知情郎·眼｜侃透公司專利事兒

眾所周知，特斯拉帶火了一體化壓鑄概念。

讓這個在傳統(tǒng)汽車制造工藝中的難以發(fā)光發(fā)熱的技術(shù)理念成了當(dāng)下純電主流。

簡單點(diǎn)說，一體化壓鑄是將傳統(tǒng)的“沖壓＋焊接“簡化為一步的過程，簡稱，車身部件的鑄鋁化及集成化。

工藝特點(diǎn)：通過大噸位壓鑄機(jī)制造大型鋁制零部件，主要指汽車車身結(jié)構(gòu)件一體化加工，將原本設(shè)計(jì)中多個單獨(dú)、分散的小件經(jīng)過重新設(shè)計(jì)高度集成，再利用壓鑄機(jī)進(jìn)行一次成型壓鑄成完整大零件（省略焊接及組裝流程）。

如今所有的新能源車整機(jī)廠都在搞輕量化的一體化壓鑄技術(shù)，恨不得把整個車身和地盤都一體化了。

不少行內(nèi)人吐糟，搞得傳統(tǒng)沖壓焊裝工藝都快失業(yè)了，以后汽車專業(yè)焊接工都不需要了，好集體轉(zhuǎn)行了。

有專家舉例吐槽道，一體化壓鑄最主要的優(yōu)勢是減少零件數(shù)量，在車身設(shè)計(jì)、制造、采購、人力等環(huán)節(jié)做了減法。比如，后底板這款部件，原先沖壓焊接的話，需要70多個零部件、70多副模具，假設(shè)一位工程師管理7個零件，那就需要至少10位工程師，這也意味著更多的采購人員等。而把這些零件集成為一個大部件，就做到了減少零件數(shù)量和成本。一體化壓鑄的第二項(xiàng)優(yōu)勢就是由于大組件的出現(xiàn)，使得整個車身系統(tǒng)組裝的流程也得以簡化。比如，原本零件需要很多焊點(diǎn)，大鑄件減少了焊點(diǎn)，焊裝車間的總體投入都會相應(yīng)地減少。

估計(jì)特斯拉的一體化壓鑄技術(shù)對日本汽車產(chǎn)業(yè)造成了萬噸暴擊，人家每一次技術(shù)迭代升級，都減少了傳統(tǒng)汽車零部件的依賴度，這么下去，日系汽車龐大的零部件供應(yīng)商都要遭到毀滅性打擊了。

以后汽車零部件廠商去哪混？

唉，蒼天饒過誰？

日本汽車業(yè)當(dāng)年搞死了沒啥競爭力的美國本土企業(yè)，如今搞死日本汽車產(chǎn)業(yè)的是美國企業(yè)特斯拉！

一體化壓鑄這概念（同花順 886000）之前在資本市場也遭到熱捧，指數(shù)漲的飛起，直接爆拉一副泡沫盛世的狀態(tài)，最近倒跌回原形。

今天，綜合方正證券、東北證券 關(guān)于一體化壓鑄的行研報(bào)告，聊聊一體化壓鑄工藝。

另外，插一句，馬斯克厲害的地方是，他想的很多，也做了很多，關(guān)鍵做的比想的深。

學(xué)馬斯克吐糟：玩權(quán)力的好好捏泥巴玩權(quán)力就好了，非得擠進(jìn)來聊產(chǎn)品工藝，

大家戲路混法不同，何必非得搞一塊互相扯皮浪費(fèi)時光。

01 一體化壓鑄

電動汽車時代開啟以來，特斯拉一直都是最具代表性的變革者。

在電動汽車制造領(lǐng)域，特斯拉推出了多項(xiàng)引領(lǐng)行業(yè)潮流的新技術(shù)，如4680電池、CTC技術(shù)以及一體化壓鑄技術(shù)。

這三項(xiàng)技術(shù)，都在一定程度上引領(lǐng)了電動汽車行業(yè)的發(fā)展方向。

基于電池模組和材料的創(chuàng)新、將動力電池集成至底盤的技術(shù)已經(jīng)屢見不鮮，相關(guān)技術(shù)車型已經(jīng)量產(chǎn)上市。而一體化壓鑄技術(shù)，目前僅有特斯拉Model Y一款車型應(yīng)用，但是這一技術(shù)儼然已經(jīng)成為電動車企們新的發(fā)展方向。

說起來，壓鑄并不是一項(xiàng)新的技術(shù)。

隨著汽車輕量化趨勢帶來鋁合金的廣泛應(yīng)用，壓鑄鋁合金目前被廣泛應(yīng)用于汽車制造行業(yè)中。

根據(jù)天風(fēng)證券研報(bào)，目前壓鑄鋁合金制品在汽車用鋁中約占54％～70％。利用鋁合金壓鑄較大型的零部件也在汽車上也早有先例，如2018年上市的凱迪拉克CT6使用較大型的壓鑄鋁合金零件，將車身零件從227件減少為31件。

而特斯拉一體化壓鑄最主要的變革在于，使用特制的免熱處理鋁合金材料，利用超高壓的壓鑄機(jī)將多個汽車鋁合金零部件一次成型，減少汽車所需零部件數(shù)量以及相應(yīng)的焊接工序。

相比于傳統(tǒng)沖壓＋機(jī)器人焊接的生產(chǎn)工序，一體化壓鑄具有輕量化、降本增效和提高零件強(qiáng)度等顯著優(yōu)點(diǎn)。

特斯拉于2019年提出一體化壓鑄技術(shù)。

2020年，特斯拉開始與壓鑄設(shè)備生產(chǎn)商意德拉合作，采用6000噸級壓鑄單元Giga Press來完成一體化壓鑄。而在此之前，特斯拉已經(jīng)完成了免熱處理鋁合金材料的研發(fā)，這種材料能夠解決一體化鋁合金材料高溫?zé)崽幚砗笞冃蔚戎T多問題。

在2020年9月的特斯拉電池日上，馬斯克宣布Model Y將采用一體化壓鑄后地板總成，可將下車體總成重量降低30％，制造成本因此下降40％。

時至今日，特斯拉一體化壓鑄后地板總成已經(jīng)應(yīng)用于Model Y車型之上。

在特斯拉引領(lǐng)之下，國內(nèi)外造車新勢力和傳統(tǒng)車企紛紛積極布局一體化壓鑄技術(shù)，一體化壓鑄技術(shù)迎來爆發(fā)節(jié)點(diǎn)。

特斯拉領(lǐng)先一體化壓鑄布局，首先開發(fā)用于一體化壓鑄的鋁合金配方， 之后發(fā)布一體化壓鑄白車身的專利、安裝第一臺大型壓鑄機(jī)、電池日宣布整個下車體的壓鑄計(jì)劃，最后實(shí)現(xiàn)后地板量產(chǎn)。

根據(jù)特斯拉 2022 年一季報(bào)，奧斯汀工廠生產(chǎn)的 Model Y 后地板僅需 1 個零部件，且進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了車身前部前縱梁位置的一體化壓鑄，Model Y 前后車身零部件數(shù)量相比 Model 3 的 171 個減少到 2 個，焊點(diǎn)／焊縫數(shù)量減少超 1600 個。

國內(nèi)車企都學(xué)特斯拉的套路，按部就班改進(jìn)自己的一體化壓鑄工藝。

02 一體化壓鑄的優(yōu)缺點(diǎn)

任何工藝都有優(yōu)缺點(diǎn)。

一體化壓鑄讓車身變輕提高續(xù)航能力、降低零部件購買成本、簡化制造工藝、減少焊接成本等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)自然也很明顯。

劣勢一：維修成本高。倘若車輛受損需要更換零部件，傳統(tǒng)方式僅需更換一小塊沖撞部位的零部件，而一體化壓鑄需整體更換 零部件，維修成本相對較高。

劣勢二：產(chǎn)線工藝調(diào)整大。一體化壓鑄是新興工藝，需對原本的廠房做出重大調(diào)整，如縮減沖壓、焊接工藝設(shè)備，增設(shè)大型一體化壓鑄 機(jī)和大型模具等。同時，一體化壓鑄目前處于發(fā)展初期，工藝一直在迭代。一體化壓鑄的部件相比普通壓鑄件體積更大、形狀更復(fù)雜，對于壓鑄工藝也提出了更高的要求。

劣勢三：投入成本高。一體化壓鑄需要超大噸位的大型壓鑄機(jī)（6000T以上）和大型模具，而大型壓鑄機(jī)和大型模具的采購價格往往極其高，使得投入成本很大。所以新能源車虧起來無止境！

這項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用也伴隨著一定爭議。

其中，最具爭議性的即是：車企通過一體化壓鑄技術(shù)降低了生產(chǎn)成本，但是消費(fèi)者卻因?yàn)橐惑w化壓鑄件帶來的維修難度提升面臨著更高的維修費(fèi)用和保險費(fèi)用。這在一定程度上意味著，車企的成本轉(zhuǎn)嫁到了消費(fèi)者身上。

03 國內(nèi)大廠的一體化壓鑄進(jìn)度

一體化壓鑄市場形成了“上游設(shè)備、材料供應(yīng)商—中游壓鑄件生產(chǎn)商—下游整車廠” 的產(chǎn)業(yè)鏈。

據(jù)券商研報(bào)分析，大型壓鑄設(shè)備研發(fā)制造難度大，市場上僅少數(shù)企業(yè)實(shí)現(xiàn)了高噸位壓鑄機(jī)的突破。

力勁科技位于行業(yè)龍頭，實(shí)現(xiàn)特斯拉6000T壓鑄設(shè)備的交付，還將大型壓鑄單元的應(yīng)用領(lǐng)域拓展至9000T。

布勒公司在大型壓鑄機(jī)領(lǐng)域也具備雄厚的技術(shù)儲備，旗下產(chǎn)品型號Carat 920的壓鑄機(jī)實(shí)現(xiàn)了 92000kN（換算約9388T）鎖模力的突破。

國產(chǎn)企業(yè)中，伊之密、海天金屬等在大型壓鑄機(jī)領(lǐng)域也有所進(jìn)展，其中伊之密7000T壓鑄機(jī)完成裝配、9000T壓鑄機(jī)完成研發(fā)，海天金屬8800T壓鑄機(jī)完成交付。

免熱處理材料對鑄件力學(xué)性能和生產(chǎn)良率有重要意義，一體化壓鑄玩家積極布局免熱處理材料。

材料供應(yīng)商如立中集團(tuán)、美鋁 Alcoa、帥翼馳（主要是引進(jìn)美鋁的專利 技術(shù)）、德國萊茵等均有免熱處理材料產(chǎn)品并開始投產(chǎn)，整車廠中特斯拉首先實(shí)現(xiàn)了免熱處理材料在一體化壓鑄領(lǐng)域的量產(chǎn)，蔚來、沃爾沃等也各自開發(fā)出了免熱處理材料，華人運(yùn)通與上海交大合作研發(fā)了超大鑄件用低碳鋁合金材料。

國內(nèi)汽車行業(yè)鋁壓鑄件供應(yīng)商主要包括文燦股份、愛柯迪、 旭升股份、廣東鴻圖、拓普集團(tuán)、泉峰汽車等。

車企方面，特斯拉率先實(shí)現(xiàn)一體化壓鑄零部件的量產(chǎn)交付，由最初的兩片式后地板 發(fā)展到目前的單片式后地板及一體化前縱梁，蔚來 ET5 的后底板也采用了一體化壓鑄工藝。

其他新勢力如小鵬、高合以及傳統(tǒng)車企如沃爾沃、大眾也隨之推進(jìn)一體化 壓鑄的布局，其中小鵬、沃爾沃、大眾等計(jì)劃在工廠引入一體化產(chǎn)線進(jìn)行自制。

另外，采用電池－底盤一體化的車企也有望采取一體化壓鑄的方式進(jìn)行生產(chǎn)，可以看標(biāo)桿企業(yè)比亞迪的動向。

04 從專利維度看特斯拉的一體化技術(shù)

標(biāo)志性專利：鋁合金配方—免熱鋁合金

特斯拉于2019年1月8日發(fā)布專利“CN112567059－ Aluminum alloys for die casting”（用于壓鑄的鋁合金），描述了一種高性能壓鑄鋁合金，其中鋁合金的特征在于：具有高屈服強(qiáng)度和高導(dǎo)電性，并且在壓鑄時還具有高流動性和低熱裂敏感性。

工藝提升：傳統(tǒng)鋁合金或其它金屬／合金通常必須通過熱處理過程來提升機(jī)械性能， 免熱鋁合金無需進(jìn)行熱處理就可以達(dá)到相同的效果，因此避免了大型壓鑄件在熱處理過程中易出現(xiàn)的變形或產(chǎn)生表面缺陷的問 題，大幅度降低產(chǎn)生廢品的風(fēng)險，提高良品率。

標(biāo)志性專利：白車一體化鑄造

2018年，特斯拉公布名為“汽車車架的多向車身一體成型鑄造機(jī)和相關(guān)鑄造方法”（Multi－Directional Unibody Casting Machine for a Vehicle Frame and Associated Methods）的專利，提出了一種可以在一臺機(jī)器上完成絕大部分車架的鑄造工 作的鑄造技術(shù)和鑄造機(jī)器專利。

專利中表明：“根據(jù)目前車架配置的多向壓鑄機(jī)包括一個具有車輛覆蓋件的模具，以及幾個可以相對于覆蓋件模具平移的凸壓模具。此類凸壓模具會分別移動至鑄造機(jī)中央的鑄造區(qū)，負(fù)責(zé)不同部件的鑄造，在一臺機(jī)器上 完成絕大多數(shù)的車架鑄造工作�！�

工藝提升：這是馬斯克式的技術(shù)邏輯，一臺鑄造機(jī)搞定所有車輛部件。捏泥巴一樣造車，很不現(xiàn)實(shí)是吧？

標(biāo)志性專利：下車體一體化壓鑄

2022年，特斯拉發(fā)布名為 “WO2022031991－Integrated energy absorbing castings”的專利，將下車體的一體化壓鑄分為四個部分：1．前一體化壓鑄 總成；2．乘員艙一體化壓鑄總成；3．電池CTC一體化總成；4．后一體化壓鑄總成。

05 何時全身一體化

方正證券還做了個簡單有預(yù)測，馬斯克何時實(shí)現(xiàn)他理想中的全車體白身一體化：

后地板：特斯拉已實(shí)現(xiàn)一體化壓鑄后地板的量產(chǎn)，2021年銷售的20萬輛Model Y后地板均使用一體化壓鑄。

前機(jī)艙：2021年5月Axel Truck表明前艙試驗(yàn)已完成，合理預(yù)計(jì)2022－2023年量產(chǎn)，2024年正式投放車型。

中地板（CTC電池包上蓋）：2020年9月馬斯克在電池日提出中地板＋CTC電池上蓋的一體化壓鑄計(jì)劃并預(yù)計(jì)2022年用于柏林 工廠的Model Y上。我們預(yù)計(jì)量產(chǎn)還需2－3年時間，預(yù)計(jì)2024－2025年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

下車體總成：預(yù)計(jì)2025－2027年實(shí)現(xiàn)。

白車身：預(yù)計(jì)需要5－8年時間，2027－2030年能夠?qū)崿F(xiàn)整個白車身的一體化壓鑄。

知情郎看了這個預(yù)測后，覺得挺靠譜，如果工藝迭代的夠快，馬斯克也許真能捏泥巴般能在10年內(nèi)做到整車一體化作業(yè)。

06特斯拉獨(dú)家壓鑄鋁合金專利

鋁合金車身的制造工藝復(fù)雜度遠(yuǎn)超鋼制車身。

若采用鋁合金替代鋼材，白車身通�？山抵�1／3左右。以奧迪A8為例，因采用全鋁車身，白車身重量僅為215kg。

但鋁金屬導(dǎo)熱系數(shù)大，易造成焊縫性能下降、合金表面氧化層污染電極的問題，并且鋁的熱膨脹系數(shù)高易導(dǎo)致零件變形大。仍以奧迪A8為例，其車身制造需要包括MIG焊、遠(yuǎn)程激光焊等在內(nèi)的14種連接工藝，工藝復(fù)雜度遠(yuǎn)高于以電阻焊為主的鋼制白車身。

像特斯拉這樣大范圍在鋁合金車身使用壓鑄工藝的車很少見，對工藝要求很高，在德高行全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫中，以鋁合金、一體化壓鑄為關(guān)鍵詞，檢索特斯拉的專利，有13件相關(guān)專利。

在全球范圍，類似專利總量極少。

可以說，特斯拉的獨(dú)家技術(shù)到目前為止，跟隨者們依舊未吃透。

10件特斯拉申請的鋁合金、一體化壓鑄相關(guān)專利，如下：

【轉(zhuǎn)載請注明德高行·知情郎】

       原文標(biāo)題 : 專利解讀特斯拉帶火的一體化壓鑄技術(shù)牛在哪！日系汽車零部件廠商要集體失業(yè)了？