3D打印与新能源汽车白皮书第二版
随时查看白皮书请关注3D科学谷”微信公众号：cn_3dsciencevalley 前言 新能源汽车的生态系统是开放的，是变化和动态的。传统汽车从设计定型到新车出厂通常需要三年时间，在此期间针对这些零件生产的工艺与供应链都进入到了固化状态。而像特斯拉这样的车企，其软件几乎每个月都会更新。数字化的基因可以说根植在新造车势力的血液中。 3D打印带来的数字化，让人类第一次能够产生真正的经济净收益门槛：通过将客户行为与生产者行为同步，以需求为导向，从生产过剩转向需求驱动的生产。 3D打印是一种带有鲜明数字化特征的技术，这意味看增材制造能够改变产品的生产方式是本质性的，不仅可以实现个性化，还可以实现功能化导向的制造，这使得3D打印与新能源汽车具有制造基因方面的“天然契合”。 新能源汽车生产需要高度的自动化、高效率、低成本、质量一致性，这似乎与3D打印当前的发展水平存在不少鸿沟”。第二版《3D打印与新能源汽车白皮书》，将3D打印技术的特点与汽车制造的发展现状、未来趋势相结合，来剖析3D打印技术为新能源汽车制造领域带来的价值。 白皮书还针对新能源汽车动力与传动、冷却系统、车身、内饰与外饰，轮胎制造、生产线工装夹具制造应用，逐一剖析3D打印技术在其中的应用结合点。 感谢合作伙伴对本白皮书的支持，更多信息请访问：www.3dsciencevalley.com。 3D科学谷市场研究团队.2023年 新能源汽车市场概况 3DScienceValley www.3dsciencevalley.com 3DScienceValley 核心原材料与核心元器件、核心零部件 动力电池、驱动电机、电机控制器核心原材料与核心元器件代表企业：厦钨新能源、杉杉股份宁波韵升、比亚迪半导体等 插电式混合动力汽车代表企业：比亚迪奇瑞汽车、长安汽车等 新能源汽车核心零部件代表企业：宁德时代、国轩高科、精进电动、大洋电机、汇川技术、上海电驱动等 燃料电池汽车代表企业：上海汽车、中通客车、宇通客车等 3DScienceValley www.3dsciencevalley.com 3DScienceValley www.3dsciencevalley.com 铸造 中铸协预测到2020年铸件总产量达到5500万吨，铸件产值约7000亿元的规模。占企业总数量30%的铸造企业（约4500家）的铸件产量将会达到铸件总产量的80%以上。球墨铸铁（包含蠕墨铸铁）占铸铁产量的比例将由2014年的37%提高到42%左右，铝、镁等轻合金的铸件产量将由13%提高至20%左右。 随着汽车轻量化、电动化发展，一体化压铸技术开始受到造车新势力、传统车企新能源部门的青，特斯拉、蔚来汽车、小鹏汽车、大众等纷纷开启一体化压铸技术研发和应用。2021年的市场规模为85亿元。目前，一体化压铸技术在汽车产业的渗透率为12%，虽然行业的渗透率较低，但是一体化铸造技术能够降低经营成本、提高生产效率等优点将加速其市场下沉市场规模将逐步扩张。据财信证券等相关机构预测，2025年，我国一体化压铸市场规模将达到389亿元，其中新能源汽车一体化压铸市场规模将达到258亿元。 汽车的传统制造工艺，主要包括冲压、焊装、涂装、总装等4个环节，而一体化压铸则对传统的压铸技术进一步简化，将冲压和焊接融合只一个步骤，大幅度降低了制造成本，提高生产效率。 集团、美国铝业等，设备制造企业有力劲科技、海天金属等；中游的压铸企业主要有拓普集团、文灿股份、广东鸿图、爱柯迪等；下游主机厂客户为特斯拉、理想、蔚来、小鹏等新能源汽车公司。 3DScienceValley www.3dsciencevalley.com 新能源汽车市场 2022年全球新能源汽车销量突破千万辆，达1082.4万辆，同比增长61.6%，其中纯电动汽车销量占比74%，插电混动汽车占比25.7%。在全球“碳达峰、碳中和”及多地宣布禁售燃油车背景下，未来全球新能源汽车产业将保持高速发展态势，预计2025年销量将突破2500万辆。2022年我国新能源汽车产销量分别达705.8万辆和688.7万辆，我国新能源汽车销量已占全球总销量的64%，2023年1月我国新能源汽车产销量分别为42.5万辆和40.8万辆 3DScienceValley www.3dsciencevalley.com 电机电控市场 电驱系统是新能源汽车行使中的主要执行结构，其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标，是新能源汽车的核心部件。电驱动系统主要是由驱动电机、电机控制器和减速器组成。随着我国新能源汽车行业逐渐转向市场主导型，及IGBT等电控系统核心零部件国产替代进程加快，中国电控系统市场迎来发展新机遇。2021年中国新能源汽车电控系统市场规模约为186.9亿元。在2022年期间，天津电装电机有限公司、博格华纳驱动系统（苏州）有限公司等企业均有电机控制器生产项目备案 国内新能源电机电控企业 传感器 信质电机万向电动汽车湖南南车时代电动汽车江西特种电机深圳汇川技上海大郡动力控制技术北京中纺锐力机电宁波韵升浙江方正电机中山大洋电机 结结构构件 其他 3DScienceValley 2021年中国电机进出口统计（亿美元） 3DScienceValley 其他（飞行器、探测器、自动化装备、医疗设备等） 3DScienceValley www.3dsciencevalley.com 8电机控制器 预计未来整国内车厂自主研发预计将占到一半左右的份额，小型车厂及合资厂商仍将采购第三方供应商的产品。具备技术实力和成熟应用的动力总成专业提供商包括汇川技术、方正电机合康变频的策略大洋电机等。此外，根据盖世汽车，特斯拉、蔚来及零跑对电机、电控都是采取自研自产 技术原理：驱动部件电动化，空调回路需要制热，空调回路和功率器件回路需要换热，这三点是新能源热管理与传统热管理结构上的主要区别。传统汽车的空调压缩机和水泵均由发动机的飞轮驱动的皮带轮带动，而新能源车上需要采用电动机驱动水泵和压缩机。传统汽车的空调只需要制冷，而制热是利用发动机的余热，而新能源车空调制热需要用热泵技术或者PTC加热技术。传统汽车的发动机只需要冷却而不需要加热，且温度控制精度不需要很高，新能源电池由于温度需要控制在20-40°℃，对热管理的温度控制要求较高，目前一般采用空调回路制冷剂与电池冷却回路冷却液进行热交换的形式实现，即通常所说的液冷系统。 在冷却板、电池冷却器等新增零部件贡献下，新能源汽车热管理系统的单车价值量达6000-7500元。2022年我国新能源汽车热管理系统市场规模约为504亿元，同比增长94%，预计到2025年市场规模将接近1000亿元，在新能源汽车单车价值量中，空调系统热管理为最高，占比56%左右；其次为电池热管理，电机电控热管理；从零部件价值量来看，其中价值量最高为电动压缩机，占比23%左右，其次为热泵系统、电子系统等。 新能源汽车热管理零部件供应商包括博世、日本电装、日本三电、银轮股份奥特佳、三花智能等；中游为热管理系统集成供应商，包括博世、法雷奥、华域汽车、松芝股份等企业 3DScienceValley www.3dsciencevalley.com 10动力电池 动力电池主要由正极材料、负极材料、电解液和电池隔膜四部分组成。2020年中国新能源汽车共有配套动力电池企业72家，累计装机量为63.3GWh，装机量主要集中在宁德时代、比亚迪、LG化学等企业目前我国动力电池产业处于领先位置，在全球范围内影响力不断增强。近年来在海外需求量持续扩张下我国动力电池出口规模大增，2022年出口规模达68.1GWh，2023年1月出口规模为7.9GWh。与新能源车企一样，除整装出口的方式外，为近供应当地车企，电池厂商也纷纷开始在海外地区直接投资建厂已有宁德时代、欣旺达、亿纬锂能等多家电池厂商宣布海外建厂计划 3DScienceValley www.3dsciencevalley.com 11汽车轮胎 中国是轮胎生产大国，在轮胎产量量方面处于全球前列。据统计，2015-2021年，我国轮胎产量呈震荡上升态势，2020年初受疫情停产影响，产量有所下降，，2021年回升至16.97亿条。其中轮胎外胎产量8.99亿条，轮胎内胎产量7.98亿条。目前中国是全球最大的汽车产销国，作为配套产业之一的轮胎产业近年来稳步发展。2021年我国汽车轮胎产量为6.97亿条，其中子午线轮胎6.57亿条，斜交轮胎0.4亿条。子午线轮胎是世界轮胎发展的主流产品，也是我国产业政策支持的重点产品。随着我国轮胎在技术和生产水平上的逐步提升，国内轮胎子午化率也在逐步提升。据统计，2015年我国汽车轮胎子午化率为92.01%，2021年增至94.26% 3DScienceValley www.3dsciencevalley.com 汽车内饰与外饰 汽车内饰 汽车内饰系统是汽车车身的重要组成部分，且内饰系统的设计工作量占到整车造型设计工作量的60%以上，远超汽车外形，是车身最重要的组成部分之一。汽车内饰件包括汽车座椅、门饰板、仪表盘扶手箱、天窗遮阳板等细分产品，其中汽车座椅在汽车内饰件中价值量的占比最高，达到45%，其次是仪表盘和顶柜，占比分别达到13%、9%。 3DScienceValley www.3dsciencevalley.com 汽车车身 汽车车身材料主要在性能、材料选择、质量上发生了巨大的变化。随着车身轻金属、复合材料等车身材料技术的发展，未来车身会日渐趋于轻量化、节能化、高标准化，汽车业将达到个斩新的高度。 钢材料 自前车身的材料仍以钢材为主，不过材料的性能和比例都发生了改变，安全性、经济性和实用性得到了提高。 碳纤维在汽车领域主要应用在赛车上，目前跑车级别的车辆也有应用。 高分子材料密度小，耐腐性能好，在车身上应用较为广泛，目前在内饰件、外装件、结构件等部件中的用量明显增加。 镁合金 铸造镁合金多用于压铸工艺生产。生产效率高、精度高、铸件表面质量好、铸态组织优良、可生产薄壁及形状复杂的构件。 3DScienceValley 汽车座椅 座椅的框架是精密金属冲压打造而成，对机械加工要求很高，市场一直被江森自控、李尔、王田等巨头占据。国内乘用车座椅市场，目前几乎被包括美国安道拓、美国李尔、法国佛吉亚(FAURECIA）、日本丰田纺织加拿大麦格纳（MagnaInternational Inc.）等外资或者在境内设立的合资厂控制。上汽大众最大供应商是上海延锋安道拓和西德科，而延锋安道拓也是上汽通用和一汽大众的最大供应商截止到2017 年 4 月，延锋安道拓已拥有遍及全国的20 多个生产基地和 40 多家工厂，李尔在中国也扩张迅速，不仅提供乘用车座椅，还涉及商用车业务在国内独立汽车座椅供应商中继峰股份和天成自控分别是商用车和乘用车汽车座椅生产的龙头企业。 3DScienceVlley 15汽车零配件 汽车零部件在通常情况下是指除汽车机架以外的所有零件和部件，机架也可以算是部件，不过与零部件不是同一个概念。其中，零件指不能拆分的单个组件;部件指实现某个动作(或功能)的零件组合。 据GIR(Global InfoResearch)调研，按全球汽车零部件的营业收入来统计，2021年全球汽车零部件收入为1.51万亿美元。2022年我国汽车零部件制造业营业收入为3.88万亿元，同比增长3.63%，目自前我国汽车零部件主要供应集中在龙头企业上主要包括华域汽车、拓普集团、均胜电子、诺博汽车等。前瞻预测，至2028年我国汽车零部件行业主停业务收入将打破4.8万亿元。 3DScienceValley www.3dsciencevalley.com 模具、工装夹具 模具是利用金属、非金属等材料经专门设备加工而成的基础工艺装备，是大批量生产特定零部件或制件的成型工具。而汽车模具广义上是指制造汽车上所有零件的模具总称，主要包括冲压模具、注塑模具、
