據中汽協最新資料，2021年，我國汽車產銷分別完成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構成重大威脅，對人類是否可以永續存提出了重大考驗，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”上升為國家戰略。雙碳目標也倒逼著主機廠與供應商探索新的技術路徑以實現節能減排。
行業內發現當整車減重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的滲透率將持續提升。
材料、工藝、結構尋求最優解
為滿足汽車輕量化壓鑄的技術需求，目前行業內主要在材料、工藝、結構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、鎂合金和碳纖維複合材料。從減重效果看，高強度鋼、鋁合金、鎂合金、碳纖維複合材料，四者之間呈現減重效果遞增的態勢；從成本方面看，四者之間呈現遞增態勢。
綜合四種材料可以發現，鋁件質量更輕，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，能實現汽車更好的剎車性、更優的操控性、更好的駕駛舒適度和更突出的動力。目前鑄造鋁合金約佔汽車用鋁量的 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，幾乎所有知名汽車製造商都採用了鐳射拼焊技術，採用不等厚度軋製板，透過計算機實時控制和調整軋輥的間距，以獲得沿軋製方向上按預先定製的厚度連續變化的板料。而特斯拉的一體化壓鑄技術在製造工藝端和材料端引領革新。
圖片來源：electrek.co
此外在汽車工藝方面還有內高壓成形（液壓成形）製造技術；超高強度鋼熱衝壓成形技術；輥壓成形技術；高壓鑄造成型技術；低（差）壓鑄造成型技術和汽車輕量化連線技術。
在車身結構輕量化方面，即透過採用先進的最佳化設計方法和技術手段，在不影響車身基本狀態的情況下，透過最佳化車身結構引數，提高材料的利用率，去除零部件冗餘部分，同時又使部件薄壁化、中空化、小型化、複合化以減輕重量，實現輕量化。結構輕量化，根據設計 變數及最佳化問題型別的不同，可分為拓撲最佳化、尺寸最佳化、形狀最佳化、形貌最佳化四種。
我國汽車輕量化的出發點始於高強度鋼、鋁、複合材料等新材料的應用與開發，透過材料、設計、工藝三個方面共同作用實現減重三步走的目標。近年來，我國鋁合金壓鑄件產量逐年攀升，發展迅速。在汽車輕量化趨勢的帶動下，全球鋁合金壓鑄件市場出現了巨大需求，近年來汽車行業內部正在不斷最佳化升級，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 催化壓鑄優質賽道
2018 年中國汽車工業將消耗 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％的複合年增長率增長，並達到 1073 萬噸。結合市場可以發現，廣東鴻圖、文燦股份等鋁合金壓鑄賽道領軍企業表現搶眼，彰顯市場自信，隨著政策的驅動與汽車行業對輕量化的迫切需求下，鋁合金壓鑄市場容量有望擴大，有較強材料製備、設計能力並且掌握先進工藝的鋁合金壓鑄企業發展潛力巨大。
根據汽車研究機構 Duckerfrontier 釋出的歐洲乘用車用鋁量報告顯示，乘用車各部件系統中發動機、車輪、變速器、底盤、熱傳輸的用鋁需求量較大，分別為 70.2、64.2、32.3、 31.4、31 萬噸，發動機和車輪的用鋁量佔據汽車總用鋁的 45%。為滿足汽車輕量化的需求，目前鋁合金壓鑄產品主要應用於汽車的底盤、三電系統與白車身。
圖片來源：東方證券
2021年中國新能源電動汽車超300萬輛的銷量表現搶眼，呈超預期式增長，隨著電動汽車產量不斷加速，電池箱和電動機外殼的平均用鋁量將快速增長。2021-2025年，電氣化元件將是鋁合金壓鑄產品主要的增長領域，電池箱和車身將成為用鋁量平均增長的最大受益者。其中，電池箱的用鋁量佔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，底盤輕量化有助於降低簧下重量，從而提升汽車的加速效能、操控效能和舒適性。目前底盤輕量化的主要路徑是以鋁合金代替鋼鐵，據中國產業資訊網資料，2020 年中國汽車市場中鋁合金轉向節、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。國內眾多鋁合金精密壓鑄公司均在底盤輕量化領域有所佈局，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域加速滲透，相關零部件公司有望從底盤輕量化趨勢中持續受益。
不甘其後 白車身輕量化前景巨大
汽車車身是整車重量佔比最高的部分，也是輕量化潛力最大的領域，傳統汽車中以高強度鋼代替普通鋼材能減重約11%，採用鋁合金則能減重約 40%，輕量化材料減重效果顯著。鑑於車身強度要求、輕量化材料價格及加工技術水平等問題，鋼材作為汽車車身主要材料的地位短時間內難以撼動。
圖片來源：蓋世汽車
目前美利信、宗申動力、愛柯迪等一些先驅汽車廠商正在透過佈局一體化壓鑄技術來解決車身輕量化這一難題。該技術在製造工藝端，能夠使車身一次性成型，大幅簡化製造流程，並且能夠免去大量零件連線造成的累計誤差，製造精度得以提升，同時能節省大量的除錯時間和金錢成本。在材料端，傳統汽車製造工藝廣泛使用便於衝壓、焊裝的鋼材作為車身材料，而在一體化壓鑄技術中，便於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、延伸率低而帶來衝壓-焊裝-塗裝-總裝困難的問題，進一步提升汽車輕量化程度。目前，精工壓鑄簽約採購一套8000T超大型壓鑄島，部署整合式車身結構件的研發和生產，旨在使用一體化壓鑄達到減重、簡化生產工藝、減少人工的目的。
不過在材料特性之外，對於鋁合金車身而言，在效能上的最大挑戰是NVH和碰撞效能的提升。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內的一個難題。
產品+技術 車身製造何時實現輕量化
據中國汽車工程學會發布的《節能與新能源汽車技術路線圖》顯示，到 2025 年汽車需實現減重 30%，擴大鋁、鎂合金與碳纖維增強複合材料在車身上的應用。結合到車身領域，運用鋁合金材料已經成為了未來車身發展的趨勢，同時我國氧化鋁、電解鋁產量均為世界第一，這也為我國鋁合金壓鑄件行業的發展提供了良好的發展基礎。在技術上，一體化壓鑄目前尚處於匯入期，日後如何發展尚未有定論，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部分，隨著汽車工業技術水平的提高，白車身領域相關技術也在不斷進步，新材料、新工藝、新的設計理念不斷湧現，無論在傳統能源車領域還是新能源車領域，以及未來的智慧網聯汽車領域，車身技術始終是汽車效能的核心部分。
如何打破白車身在工藝、材料、結構設計等方面的壁壘，真正實現輕量化，急需行業內不斷探討。為充分掌握趨勢並且在挑戰中尋找突破，蓋世汽車特主辦2022第二屆車身大會，誠邀行業內有識之士一同研判發展，謀局未來。
