焦汽车用铝合金压铸件产业链，从行业逻辑、市场空间、产品应用、业内玩家、未来赛道几个方面，分析汽车用铝压铸件行业的目前看点及未来趋势。 关注一：汽车压铸铝合金的核心逻辑是什么？市场空间多少？ 关注二：铝合金的压铸工艺怎么看？在汽车领域如何应用？ 关注三：当下业内主要公司有哪些？各自发展如何？ 关注四：未来行业新赛道有何看点？ 2.关注一：铝合金的压铸工艺怎么看？在汽车领域如何应用？ 2.1.明辨概念：Al-Si压铸合金应用较广，真空压铸可以消除气孔提升内部质量 压铸属于高效率金属成型工艺，压铸使用的金属材料主要为铝合金、镁合金、锌合金和铜合金，基于铝合金轻巧、耐磨性强、机械强度高、传热及导电性能好、耐高温性强的特性，因此铝合金压铸件在汽车行业被广泛使用。 表1：不同压铸材料的特点及应用 压铸铝合金一般多添加Si、Cu、Mg、Mn、Fe、Ni与稀土元素，主要成分可以分为Al-Si（Al-Si-Cu、Al-Si-Mg）、Al-Cu、Al-Mg与Al-Zn四个系列。Al-Si压铸合金应用最为广泛，具有结晶温度间隔小、硅相凝固结晶潜热和比热容大、线收缩率小、流动性能良好等特点。Al-Cu压铸过程易产生偏析、开裂，Al-Mg压铸合金铸造性能差，Al-Zn压铸合金耐蚀性差、易出现热裂与应力腐蚀，因此这三类应用范围相对较小。 表2：常见压铸铝合金的化学成分与力学性能 在汽车领域中，据爱柯迪、美利信、吉冈精密的招股书介绍，铝合金压铸件的生产制造工艺按工艺流程可以划分为为铝合金采购质检、集中熔炼、压铸、清理、热处理、机加工、表面处理、装配、包装9大环节。 图2：铝合金压铸件制造工艺流程图 压铸是用于生产汽车零部件常规的工艺，是将压铸机、压铸模和合金三大要素有机地组合而加以综合运用的过程。压铸的主要设施为压铸机和模具，用机械手或机器人自动对压铸模具型腔实施高压吹起清理、高压喷上脱模剂并高压吹干型腔，压铸机自动闭合模具，机械手对压铸模具型腔加液态合金铝，压铸机在高压压射的作用下，将液态合金铝高速压射充填模具型腔，经过保压、凝固而获得铸件，压铸机自动开模，经过压铸机的取件机械手或机器人取出铸件。故技术水平主要体现在模具设计、制造技术两个方面。 图3：文灿股份压铸成型工艺流程图 在汽车用铝合金压铸件的铸造工艺中，目前高真空压铸技术是被业内公司主要使用的核心工艺之一。在汽车行业中，铝合金铸造的常用工艺有重力铸造、半固态铸造、低压铸造、差压铸造及高压铸造等，近年来高真空压铸技术被业内企业广泛应用。高真空压铸技术是指压铸模型腔中的真空度达到90KPa以上（绝对压力10KPa以下）的一种压铸成型新技术，其生产的压铸件含气量仅为1~3ml/100g，铸件可热处理强化或焊接加工（数据来源：爱柯迪招股书）。通过在压铸过程中，抽除压铸模具型腔内的气体而消除或显著减少压铸件内的气孔和熔解气体，提高内部质量。从而可以使部分特定零件达到热处理的效果，提高零部件的机械性能。除此之外，局部挤压技术、超低速层流压铸技术等也被广泛应用在汽车压铸件的生产制造之中。 图4：真空压铸技术的优点和图例 2.2.汽车应用：车身结构件和底盘零部件的铝压铸件渗透率较低，市场空间大 汽车轻量化所使用的铝合金材料主要集中在动力总成、车身（结构件/覆盖件）和底盘系统之中。汽车用铝合金以加工形式的不同分为压铸、挤压和压延三种形态。其中,压铸件在汽车领域的用量占比最高,达到80%左右，主要应用于车身结构件、底盘零部件和动力总成零部件； 挤压件和压延件在汽车上的应用占比各约10%左右，主要用于车身覆盖件、车身框架、热交换系统等（数据来源：中商情报网）。 图5：汽车中的轻量化材料应用 铝合金车身结构件和底盘零部件在传统汽车和新能源车的渗透率较低，未来市场空间较为广阔。根据国际铝业协会数据显示，传统燃油车中动力系统铝渗透率达90%，而传统燃油车和纯电动汽车中铝合金车身结构件渗透率分别为3%和8%；底盘零部件的铝合金件渗透率同样较低，据中国产业信息网数据，2020年中国汽车市场中底盘铝合金件中转向节、副车架、制动卡钳、控制臂的渗透率分别为15%、8%、40%、5%。 新能源车由于在动力总成中存在动力电池包和电池外壳等零部件的重量，其动力总成重量在整车占比中较传统车高。根据中国汽车工程学会的数据，2021年新能源车的前三大质量分布为动力总成（40%）、底盘（21%）和车身（14%），而传统燃油车为动力总成（25%）、底盘（23%）和车身（23%）。 图6：2021年新能源汽车和传统燃油车的质量分布 车身结构件：车身构造的框架，相当于支撑车体的骨骼，主要起支撑和承载作用，也是车辆其他系统部件的安装基础。涉及产品主要包括后纵梁，A、B、C、D柱，前、后减震器，左、右底大边梁和防火墙、后备箱底板等，直接影响到车辆的行驶品质和被动安全。这类构件通常具有非常高的强度，结构多为封闭式的箱形截面，具有尺寸大、壁薄、结构复杂等特征。 韧性相关的结构件一般要求抗拉强度≥180mpa，伸长率≥10％；强度相关的结构件，一般要求抗拉强度≥210mpa，伸长率≥7％。此外，为获得高性能，结构件往往需要热处理。 图7：铝合金车身结构件应用示意图 汽车底盘：主要是由四大系统组成，即传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统四部分。 汽车底盘铝合金产品主要包括转向节、副车架、轮毂、控制臂、制动卡钳等。汽车底盘作用在于支撑、安装汽车发动机及其各部件、总成，成形汽车的整体造型。整车的70%重量都由汽车底盘承载，所以底盘零件的承载要求高，对于汽车行驶而言，同等幅度簧下质量轻量化的效用是簧上质量轻量化的5—15倍（数据来源：上海有色网），故底盘轻量化对汽车加速性能、稳定性能及操控性能等方面的影响较为明显。 图8：铝合金底盘零部件应用示意图 《中国制造2025》提出了汽车发展的整体规划，强调“轻量化仍然是重中之重”。“轻量化”已成为国家的重要战略，越来越多的研究机构和汽车企业将其研究工作的重点放在汽车轻量化上，汽车轻量化已经成为世界各国汽车制造商最新核心竞争力的体现。特斯拉被视为汽车轻量化的行业先锋，特斯拉ModelS整车超过了95%的材料使用铝合金，其轻量化效果大大提升了续航能力。 表3：市场上主要车企的铝合金应用 3.关注二：汽车压铸铝合金的核心逻辑是什么？市场空间多少？ 3.1.产业逻辑：节能减排需求+补贴门槛提升+单车用铝缺口，推动轻量化加速 在全球变暖以及空气质量不断恶化的大环境下，环境保护成为了世界性的热点问题，而汽车是污染物的主要排放源，汽车的环保问题也成为了限制汽车工业可持续发展的重要因素。 为缓解能源供需矛盾以及适应环境保护的现实需求，各国纷纷出台针对2020年及更长远的乘用车燃料消耗量标准法规。我国于2020年提出“2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和”这一“双碳”目标后，《中国汽车产业发展报告（2020）》指出，汽车产业将提前到2028年实现碳达峰，2035年在碳达峰的基础上再减排20%以上，2050年实现近零排放。 此外，根据中国汽车工