汽车行业专题报告：轻量化势在必行，一体压铸点燃热潮

（报告出品方/作者：华泰证券，宋亭亭、陈诗慧）

研判赛道景气度：汽车轻量化势在必行，一体压铸加速进程

需求端：排放政策要求高+新能源车里程焦虑强，倒逼车企推进轻量化应用

节能减排政策设置紧迫，倒逼车企加快轻量化以降本提效。我们认为整体来看，当前我国 环保政策对乘用车的油耗和轻量化系数标准要求较高，路线图 2.0 在油耗上要求乘用车 2025 年和 2030 年相比 2020 年分别下降 17%和 42%，在轻量化上要求到 2025 年内燃机 的设计优化、材料选择和零件数量减少带来的燃油车重量减少将达到 10%，到 2035 年将 达到 25%，而纯电动汽车的重量减少率将更高，到 2025 年底将达到 15%，到 2035 年底 将达到 35%。新能源车由于增加了三电系统导致整车较燃油车增重了 200kg-300kg，政策 对电动车的轻量化系数减少率的要求比燃油车更高，因此电动车有更强的轻量化需求。

新能源车存在较大的里程焦虑问题，轻量化需求更为迫切。根据罗兰贝格 2022 年的调研结 果，里程焦虑仍是影响消费者购买电动车的首要原因。轻量化通过降低整车重量，可全面 降低能耗和提升续航，若新能源车减重 100kg，续航里程将提升 10%-11%，同时降低 20% 的电池成本和日常损耗成本。我们认为，在新能源车补贴政策退坡、补贴对续航里程门 槛逐渐提升、终端用户里程焦虑较重的趋势下，新能源车的轻量化需求更为迫切。

汽车轻量化应用优势显著，解决汽车能源消耗+续航焦虑+提高性能的痛点需求。我们认为 轻量化兼顾提升续航和汽车性能，迎合了驾驶舒适性/安全性/经济性的要求，在需求端刺激 下有望打开市场广阔空间。电动车质量比燃油车高 100-300kg，将消耗更大比例的能量用 于负荷自重，而每减重 10kg 可提升 2.5km 的续航，并可降低 20%的电池成本和日常损耗 成本。同时轻量化显著优化了汽车操作性能及安全性能，并缩短了汽车开发时间。整车开 发需针对噪声、振动与声振粗糙度等 NVH 问题优化设计，而铝合金零件较钢制零件降低了 汽车对减震消音部件的要求，从而缩短了因针对 NVH 问题的调试时间。我们以铝合金轻量 化为例，在能耗方面，单车使用 60kg 铝，可降低 0.69L/100km 的油耗，降低 0.75Kwh/100km 的电耗。

供给端：一体化压铸突破铝合金连接工艺限制，加快汽车轻量化进程

铝合金性能优越且工艺成熟，应用性价比、量产难度、性能表现的综合表现好，中短期具 有大规模使用可能性。汽车轻量化手段包括结构优化设计、制造工艺优化、轻量化材料应 用，应用轻量化材料实现减重的同时兼顾了汽车综合性能的稳定，目前为主流方案。而综 合考虑性价比、技术工艺、性能表现等因素，铝合金在现阶段的可行度最高，是当前最成 熟、最多应用的方案。较其他材料，铝合金性能优越，减重效果好，且成本适中，在做到 同等减重效果情况下，单位成本最低。同时其轻质高强，成型性强，通过挤压成型即可满 足复杂架构的一次成型，符合量产需要，中短期看具备大规模使用的条件。 路线图 1.0 提出 2020 年、2025 年、2030 年车辆整备质量最终将实现较 2015 年分别减重 10%/20%/35%，路线 2.0 进一步提高要求，2025 年、2030 年、2035 年燃油乘用车轻量化 系数降低 10%/18%/25%、纯电动乘用车轻量化系数降低 15%/25%/35%，技术方案变化不 大。轻量化主要减重手段是使用轻量化材料，具体而言，先重点发展超高强钢技术，再重 点发展铝合金技术、实现铝合金零件的批量生产和产业化应用，远期重点发展镁合金和碳 纤维复合材料技术并实现大范围应用。

连接技术混用带来产品成本增加和效率降低，限制了铝合金在汽车的应用范围。铝合金是 目前性价比较优的汽车轻量化材料，其较普通钢材可达到 40%的减重率且生产工艺较成熟， 根据赛瑞研究，2020 年铝合金在汽车轻量化市场的占比在 65%左右。但由于当前汽车材料 连接工艺以冲压+机器人焊接为主，与钢材料相比，铝材料存在导热系数大易导致焊缝性能 下降、合金表面氧化层污染电极、热膨胀系数高导致零件变形大等问题，制造端的冲焊工 艺较困难且拼接效率低，进而导致其连接成本为钢制车身的 2-3 倍。 同时，随着钢、镁铝合金、碳纤维等多种材料在汽车上加速应用，材料连接工艺更为复杂， 一方面加大了设备投入、增加了生产成本，一方面大量的焊接、铆接和胶接工艺大幅增加 了作业时间、降低生产效率，使得减重性能更好的全铝车身在现有冲压+机器人焊接的工艺 模式下难以普及。以第四代奥迪 A8 车身为例，其使用铝合金白车身较钢制车身降重了近 30%，但需要包括点焊、激光焊、涡流焊、铆接、自切削螺钉联接、卷边等 14 种连接工艺， 其激光焊接焊缝 4.75 米、包边 22.01 米、胶接 152.94 米、MIG 焊点 5892 个、铆接 2976 个等，工艺复杂度远高于电阻焊为主的钢制白车身，整体工艺成本较高。

一体化压铸突破铝合金连接工艺限制，加速汽车轻量化发展进程。汽车制造的传统工艺分 为冲压-焊装-涂装-总装四步骤，其中车身需要将各车身冲压零件焊接为发动机舱、侧围、 前后底板、顶盖等分总成线，再最后合装为主焊生产线，而一体化压铸技术通过一次高压 压铸成型，合并了冲压和焊装环节，将除了外覆盖件和部分悬架件以外的白车身一次压铸 为大型零件。我们认为，一体化压铸工艺本质上革新了汽车轻量化工艺和材料使用，首先 在制造工艺上，一体化压铸合并冲压和焊装工艺，显著简化生产流程、提高生产效率，我 们看好其他主机厂在特斯拉的示范作用下不断引进一体压铸工艺，合并传统的冲压焊装工 艺。其次在材料使用上，钢板易于冲压和焊装，过去广泛应用于传统的汽车制造中，铝合 金是压铸的主要材质，随着一体化压铸的逐步引进，我们看好其突破材料连接工艺的限制， 加速在汽车轻量化中的应用。

产业端：造车新势力引领传统车企跟进，轻量化产业进程加快

梳理当前各大车企的轻量化布局看，轻量化产业主要由特斯拉引领、造车新势力紧跟、传 统车企加大力度布局，合力推进轻量化的产业化进程。 （1）特斯拉：作为新能源车头部持续加码新能源车轻量化，电池包和车身轻量化为重点。 以 Model 3 为例，其轻量化从电池包开始逐步拓展到车身、底盘、电子电器，整车轻量化 指数在竞品中较突出。具体措施包括，采用高集成化的 E 平台、提升电池密度减少电芯数 量、优化电池连接工艺来减少铝片用量、采用大模组设计减少组件连接件、优化电池包箱 体结构、使用钢铝结合的车身、使用全铝线束、开发一体化压铸车身结构件等。（2）造车新势力：蔚来主攻全铝车身，小鹏发力电池车身一体化技术。蔚来 ET5 对车身 后地板使用一体化压铸工艺，后纵梁的吸能盒、轮拱等易损部位保留了单独零件设计，车 身后地板减重 30%；定位于豪华纯电中大型轿车的 ET7 采用了超高强度钢铝混合白车身， 包含 42%的铝/57%的钢/1%的复合材料，白车身重量约 420kg，占车重 1/6；ES8 采用了 全铝车身+7 种先进连接技术，白车身仅重 335kg，减重 40%，底盘/悬挂/轮毂/刹车系统/ 电池组外壳也为全铝材质。小鹏 23 年发布扶摇架构采用电池车身一体化技术，节省 5%的 垂向车内空间。 （3）传统车企：积极布局新能源车轻量化。如大众在其全新新能源车平台 MEB 中使用全 新车身，把电池和电机融入了车身底架，电池壳采用铝合金；比亚迪在其 e 平台集成了电 机电控，实现了车身重量下降 25%、功率密度提升 20%。

透视产业化路径：材料应用为主，结构设计与工艺优化为辅

汽车轻量化的产业化途径包括材料应用、结构设计和制造工艺，材料轻量化路线是当前的 主流技术方案。具体而言，材料应用旨在开发高强度钢、铝合金、镁合金以及复合新材料， 目前主要在不同汽车部件应用不同轻量化材料，往后看随着工艺突破和材料成本降低，有 望实现从铝合金到镁合金的应用拓展。结构设计轻量化主要为开发全新汽车架构、使零部 件薄壁化/中空化/小型化/复合化、优化车身的空间结构或创新车身的造型。制造工艺轻量化 旨在优化材料的成型工艺，在实际应用中一般结合轻量化材料的特性来选择合适的工艺。

全球各国轻量化路径各有侧重，我国材料、结构、工艺三路径并行。美国的汽车轻量化路 线以材料进步驱动为主，不断提高材料的应用性价比和性能；欧洲轻量化路线重在应用多 元化轻量化材料，主要发展先进钢铁材料、轻金属镁铝、碳纤维强化复合材料，并围绕材 料进行制造工艺和结构设计优化；日本轻量化重在突破材料和工艺的基础性研究，积极推 进轻量化材料的实用化；我国的轻量化思路为重点发展高强度钢、铝、复合材料，协同发 展材料开发、结构设计、工艺优化来实现轻量化。

轻量化材料应用：工艺和结构轻量化的基石，铝合金为核心应用方向

钢铁在车内应用超 50%，为轻量化材料的主要替代对象。汽车主要材料为钢材，应用占比 55%，其次是铸铁，应用占比 12%。钢铁制造技术成熟、成本低、强度高且耐磨性好，但 密度较高，为轻量化材料的主要替代对象。

目前汽车轻量化材料主要包括超高强度钢、铝合金、镁合金、碳纤维复合材料(CFRP)等， 已得到产业化应用，轻量化效果良好。奇瑞的纯电微型车小蚂蚁采用全铝空间结构和全复 合材料外覆盖件，且在车身应用了 93%+的高强度镁铝合金，其全铝车身较传统汽车减重了 40%且刚性提高了 60%+；大众宝来车型利用轻量化材料减重了 104.2kg；某车型的外饰件 采用轻量化材料减重，合计减重 61kg+。

（1）高强度钢板的抗拉强度和屈服强度性能高，主要应用于关键结构件中。其具有高抗拉 强度和高屈服强度的特性，可以在打薄钢板、减少车身重量的基础上保持性能不减，近年 来主要应用在 AB 柱、地板、门槛等车辆的关键结构件中，如宝马在部分车型的中通道、地 板、B 柱、车门防撞杆应用了高强度钢；凯迪拉克在部分车型的 AB 柱内板、地板中通道、 横梁等关键部件应用了先进的高强钢，使钢制下车体结构相较原铝制车体减重了 6kg。

（2）铝合金耐腐蚀、耐磨性强，应用由内部零件罩体向全铝车身过渡。其密度小、强度及 刚度高、弹性和抗冲击性能良好、有优异的耐腐蚀性和耐磨性，是汽车轻量化的理想材料。 铝合金初期用于汽车发动机罩和行李箱盖，现已应用到全铝车身和新能源车电池外壳，2021 年国外已可达车身 80%以上的铝合金和铝复合材料应用。

（3）镁合金抗弯强度和隔音性能好，车体结构件和零件中均有应用。弯曲刚度不变下，镁 代替钢可减重 60-70%。目前欧洲研发并使用的镁合金车用零部件超过 60 种，单车镁合金 用量在 9.3-20.3kg，北美的镁合金汽车零部件超过 100 种，用量 5.8-26.3kg，而国内研发 并使用的镁合金汽零仅 20 余种，技术水平还有较大提升空间。此外受制于加工成本和技术 工艺，镁合金量产条件不充分，目前商业应用的平均单车中用镁量不足 1kg，个别车型的发 动机罩盖、转向盘、座椅支架、车内门板、变速器外壳上有应用。

（4）车用碳纤维复合材料性能强但成本高，目前多用于赛车等领域。碳纤维的复合材料质 量轻(不及钢材料的 1/5)、强度高(5 倍钢强度)、耐高温和耐腐蚀性能好，综合性能强于原有 材料性能的总和，且可满足不同的车用部件要求，是理想的汽车轻量化材料，宝马 i8 车型 使用了全碳纤维的座舱，采用了类似F1赛车的设计。但限制于加工成本和原材料价格较高， 主要在赛车、超跑等豪华车型有小批量应用，随着制造成本的下降，已逐渐向汽车车身、 底盘、轮毂等部件渗透。

远期看，随着镁合金加工技术成熟、生产成本降低，轻量化效果更优的镁合金未来或得更 多应用。镁的密度为铝的 2/3、钢的 1/5，是目前较轻的金属结构材料，车身/动力总成/底盘 /内饰使用镁合金替代铝材最高可减重约 50%。往后看我们认为，高性能镁合金加工工艺的 日趋成熟或降低镁合金的生产成本，同时现有镁合金铸件应用范围与铝合金铸件的重叠度 不断扩大，远期看镁合金有望替代铝合金成为重要的汽车轻量化材料。

车用铝合金具有多种加工工艺，铸铝为汽车主流铝合金材料。铸造铝合金成品质量稳定、 适合大批量生产，主要用于变速器、发动机气缸盖、发动机气缸体、轮毂、摇臂、制动盘 等汽车构件制造。轧制材、挤压材、锻压材属于变形铝合金，成品质量稳定、强度较高、 塑性较高、成分性能比较均匀、内部组织紧密，应用于车门、轮毂罩、热交换器、保险杠、 座位、行李箱、保护罩、消声罩等汽车结构件、悬挂件、装饰件制造。根据 2017 年《铝合 金在新能源汽车工业的应用现状及展望》，各类铝合金在汽车上使用比例大致为铸铝 77%， 轧制材 10%，挤压材 10%，锻压材 3%。

高压压铸是未来铝合金工艺的主流方向，部分零部件可用多种工艺生产。铸造工艺可按金 属液的浇注技术分为重力铸造和压力铸造。重力铸造是指金属液在重力效果下导入铸型的 技术，压力铸造是指金属液在压力作用下导入铸型的技术。压力铸造中，低压铸造与差压 铸造多用于发动机、底盘区域，而高压铸造因效率高、加工零件壁厚小，在汽车车身中运 用逐渐广泛，是未来的重要方向。此外，部分汽零也可用多种工艺生产，如电池壳原用挤 出件，在 CTC 结构下一体化压铸电池壳或将替代挤出工艺；底盘和轮毂的锻造件多用于中 高端车型，而铸造件的壁垒低且成本低，部分中低端车型应用底盘和轮毂铸造件。

铝合金凭借优秀的性价比优势用量快速渗透，单车用铝量呈增长趋势。目前铝合金件在汽 车中的应用已覆盖电池箱体、液冷板、汽车前后防撞梁、减震件、新能源汽车电器支架、 CCB 仪表盘支架等，根据国际铝协，2016-2019 年我国乘用车市场中，燃油车、纯电车、 混动车单车用铝量的增幅分别为 15.7%、33.6%、28.1%，其中纯电动汽车单车用铝量增速 明显高于传统燃油车，且根据 DuckerFrontier 数据，纯电车的用铝量一般比燃油车高 101kg， 主要系电车虽节省了内燃机动力总成的用铝部件、传动系统和变速器中的用铝部件（该部 分零件单车铝用量约 62kg，且多为铸造材），但电车的电池外壳、电力牵引系统、车身和开 闭件等部件需要额外用铝约 163kg，该部分铸造材占比不到 30%，以铝型材为主。 往后看单车用铝量有较大增长空间，根据中国汽车工程学会 2017 年编制的《节能与新能源 汽车发展技术路线图 1.0》，我国汽车轻量化计划于 2025 年、2030 年单车重量分别较 2015 达到年减重 20%、35%的目标，乘用车单车用铝量分别达到 250kg 和 350kg。路线 2.0 则 细化了车型轻量化 要求， 指 出 2025/2030/2035 年燃油乘用车轻量化系数降低 10%/18%/25%、纯电动乘用车轻量化系数降低 15%/25%/35%。

较海外相比，我国单车用铝量仍有较大的提升空间，有望随新能源车发展快速提高。根据 国际铝业协会数据，2020 年国内传统乘用车单车用铝量约 138.6kg，纯电和混动车的单车 用铝量分别为 157.9kg 和 198.1kg，而根据 Ducker Frontier，2020 年北美非纯电车的单车 用铝量为 206kg，纯电车的单车用铝量为 292kg，对标海外单车用铝量水平，我国仍有较 大的提升空间。

单车用铝渗透路径或遵循底盘先行渗透、车身快速推广。考虑到簧下质量（如底盘）减重 性价比远高于簧上质量（如车身），且车身轻量化由于耗材量大、成本高、工艺难等限制， 短时间内渗透率较难快速提升，我们认为我国汽车单车用铝量扩张或遵循底盘先行渗透、 车身加速推广的路径。底盘结构件上，目前我国主流车型开始在底盘领域加速铝合金材料 的应用，新能源轿车如比亚迪汉、Model 3、埃安 AionS、小鹏 P7 已在底盘结构件应用铸 铝件，新能源 SUV 中底盘结构件的铝材料应用更广泛，如 Model Y、比亚迪唐、理想 ONE、 极氪 001、蔚来 ES6 等主流车型。

车身结构件上，铝制车身轻量化效果明显，应用在新能源车兼顾提升续航和经济性，往后 看有望随新能源车发展加速推广。传统燃油车方面，奥迪 A8 通过铝板材替代钢板材、用铝 压铸件作为接头结构（铝材料在白车身材料的占比达 58%），取得了显著的轻量化效果，其 轻量化系数为 1.31，略优于宝马 7 系的 1.53 和奔驰 S 的 1.73，白车身质量为 282kg，低 于宝马 7 系 13%（323kg）、并低于奔驰 S 22%（362kg）。 新能源车方面，整备质量每降低 100kg，NEDC 工况百公里耗电量可下降 5.5%、续航里程 提升 7.97km、电池容量节省 0.885kW/h，分车型来看，A 级车和 C 级车的续航里程可增加 12.3km 和 13.0km。若整备质量不变，动力电池以外的部件每降重 10kg，并将质量分给动 力电池，动力电池能量密度按 138Wh/kg 计，A 级车和 C 级车的续航里程可增加 12.5km 和 9.3km。就铝制车身轻量化效果而言，据我们测算新能源车采用铝制车身较普通钢制车身可 减重 40%，用材成本增加 1855 元，假设每减重 100kg 可减少 1.1kWh 电量下，采用铝制 车身可减少动力电池成本 2368 元，则铝制车身综合节省成本 513 元。综上，铝制车身对新 能源车的轻量化效果明显，且有较强的综合经济性，我们看好其随新能源车渗透加速应用。

结构设计轻量化：拓扑优化是主流，多学科优化是发展方向

结构轻量化是通过采用先进的优化设计方法和技术手段，使整车各系统合理布局达到轻量 化，主要围绕零部件小型化、薄壁化、精简化、中空化、冗余度处理等设计方法，分为车 身结构优化设计和汽车实体结构布局设计 2 种思路，按照设计变量和优化问题的不同，又 可以分为拓扑优化、尺寸优化、形状优化、形貌优化 4 种手段。如神龙汽车变更了其车型 的三角臂结构，减重了近 50%，制造能耗降低了 65%。

拓扑优化为目前汽车主要结构优化方案。汽车结构优化设计经历了：尺寸优化、形状优化、 拓扑优化、多学科设计优化等阶段，目前采用最多是拓扑优化，其在给定负荷情况、约束 条件和性能指标的情况下,优化指定区域的材料,其精确性较高。尺寸优化及形状优化可以拓 扑优化的基础上，进一步调整局部的材料分布、形状、形貌等详细设计，以获得最终的结 构方案。

未来结构优化技术方案将向多学科优化发展。现代工程发展迅速，各个工程系统规模逐步 扩大，系统间交互紧密，传统的优化方法已经不再能满足对工程领域发展的需求，多学科 设计优化由此发展。它主要是指掌握各系统相互间的协调机制，优化复杂系统设计以寻求 整个工程系统最优解的耦合系统设计方法，目前尺寸优化、形状优化以及连续体拓扑优化 日趋成熟。在多目标、多学科、离散结构的优化还要进一步研究，包括遗传算法、量子粒 子群算法等算法进行改进，以便结构优化技术的发展。

制造工艺轻量化：热成型工艺应用较广，一体化压铸革新制造工艺

轻量化工艺是实现材料选择及结构设计的纽带，也是实现轻量化的必由之路。制造工艺轻 量化在一定程度上直接决定轻量化能否实现。目前汽车轻量化相关的工艺技术主要有热冲 压成形、液压成形、激光焊接、一体化压铸等。 热冲压主要用于钢铁材料加工，产生零件强度高。热冲压成形工艺是基于高强钢冷冲压成 型存在的问题而发展出的板材成型技术，将热冲压成形用钢加热至奥氏体化，在奥氏体温 度区间保温一段时间后，快速转移至热冲压模具中进行成形和淬火，最终零件组织一般为 完全的马氏体组织，热冲压成形工艺结合了冲压和热处理过程，奥氏体组织塑性好、变抗 力小，在零件成形后奥氏体变为马氏体，零部件回弹小、强度高。目前，成形件主要应用 在汽车安全部件上，如车门防撞梁、B 柱加强板地板纵梁、门槛梁等零部件。由于热成型工 艺技术有轻量化、高强度的优势，已在汽车工业有广泛应用。

液压成形减少焊接工序，主要应用于汽车管类零部件。其通过对管形件内腔施加液压力， 使其在模具型腔内发生塑性变形，从而得到所需形状，与冲压成形零部件相比，液压成形 件可以直接得到具有封闭内腔结构的零部件，减少了焊接工序，可以达到减少零部件数量 的效果，同时能提高零件强度和刚度，轻量化效果明显，目前主要应用于前后悬架、副车 架、门槛梁、防撞梁等管类零部件。

激光焊接节约成本，且轻量化效果明显。轻量化连接技术包括铆接、中频电阻点焊、MIG 焊、搅拌摩擦焊等，其中激光焊接采用先进的激光技术及设备，将一定数量的不同材质、 厚度、涂层的钢材、铝合金等材料通过自动拼合和焊接组成一块整体板材，通过冲压制造 成为零部件。激光拼焊技术在汽车车身上的应用，包括拼焊板板材、冲压成形、激光三维 切割、激光焊接分总成、总装白车身零部件加工及总成和在线检测，可节省样车和模具、 夹具的费用，生产周期缩短，白车车身质量减少 20%，同时焊点数量减少，白车身刚度、 强度显著提高。

一体化压铸替代冲压和焊装工序，促进制造工艺变革。传统汽车制造有四大工艺为冲压、 焊装、涂装和总装。冲压为首要步骤，运用中小型压力机和模具，将板材等原材料加工为 所需形状和尺寸的冲压零部件；焊装是利用多个焊接机器人或工人将冲压零部件焊接为分 总成，再焊接为白车身；涂装包括涂装前对被涂物表面的处理、涂布工艺和干燥三个工序； 总装是将白车身、动力总成、电控系统、内外饰等零部件装配成整车。一体化压铸通过将 原本设计中需要组装的多个独立的零件经重新设计，并使用超大型压铸机一次压铸成型， 直接获得完整的零部件。一体化压铸给压铸界带来一场变革，包含着压铸机制造、压铸材 料和压铸模制造变化，给超大型压铸模制造产业链带来了新机遇。

解构赛道投资点：底盘为主流，三电为纯增量，车身空间可期

底盘：主流轻量化赛道，铝合金仍有较大渗透空间

底盘轻量化性价比优势突出且技术难度较低，有更高的经济接受度。我们认为汽车轻量化 的市场空间大小取决于轻量化部件的综合经济性、以及方案是否被主机厂所接受。底盘在 传统汽车重量的占比达 27%，仅次于白车身和动力总成，且底盘系统零件大多处于簧下， 承载着70%的车体重量，根据簧下质量原理，簧下零件的减重后效果为簧上零件的5-15倍， 因此对底盘零件进行减重，可对整车的续航里程、加速、制动、操稳等产生更加积极的影 响。叠加相关轻量化技术和工艺更成熟，成本更低，底盘轻量化性价比高于车身/动力系统/ 内外饰/三电系统等其他部件，从而有更高的接受度。

底盘部件减重成本系数低于汽车部件减重的平均成本系数。从轻量化成本来看，根据 Lotus Engineering 的成本分析，底盘部件的减重成本系数为 0.95，低于其他汽车部件的平均成本 系数 1.00。从轻量化效益来看，据我们测算，由于簧下质量轻量化的效果更显著，铝制底 盘转向节较钢制件可节省燃油车百公里油耗 0.61L、节省电车百公里电耗 39.07W，而铝制 车身结构件较钢制件可节省燃油车百公里油耗 0.38L、节省电车百公里电耗 35.23W。综合 减重的成本和效益来看，底盘轻量化的经济性显著高于大多数其他部件。

底盘轻量化侧重于支撑类产品的铝合金替代钢材，与动力系统相比底盘的铝合金渗透仍是 蓝海市场。底盘系统部件多为安保件，对轻量化零部件的要求较高，其轻量化路径逐步由 传统的钢制底盘，向高强钢底盘、钢铝混合底盘、多材料底盘等方向发展，目前主流路径 是采用铝合金底盘部件，同时在底盘工艺中需最大限度使用热成型、液压成型等工艺，配 合轻量化材料实现减重。从铝合金渗透看，动力系统铝合金渗透高达 90%，底盘渗透率较 低，其中底盘的壳体类铝合金压铸方案较为成熟且成本较低（如转向器和差速器壳体），而 底盘的支撑类产品由于直接受力，轻量化渗透率低于壳体类，因此底盘轻量化更侧重于转 向节、副车架、制动卡钳、控制臂、轮毂等支撑类产品。

根据中国产业信息网，2020 年转向节/副车架/制动卡钳/控制臂的铝合金渗透率为 15/8/40/5%，副车架、转向节、控制臂的铝合金应用存在较大潜力：（1）转向节可通过结 构设计拓扑优化实现轻量化，或采用铸铝、锻铝实现轻量化，目前国内转向节使用材料主 要有铸铁、锻钢和铝合金，未来铝合金渗透率有望上升。（2）铝合金副车架主要有四种形 式，包括挤压铝型材副车架、液压成形铝合金副车架、铸造铝合金副车架、铸造+铝合金型 材拼焊副车架等。铝合金副车架较钢制减重 40%左右，目前国内中高端纯纯电动汽车，半 数以上的副车架采用铝合金材质。（3）控制臂可采用锻造或挤压铝合金。传统钢制控制臂 一般采用高扩孔钢冲压焊接而成，中高端新能源汽车型采用锻造铝合金控制臂，可减重 30% 左右，质量仅为 2-3kg，也有部分车型采用挤压铸造铝合金控制臂，其铸造缺陷少，组织致 密，力学性能接近锻造零件水平，且成本比锻造低。经我们测算，底盘部件中，转向节的 轻量化效果最高，且每千克减重成本仅为 13 元，性价比显著优于其他部件，更易被主机厂 接受，或有更大的发展潜力。

当前底盘铝制零部件渗透率较低，存在较大发展空间。当前汽车底盘系统用铝渗透率较低， 根据国际铝协，2018 年燃油车/纯电车底盘和悬架用铝量渗透率分别在 25%/19%，2025 年 有望升至 70%/45%。其中底盘各零件的铝制渗透率也较低，2020 年国内铝合金的副车架/ 转向节/制动卡钳/控制臂渗透率分别为 8%/15%/40%/5%。同时从下游客户来看，目前豪华 品牌和中高端合资车型的铝合金轻量化零件渗透率较高，普通合资和自主品牌的渗透较低。 目前已有多家新能源厂商积极应用铝合金材料，我们认为底盘轻量化经济性优势显著，更 易成为主机厂的首选方案，往后看，随着轻量化需求提升和技术升级，底盘轻量化渗透有 望加速，并逐步向中低端车型渗透。同时，铝制部件单车价值量高于钢制件，底盘主要部 件采用铝合金有望显著提高单车价值量，据我们测算，铝制底盘单车价值量可达 3400 元， 较钢制底盘的增量达 1230-1460 元。

三电系统：增量轻量化赛道，轻质材料电池盒+无模组电池为主要手段

三电系统为轻量化的纯增量赛道，电池盒轻量化为重点方案。三电系统占新能源车 50%的 成本以及 30%左右的重量，为轻量化的重点方向，其轻量化路径主要针对价值量占比较高 的电池和电驱，其中电池轻量化主要为电池箱体和结构件采用轻量化材料，并向 CTC 一体 化压铸电池的结构优化方案方向发展；电驱系统轻量化方案主要为采用多合一或三合一的 集成化方案。我们认为，电池盒轻量化方案的发展空间或更大，主要系电池的价值量占比 较高（整车成本的 38%），且电池箱体占新能源车整备质量的 18-30%，部分长续航车型如 雪佛兰 Bolt、特斯拉 Model3 的电池箱体质量占比在 26%+。电池系统由电芯、箱体、结构 件构成，在保证电芯安全性不变下，电池系统轻量化较直接的方法为增大电芯能量密度和 减轻电芯质量，考虑到当前电池能量密度已较高，电池箱体和结构件轻量化成为提升电池 效率成为重要方向。

电池包上盖采用冲压铝合金，下盖铝合金工艺多样。（1）电池包壳体上盖主要材质有冲压 钢板、冲压铝板、SMC、碳纤维等复合材料，电池箱上盖早期使用冲压钢板，后发展为铝 板和 SMC 复合材料，铝板可减重 20-30%，SMC 减重效果与铝板相当，且可制造较大深度 的上盖，使得整箱的质量下降。蔚来 ES8，小鹏 G3 电池包壳体上盖采用 1.5-2 mm 的冲压 铝板制造电池包壳体上盖可实现 20-30%的轻量化效果。 （2）下壳体轻量化材料一般以铝合金为主。以钢材为主的下箱体采用冲压+焊接工艺成型， 成本低但质量大，Nissan Leaf 早期电动车有应用，目前使用较少；下箱体铝合金材料包括 挤压、冲压和铸造铝合金，铝压铸电池箱体尺寸较小，一般用于 PHEV；目前国内车企普 遍采用挤压铝型材制造电池包，如蔚来 ES8 和小鹏 G3 纯电动汽车电池包下壳体等，较钢 制下壳体能实现减重 30%以上；采用冲压铝板焊接工艺的电池包壳体主要有宝马 i3、特斯 拉 Model S、Model Y 等。 综合来看，有性价比的电池盒轻量化方案为挤出铝型材下壳体+SMC 上盖，往后随着碳纤 维和镁合金材料价格降低，方案有望进一步优化。

三电系统轻量化方案的单车价值量达 4000-5000 元。新能源纯电动汽车三电系统包括电池、 电驱动、电控，三电系统质量占整车质量的 30%左右，是整车质量最大的系统。目前对三 电系统的轻量化一般从电池壳、电机壳、电控壳铝合金应用，三电系统铝合金轻量化单车 价值量为 4000-5000 元。

无模组电池包为电池模组结构优化的主要途径，有效降低质量并提高能量密度。目前在三 元锂和磷酸铁锂的电池体系下，靠电芯提升能量密度的空间有限，而市场对能量密度提升 的需求却非常迫切。无模组电池包（CTP）通过结构优化产生，宁德时代、蜂巢、比亚迪 等纷纷推出了无模组电池包。宁德时代无模组电池包的多个单体直接分布于电池箱体中， 取消了电芯单元的壳体，并在电芯之间增加传感器，以监控是否存在挤压。该方案的体积 利用率提升了 20%，零件数量减少了 40%，电池能量密度提升了 10%-15% ，采用三元锂 电的能量密度可达 200W·h/kg 以上。比亚迪推出的刀片电池也是采用无模组方案，取消了 电池包内部的横梁、纵梁等结构，将单体电芯垂直插入电池包内，长条的单体电芯起到了 支撑和加强作用。通过刀片电池的应用，电池包的体积利用率提升了 50%，采用磷酸铁锂 的电池包能量密度提升到了 140 W·h/kg。 无模组电池包单车价值增量超 1000 元。通过无模组电池包的应用，可以大幅提升电池包的 体积利用率，体积利用率可以提升 20%-50% ，另外可以降低模组壳体的质量，从而使电 池包能量密度提升 10%-20%。电池盒单车价值量由前期的非 CTP 方案下的 2000 元左右提 升至 3000-4000 元，单车价值量增长 50%-100%。

车身结构件：大潜力轻量化赛道，一体化压铸催生空间弹性

车身结构件为大潜力轻量化赛道，为轻量化的重要对象。白车身构成 30%的整车重量和 15%-20%的成本，有较大轻量化市场空间。由于车身有强度要求、当前轻量化材料如铝合 金在价格和加工技术上有限制（全铝车身需多种连接加工工艺），现阶段的白车身主要用热 成型等超高强度钢材和轻量化工艺实现减重。具体而言，在材料上，当前白车身主流方案 是“普钢+高强度钢+热成型钢”等不同钢材复合连接，热成型钢一般用在车身前后保险杠、 AB 柱、中通道等重要安全结构件；在工艺上，主要采用热成型技术、激光拼焊、液压成型 等轻量化制造工艺，在保证安全性下实现减重。

材料上，全铝车身为发展方向，车身铝合金渗透率仍处低位，单车价值量有显著提高。根 据文灿股份公告，铝合金在燃油车/电动车车身结构件的渗透率为 3%/8%，有较大提升空间。 近年来国内车企积极探索车身轻量化技术，如采用全铝车身、碳纤维覆盖件和全铝骨架、 上钢下铝车身等，目前已有部分车型采用了全铝车身设计，如奥迪 A8、R8、劳斯莱斯幻影、 奔驰 SLS、本田 NSX、捷豹 XFL、蔚来 ES8 等。蔚来汽车的车身用铝比例高达 96.4%， 是国内首个独立研发量产的轻量化全铝车身。同时铝合金也广泛应用于车身的前地板、后 地板、左右纵梁等，铝合金车身独立部件的单车价值量合计可达 18000 元，较钢制部件的 增量为 10200 元。

结构上，车身轻量化采用多种结构优化方案，以减轻重量并提升刚度。车身结构设计在概 念设计阶段需要借助拓扑优化手段，用于确定车身主体框架设计。福特探险者通过拓扑优 化手段完成了车身的概念设计数据，通过拓扑优化和平台路径的设计，实现燃油车、燃料 电池车、插电混动车共用的柔性车身平台。也可以通过增加平衡杆、加强梁、连接支架、 环状结构等可以提升车身整体刚度，从而降低车身轻量化系数。还可以通过形状优化、尺 寸优化等手段，对车身结构进行轻量化设计，达到减重和刚度提升的目的。

工艺上，一体化压铸突破全铝车身制造工艺限制，掀起车身轻量化革命。一体化压铸是将 白车身上多个零件的复杂结构变为用压铸工艺只使用一个零件的新型制造技术。目前除外 覆盖件外，其他所有结构件和组件焊接环节通常交由零配件供应商生产，整车厂则负责将 结构件或组件与其自产的外覆盖件一起焊装为白车身。随着一体压铸技术的发展，未来整 车除外覆盖件需要冲压外，其余车身、四门、后盖结构件的冲压和焊接环节均可被压铸工 艺替代。一体化压铸目前处于行业酝酿期，由于兼具降本、轻量化以及快速提升生产效率 的优势，在特斯拉引领下行业正在掀起一体化压铸工艺革命。

一体化压铸车身结构件的单车价值量有望达到 10000 元。目前一体化压铸主要应用于后地 板、前地板等部位。随着更大吨位压铸机的问世，未来一体化压铸有望延伸到下车身总成、 上车体一体化甚至白车身的一体化大铸件。参考 2022 年文灿股份营业成本构成，我们按照 20 元/kg 的铝合金材料和 61%的材料成本占比来测算汽车一体化压铸件价格，后地板、前 地板的保守单车价格为 2000 元、2000 元，考虑到部分企业在应用 CTC 技术，将电池盖覆 盖到一体化中，所以整个车体总成单车价值量或在 10000 元以上，是汽车轻量化价值量占 比较高的部分。 综上分析，我们认为汽车轻量化零部件更有潜力的赛道为车身，主要系车身部件过去由于 连接工艺限制，铝合金渗透率不及其他部件，且一体化压铸应用加速推广后，单车价值量 有明显提升（白车身轻量化 ASP 增量在 1 万元以上，高于三电系统轻量化 ASP 增量的 4000-5000 元，以及高于轻量化底盘的 1230-1460 元），有较大的发展潜力。

跟踪革命性机遇：一体化压铸革新汽车轻量化

一体化压铸产业化短期受生产效率驱动，远期受成本驱动

一体化压铸概念出现较早，率先由特斯拉和新势力车企推广。一体化压铸概念出现较早， 2018年凯迪拉克CT6使用了较大型的铝合金压铸件，将车身零部件从 227件减少到31件， 车身骨架部件数量减少了 20%，实现减重 99 公斤。市场关注为何一体化压铸概念出现较早， 但并未由传统车企推广开来，而是由特斯拉和新势力率先落地发展，我们认为原因主要在 于：（1）充足的量产交付能力为新能源车企的发展痛点之一，一体化压铸有效加速生产节 拍、提高生产效率，且可降低汽车综合制造成本，契合新能源车企的诉求。（2）特斯拉的 引领起到了良好的头部示范效应，新势力车企跟进加速了产业进程。（3）组织架构差异是 一体化压铸能在新能源车企中快速推广的重要原因，以特斯拉与新势力为代表的新能源车 企的组织架构更为扁平高效，在一体化压铸的降本增效驱动下，新能源车企有能力与动力 革新传统、较为封闭的汽车供应链体系，推动汽车制造的工艺端与材料端的创新。

我们认为，一体化压铸提高生产效率、降低制造成本的核心优势契合新能源车的生产需求， 短期看，电车竞争趋向同质化，软件逐步成为核心竞争力，车企有动力推动一体化压铸以 实现硬件的标准生产以及车型的高效扩产迭代。往后看，随着相关产业的产能释放，一体 化压铸或释放可观规模效益，降低车企综合制造成本，降本优势或成为其远期发展驱动力。 一体化压铸显著缩短汽车生产周期并提升量产效率，弥补传统生产方式短板。我们认为传 统汽车生产方式在当前智能电动车要求提升效率、车型快速迭代的趋势下存在限制：（1） 生产周期较长。由于传统的汽车生产工艺对零部件的公差有较严格控制要求，车身结构件 一般需进行长达 6 个月的 MB1、MB2、MB3 三轮匹配才可固定生产标准。（2）仓储土地成 本较高，主要系传统汽车白车身的零部件一般可达 300-500 个，导致仓储管理成本较高。（3） 焊接环节制造成本高。传统车身制造工艺以冲压+焊接为主，焊装车间的员工人数仅次于总 装车间，且其设备数为冲压、涂装、总装三大车间总和的数十倍。（4）原材料回收率一般。 传统白车身各零件的材料种类和型号难统一，导致材料回收率仅约 70%。

一体化压铸工艺显著弥补了传统冲压+焊装工艺的短板，具备更高的生产效益。特斯拉使用 一体化压铸后交付能力得到明显提升，应用了一体压铸后底板总成的 Model Y 零件较 Model 3 减少了 79 个，焊点由 700-800 个减少至 50 个，下车体总成重量降低 30%，制造成本因 此减少 40%。同时由于应用了免热处理铝合金材料节省了热处理工艺流程，Model Y 的后 地板制造时间从 1-2 小时缩减至 3-5 分钟，整体匹配调试周期由 3 轮缩短至 1-2 轮，节省了 3-4 个月时间。据我们测算，若最终实现白车身一体化压铸，新车量产周期预计可以缩短 7-11 个月时间，考虑电池成本则可合计节省 3617 元经济成本。

一体化压铸降低综合制造成本，具有经济性。（1）在制造成本方面，若压铸零件的应用进 一步扩大，白车身全部采用一体式压铸工艺，则全铝压铸白车身的重量在 240kg 左右。根 据文灿股份数据，按铝合金供应价格 35 元/kg 计算，白车身的理论成本在 8400 元/台左右， 而同级别钢制车身的重量在 400kg，按钢材供应价格为 18 元/kg 计算，焊接制造成本在 7200 元/台左右，同时钢铝混合车身造价在 15000-20000 元/台左右，全铝焊接白车身的制造成 本在 30000 元/台左右。（2）在设备投入成本方面，按照直线折旧 10 年、残值 5%、年产量 10 万辆车计算一体式 压铸和传统冲焊工艺的设备投入，若整车全部采用一体压铸工艺，压铸机+辅机+模具的总 投资约 7.1 亿元，考虑夹具检具的费用，单车摊销成本 1836 元。而传统工艺中整车冲压工 厂需采购大型压力机组连续冲压外覆盖件，上下料环节采用自动化机器人实现，总设备投 入约 1.9 亿元（供应商冲压制造车身内部构件，一般采购小型压力机和中小型机器实现，设 备投入约 1.3 亿元）；整车焊装厂的白车身焊接线为 300 台以上的大型工业机器人多工位连 续焊接，设备投入约 1.7 亿元（供应商焊接厂主要将冲压成型的车身结构件小件焊接成组件 或分总成，设备投入约 0.3 亿元），考虑模具夹具检具的费用，单车摊销成本 1392 元。 （3）压铸件的定价模式为材料成本+加工成本。铝合金焊接工艺复杂，加工成本高，使用 一体压铸技术后，随免热材料应用以及处理工艺简化，加工成本会降低，我们假设钢制白 车身材料成本占比 70%，加工成本占比 30%，而全铝一体压铸车身加工成本降低 70%。

综上测算，钢制车身售价在 12274 元左右，全铝白车身在 11341 元左右，采用一体化压铸 计划使得整车厂白车身的综合成本减少了 8%，若再考虑到一体压铸车身可减重 160kg 提升 续航降低电池成本、工厂占地面积可减少 30%等，车厂成本可进一步降低： （1）新能源车整备质量每降低 100kg，电池容量节省近 1.1kW/h，我们以普通电车电池容 量 80kWh 为例，若采用一体压铸车身减重并保持续航里程不变，则电池容量可减少约 1.76kWh。以目前磷酸铁锂电池 pack 成本 1500 元/kWh 计算，则单车成本可降低 2640 元。 （2）根据文灿股份数据，单位产能占地面积为 3.8 ㎡/吨，单位建筑造价为 2280 元/㎡，则 使用一体化压铸可节省单车的土地成本 442 元。 综上，在不考虑材料回收率从 70%提高到 95%+的情况下，一体化压铸全铝白车身的综合 成本在 8259 元，实际可降本 33%。

一体化压铸使得车身制造精度可控，有望随智能汽车发展扩大应用。传统汽车对车身精度 的管控采用 2 毫米工程，即车身制造综合误差指数 CII 为 2 毫米，汽车车身的尺寸精度要求 达到 1 毫米公差范围内。但对于智能驾驶汽车领域，汽车需装配激光雷达、毫米波雷达等 高精度测量设备进行探测和感知路况，为了保证感知层测量的安全性，感知类测量设备对 于偏航角、俯仰角、滚转角等安装精度有较高的要求，传统的 2 毫米公差要求难以满足自 动驾驶智能设备的安装需求。反观一体化压铸零件，一方面压铸工艺的加工精度高于冲压， 一体化压铸能将车身匹配的尺寸链环缩短至两到三环，通过减少车身精度的影响因素从而 大幅提高车身精度的可控性。一方面采用一体化压铸+数控加工的方式则可将整车精度提升 至微米级别，我们看好一体化压铸随自动驾驶发展加速应用进程。

特斯拉引领、新势力跟进、传统车企着手布局，产业化进程快速推进

特斯拉引领一体化压铸潮流，处于产业领先地位。一体化压铸车身是较理想的汽车轻量化 技术路径，由于压铸件体积越大工艺壁垒越高、前期资金投入更大、需要全产业链配合， 因此直到 2020 年 9 月特斯拉通过自研突破一体压铸技术、在 Model Y 应用一体化压铸后 地板开启先河后，各新能源车企跟进布局，一体化压铸发展的确定性得以逐渐明朗。 材料、设备、工艺逐个突破，分部位实现下车体一体化压铸。从特斯拉的产业化进程来看， 其对一体化压铸布局从材料端出发，先实现技术和材料的专利突破，再引入大吨位压铸设 备做好产能准备，继而针对下车体分部位布局一体化压铸，逐步实现白车身的一体化铸造。 2H19-2H20 特斯拉先后公布专利“汽车车架的多向车身一体成型铸造机和相关铸造方法” 专利以及免热处理铝合金专利，并着手布局大吨位压铸机的引入，为实现一体化压铸产业 化做好材料工艺和产能准备。后特斯拉再从后底板出发，逐步向下车体其他部件渗透一体 化压铸应用。2020 年 9 月特斯拉宣布计划在 Model Y 的后底板应用一体化压铸工艺，和 Model 3 相比，特斯拉将该区域的 70 个零件精简为 1 个零件。2022 年 4 月，特斯拉在德 州奥斯汀工厂生产的 Model Y 成功将前后地板由 171 个零部件简化为 2 个零部件，减少了 超过 1600 个焊点，一体化压铸产业化进程成功拓展至前地板。同时特斯拉将一体化压铸工 艺从 Model Y 延伸至皮卡 Cybertruck 上，根据媒体 tesmanian，特斯拉美国德州工厂用于 生产 Cybertruck 的一体化压铸设备 Giga Press 在 2023 年 1 月已开始安装，预计 2023 年 中期试生产、年底实现量产交付。

用 CTC 技术将电池包集成到下车体总成，形成车身与三电结合的新型一体化压铸工艺。针 对三电系统较传统汽车额外增加的重量，特斯拉将电池包上盖和汽车中地板合二为一进行 一体化压铸以实现减重。特斯拉 Model Y4680 的 CTC 版本计划用 2-3 个大型压铸件替换由 370 个零件组成的下车体总成，从而可实现减重 10%，续航里程增加 14%的轻量化效果。

各方积极推进一体化压铸产业化进程，发展方向的可预见性逐渐明朗。从产业进度来看， 目前产业由特斯拉引领发展，新势力车企蔚小理加速布局，赛力斯、小米、高合跟进，国 际品牌车企如沃尔沃、大众、奔驰、福特等以及自主品牌如长城、长安、一汽、吉利、东 风等开始加码。具体而言，考虑到特斯拉 Model Y 前地板 2023 年良率爬坡、Cybertruck 计划应用前后地板；蔚来 ET5 已运用一体化后地板、改款 ES8 或用一体化提升集成度；小 鹏 G6 搭载扶摇架构亮相 2023 年上海车展，采用前后一体化压铸车身结构；理想新纯电平 台及新车型或采用一体化压铸；奇瑞、长安、一汽等传统车企均有不同程度规划布局。考 虑各主机厂引入大吨位压铸设备以及车型计划上市的时间，我们认为 2024 年或为一体化压 铸车型的上市高潮。

政策定调发展方向，看好一体化压铸产业化节奏加快，带动单车价值量增加。2023 年工业 和信息化部、国家发改委、生态环境部在《关于推动铸造和锻压行业高质量发展的指导意 见》中明确，到 2025 年包括一体化压铸、轻质高强合金轻量化在内的先进铸造锻压工艺技 术实现产业化应用，重点领域高端铸件、锻件产品取得突破，到 2035 年行业总体水平进入 国际先进行列。我们认为一体化压铸行业趋势明确，从特斯拉最早应用一体化压铸后地板 于 Model Y 车型开始，近两年国内新势力车厂快速跟进，随后部分传统车企也进行不同程 度的布局或规划，叠加政策定调了发展方向，看好一体化压铸产业化节奏不断提速。往后 看，随着集成大件减少冲压、焊接工艺、零部件逐渐大型化，我们预计 2025 年前产业可逐 步完成后地板、前机舱、前地板一体化压铸，单车价值量有望随之增加。同时随技术成熟 及成本平衡，我们认为未来一体化压铸有望下探至 A00 级车型，进一步打开行业空间。

一体化压铸有望带动铝铸件可观增长，预计 21-25 年产业空间 CAGR 达 104%

一体化压铸有望带动铝铸件使用量的大幅增长。据国际铝协估计，2020 年我国纯电车单车 用铝量为 173kg，而工信部发布的《节能与新能源汽车技术路线图》规划 2025 年、2030 年单车用铝量应分别超过 250kg、350kg，单车用铝仍有较大提升空间。我们认为，随着产 业进程推进，一体化压铸有望带动铝铸件使用量的大幅增长。Model Y 后车身底板一体化 铝合金铸件重约 66Kg，较尺寸更小的 Model 3 减重约 10-20Kg。未来整个下车体总成一体 化压铸后，铝合金压铸件的用量将更大。目前欧洲乘用车和北美轻型车铝合金铸件的单车 用量分别为 116.0Kg 和 135.6Kg，单车用铝量分别为 179.2Kg 和 208.2Kg，简单以后底板 带来的 66Kg 铝合金增量计算，仅后底板一体化铸件一项将使铝合金压铸件单车用量增长 49%-57%左右，单车用铝量增加 37%-61%。

材料+设备+模具+工艺四竞争壁垒缺一不可，压铸环节构成核心 know-how

从产业链构成来看，一体化压铸产业链条相对较简单，上游由免热处理铝合金材料厂商、 压铸机和压铸模具厂商组成，中游为第三方压铸厂和自建压铸件产线的主机厂，下游为外 购压铸件的主机厂。当前跟进特斯拉一体化压铸布局的主机厂一般有两种商业模式，一种 是购置压铸岛产线自制，另一种是和第三方压铸厂合作，我们认为，随着行业需求增加， 部分整车厂或将自购压铸机试生产，更多压铸厂商或购入大吨位压铸机跟进布局一体化压 铸，从而逐步扩大产业规模。具体到产业链环节的投资机会，我们认为压铸环节的产业空 间增速相对较快且压铸工艺环节直接影响产品良率，构成产业核心 know-how，或有更大 的投资前景。

我们认为一体化压铸产业壁垒在于材料、设备、模具、工艺，具体而言：

1、材料端：免热合金技术与专利壁垒高，有望强者恒强

免热铝合金兼顾机械性能与性价比优势，或成为一体铸造件的刚需材料。传统车身压铸结 构件应用较为成熟的铝合金材料为 AISi10MnMg 合金，其铸造过程需热处理来提高机械性 能，而热处理会导致压铸件变形和表面起泡，尤其是对于大型压铸件和一体化压铸件来说， 热处理提高了零部件的矫正难度和铸件报废率，并延长整个工艺流程。出于经济性考虑， 我们认为 AISi10MnMg 合金不适用于一体化压铸件。相比之下，免热处理铝合金材料不需 要进行热处理即可达到要求的机械性能，具有较高的性价比和良品率，且可缩短工艺流程， 为一体化压铸的理想材料。

材料配方和专利为免热处理铝合金的核心竞争壁垒，构筑产业有较高的客户粘性和进入门 槛。免热处理铝合金的设计思路是以铝为基础金属元素，控制硅、镁、铁、铜、锰、锌等 元素的含量和配比关系，不同合金元素的加入会直接影响铝合金的机械性能。对于一体化 压铸件来说，铝合金的机械性能要求更高，复杂的材料配方大幅提升了厂商进入一体化压 铸市场的技术门槛，已掌握合金原料配方和专利的企业更具优势。同时材料的专利会锁定 铝合金材料配方，包括重要元素的种类和含量，也为材料厂商的重要竞争点。 我们认为配方和专利构筑了材料端产业的较高进入壁垒，免热处理铝合金是一体化压铸的 重要环节，涉及零件、模具设计以及后续工艺优化等环节，为避免专利纠纷，整车厂一般 会指定材料厂商，并更倾向于选择有专利保护的厂商，因此材料专利一般为主机厂与材料 厂商合作的前提。同时已授权专利厂商会对新进入者形成较大阻碍，后来者即使在现有专 利基础上进行元素微调也可能属于专利侵权。

2、设备端：压铸厂商的竞争要素在于锁模力+定制开发+资金

特斯拉一体化压铸件带领压铸机行业实现大型化突破。我们认为设备端的竞争壁垒在于：

（1）高技术门槛。一体化压铸件对压铸设备的锁模力提出更高的新要求，由于压铸机的锁 模单元需要提供足够的锁模力以确保合金溶液注入模具时模具不被撑开，因此越大型的压 铸机要求越大的锁模力。特斯拉布局一体化压铸之前，业内压铸机最大锁模力在 4400 吨， 而压铸机的锁模力每提升 500 吨一般需要 1-2 年，我们认为锁模力为产业的重要竞争壁垒， 有较大吨位的压铸机厂商更有先发优势。同时，由于一体化压铸件为多个零部件压铸而成， 降低了汽车零部件的通用性，压铸设备需主机厂与压铸商定制开发，如特斯拉与全球知名 压铸厂商 IDRA Group 合作开发大型一体化压铸机 Giga Press。我们认为，压铸设备的高 度定制化属性使得产业有较高的定制开发技术壁垒。

（2）高资金储备要求。主机厂布局一体化压铸需设立压铸岛，其由压铸机、模具、其他周 边配合设备构成，具有较高的价值量，同时由于一体化压铸技术对压铸机性能要求较高， 有较高的研发成本，根据力劲集团，其研发大吨位压铸设备的设备投入约 8000 万元。我们 认为，资本能力为压铸设备产业的重要竞争壁垒，且要求厂商有能力规模化生产以分摊较 高投资成本。

3、模具端：产业链关键壁垒环节，可靠性直接影响产品良率，有较高的生产壁垒

压铸模具的可靠性对一体化压铸良品率影响至关重要，有较高的技术难度。压铸技术是一 种通过将铝液在高速高压下射入紧缩的模具空腔内结晶凝固的方法来生产铝合金件的工艺。 压铸工程中模具的可靠性对于压铸件的良品率至关重要，具体而言，压铸模具的质量决定 了铸件的形状和尺寸公差级别，浇注系统决定了金属液的填充情况，而模具的强度限制则 决定了最大压射比压等。随着压铸模具的不断升级，模具的制造难度也在逐渐增加。模具 的精度越高，就需要更复杂的热平衡设计、更高难度的机械加工和更多的脱模设计考虑因 素，技术难度也就越大。

模具环节定制化水平高，模具厂商与 Tier1 合作共进，目前一体化压铸件良品率参差不齐， 头部模具厂有望强者恒强。由于当前超大型模具技术壁垒较高，较少模具厂商具有超大型 一体化模具生产能力，近乎所有 Tier1 厂商采用外购模具模式，因此当前模具市场呈现高端 缺乏、低端竞争激烈的格局，同时大型一体模具市场的集中度更高，目前我国中高端模具 厂商主要有赛维达、广东型腔、臻至等，旭升股份从模具起家，也具有模具设计能力，在 2022 年 10 月战略投资科佳模架后，模具设计能跟市面上的大型压铸机的吨位进行匹配。 我们认为，一体化压铸件需要设备、模具、材料等产业配合，要求极强的产业 know-how 积累，其中模具结构复杂、大型化生产能力稀缺、且具有强定制化水平，大型压铸模具市 场有更强的竞争壁垒，当前模具厂商与 Tier1 合作为主要商业模式，头部有望受益产业链扩 张，得以迅速成长。

4、制造端：工艺直接影响产品良率，构成产业核心 know-how

压铸工艺直接决定良品率和产量，构成压铸厂核心竞争壁垒。我们认为压铸工艺是压铸厂 的核心竞争壁垒，其融合了免热处理铝合金、大型压铸模具、大吨位压铸机三个关键产业 环节，同时调整到最优压铸工艺参数是保证产品良率和发挥产线最大产能利用率的关键， 需要综合考验厂商的加工工艺水平和长期积累的行业 know-how。同时，一体化压铸件尺寸 大、结构复杂，需要成熟的超高真空压铸工艺替代普通的高压压铸工艺，目前仅有少数头 部压铸厂对于超高真空压铸工艺有一定积累，但由于一体化压铸过程面临更复杂多变的操 作环境，对于调整到最优的工艺参数仍需要厂商有较深的 know-how 积累。

软件能力或有力补充压铸厂的一体化压铸工艺 know-how。我们认为，实际压铸过程面临 复杂多变的作业环境，模拟仿真分析或有效补充第三方压铸厂的工艺 know-how 能力。压 铸前进行的仿真模拟分析可充分预测压铸过程中可能发生的缺陷，并对工艺设计做出相应 改良措施，有望提高产品良品率、加快生产节拍。我们认为，一体化压铸产业方兴未艾， 压铸厂对大型一体化压铸件的工艺积累尚且不足，往后看，具备强大软件分析能力的压铸 厂可结合模拟仿真结果与实际工艺经验，有望快速补充行业 know-how 短板，调整到相对 最优的工艺参数。

严选赛道优质股：优选高景气细分赛道与极致成本管理标的

基于前文分析，我们系统梳理了汽车轻量化赛道的投资机会，我们认为，以 铝合金为代表的材料轻量化为当前汽车轻量化的主流路径，目前在车身结构、底盘系统、 新能源三电系统上加速应用，带动产业空间向上，其中我们尤为注重一体压铸对汽车轻量 化工艺的革新，从而解除了铝合金轻量化材料应用的限制，有望带动汽车铝合金用量再上 台阶。

我们区别于市场的观点在于：市场对汽车轻量化演进趋势和节奏存在认知差： （1）市场担忧一体化压铸件有产能过剩风险，行业景气度或受影响。我们根据目前第三方 压铸厂商布局的大吨位压机数量估算产业产能，截止 2023 年 4 月市场第三方压铸厂商合计 已安装和规划的 6000T 以上大吨位压铸机共 79 台，中性正常经营假设下，我们测算 2025 年行业产能距离市场需求仍有缺口，说明市场仍处于供不应求状态，行业景气度无需担忧。 （2）市场担忧在一体压铸趋势加速发展后，第三方压铸厂面临转型阵痛风险。我们认为未 来尾部压铸厂面临较大业绩压力，头部压铸厂业绩表现兼具基本盘业务的稳定性和新业务 的成长性，行业或呈现三阶段演绎。我们认为在一体压铸渗透的一阶导阶段，重点把握绑 定核心大客户车型的厂商，主要考察行业景气度和厂商的利润天花板；在一体压铸渗透的 二阶导阶段，核心需挖掘成本管控优秀、利润下限更高的头部企业：

a）0-20%快速渗透期，一体化压铸件为销量较好的爆款新车型应用（我们认为销量 10 万 辆以上车型应用一体化压铸的经济性较强），该新业务有较强业绩兑现性，而一体压铸属于 纯增量市场，原车型仍使用传统铝合金部件，该阶段二者预计不会出现跷跷板效应。同时 我们认为随着下游市场竞争愈发激烈，马太效应加强、尾部车型出清，中小压铸厂有更大 业绩压力，而配套主流主机厂和爆款车型的头部压铸厂或将受益下游市场集中度提高，在 基本盘业务业绩稳定发展时也有能力获得一体化压铸新订单，业绩兑现预期性较强。 b）20%-50%边际渗透放缓期，中小压铸厂一方面面临旧车型淘汰，一方面因资金技术缺 陷难以切入一体压铸，逐步出清市场，头部压铸厂或将进入供给宽松、以价换量阶段，该 阶段或更考验厂商的成本管控能力。 c）50%至更高渗透期，头部厂商格局基本稳定，随着量增释放更大利润空间。

行业解构：重资产+重资金+大宗材料占比重，跟踪利润弹性空间尤为重要

我们选取 A 股相关的轻量化标的爱柯迪、广东鸿图、旭升集团、文灿股份作为本章研究对 象，以上公司专注汽车轻量化部件生产，且均在轻量化的重要赛道铝压铸部件有较深布局， 适合作为轻量化行业的研究样本。

轻量化赛道公司呈现显著的重资产、重资金、低周转、利润波动大的特征： （1）重资产：由于轻量化赛道公司一般需要较重的生产设备和厂房布置，其固定资产在总 资产占比较高，22 年样本公司的平均固定资产占比为 31%；同时近年来保持较大的固定资 产投入，资本开支持续扩大，22 年样本公司的在建工程在总资产的比重为 6%，每年折旧 摊销占收入的比重在 10%左右，行业公司的固定资产周转率普遍水平一般，在 1.5-2.5 次。

（2）重资金：轻量化赛道公司呈现出显著的重资金特征，一方面公司近年因下游需求较高、 产能扩张较快，有较高的资本开支，样本公司构建固定资产相关的现金流出 19-22 年的平 均 CAGR 达到 31%，一般有较高的资金需求，同时由于重资产、低周转、高资本开支，公 司一般有较大的资金需求，铝压铸企业发行可转债、定增募资扩产的频率也较高，同时公 司 22 年的平均资产负债率为 47%。一方面汽车轻量化产品一般采取成本加成定价模式，产 品价格与利润空间与上游原材料紧密相关（以文灿为例，2022 年直接材料占单位成本的 61%、制造费用占 30%），尤其是近年来关键原材料铝锭的价格较高，对公司的资金能力提 出一定要求。

（3）盈利波动较大：从 ROE/ROIC/毛利率/净利率的表现来看，轻量化公司的盈利能力波 动较大，一方面是来自上游铝材料的价格波动影响大，一方面是由于公司固定资产占比高， 折旧摊销费用较多，同时为重资产、低周转行业，利润端有较大弹性。

利润解构：利润上限看客户定点，利润弹性看成本管理

汽车轻量化部件一般是成本加成定价模式，我们认为公司尤其是铝压铸赛道相关的利润上 限取决于客户定点，产品的单车价值量与客户定点车型的销量影响公司的利润天花板；而 利润弹性空间取决于公司的成本管理能力，由于轻量化赛道的重资产、低周转、大宗材料 占比较高，更是考验公司压缩成本费用端的能力，其中产能利用率、良率、费用控制或为 释放规模效益的关键要素。 从行业典型公司的规模效应来看，经我们测算，2022 年爱柯迪/广东鸿图/旭升集团/文灿股 份 的固 定成 本在总 成本的 占比为 21%/17%/13%/18%， 可 变 成本 在收入的 占比 为 64%/76%/71%/75%，我们以2022年的收入为锚，假设营收增速为 5%/8%/11%/14%/17%， 测算爱柯迪在营收增速为 17%时的经营利润率及相关改善幅度更高，我们认为主要系公司 的产品主要为利润率更高的中小件，其他公司近年来朝中大件发展的趋势明显。

良率和产能利用率为公司实现规模效益的关键要素。以压铸头部文灿股份的经营情况为例， 根据我们测算，当文灿股份的产能利用率为 80%时，良率达到 60%以上才可实现盈亏平衡， 良率达到 70%以上才可实现内部收益率为正；当文灿股份的良率为 80%时，其产能利用率 保持在 70%以上即可实现盈利。

良率或成为压铸厂商决胜的关键要素。据我们对文灿股份经营情况的测算结果，提高产品 良率对提升公司经营利润率和净利率的效果更大，我们认为良率或成为第三方压铸厂商决 胜的关键要素，主要系提高产品良率具有更高的技术壁垒和工艺 know-how 积累，提高良 率的难度和壁垒高于提高产能利用率，或成为第三方压铸厂商拉开竞争差距、铸就竞争壁 垒的关键点。同时，产品高良率可帮助厂商拿到更多车企的订单，也可帮助厂商提高生产 节拍、降低生产损失，从而提高经营效益率和内部收益率。

趋势研判：一体化压铸产能供不应求，把握高景气和业绩兑现强两种投资思路

一体化压铸为本轮轻量化赛道行情的主导者，市场关注当前一体化压铸产业是否存在产能 过剩问题，我们根据第三方压铸厂商布局的大吨位压机数量估算产业产能，考虑一体压铸 领军者特斯拉为自制，我们假设第三方压铸厂商的市占率在 50%，50%为整车厂自制，计 算全行业的产能。根据车身一体化压铸件的需求量，可测算出当前产能是否有过剩。 大型一体化结构件产品需要使用相对应的大吨位高压压铸设备，生产车身结构件一体化压 铸的产能由大吨位的压铸机决定。具体而言，全车体结构件压铸需 3 台 8000 吨级压铸机， 4 个侧车门结构件压铸需 4000 吨级压铸机，尺寸较大的尾门需 6000 吨压铸机。此外在一 体化压铸座椅架构件上，2 个前座、后排单座的靠背和底座分别需 3000 吨和 2000 吨压铸 机，后排双连座椅靠背和底座需 2 台 4000 吨压铸机生产。

据我们统计，截止 2023 年 4 月，市场第三方压铸厂商合计已安装和规划的 6000T 以上大 吨位压铸机共 79 台。中性情景下，我们假设 2025 年以上压铸机全部实现安装进场和生产 调试完成，5000 吨以上超大型压机单次工作循环在 180s 左右。若按每天生产 20 小时、 一年工作 300 天计算，则单台压铸机产能在 12 万件/年，考虑到压铸机的产能利用率在 80%-90%之间，我们假设压铸机的产能为 10 万件/年，1 个铸件平均 50kg，则 79 台大吨 位压铸机会产生 39.5 万吨一体化压铸铝合金产量，按照压铸厂商 50%的市占率、80%的产 能利用率来算，2025 年行业产量在 63 万吨，距离市场需求仍有一定距离，我们认为当前 产业没有出现产能过剩问题。同时我们分别测算了悲观假设和乐观假设下的市场缺口，市场均未出现产能过剩情况。

基于上文分析，我们认为汽车轻量化赛道尤其一体化压铸标的能否获得超额收益主要取决于：

（1）公司具有高利润天花板：重在考察公司客户定点的量价关系变化，加大客户开拓力度、 获得爆款车型定点利于公司在高固定资产投入、高折旧摊销压力下打开收入空间、垫厚利 润空间，主要考验公司的行业资源积累以及产能和技术储备能力，能否快速响应客户需求， 并及时跟紧行业新变化。

（2）公司具有高利润弹性空间：重在考察公司的产品良率、内部成本控制能力、产能利用 率。我们认为，具有上下游产业布局能力的公司可有效降低制造成本，如自有上游材料专 利、把握中游核心环节如模具生产等，同时，良率为影响公司释放利润弹性的关键要素， 提高良率的核心在于公司的工艺 know-how 积累、对压铸环节的工艺理解，有较多产业沉 淀和先入局者或将更为受益。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。「链接」