一直以來,很多人使用“長尾”一詞,來解釋亞馬遜等電子商務(wù)的商業(yè)模式。也就是日后大名鼎鼎的“長尾理論”。
所謂長尾,通俗的講,就是互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用催生的銷售渠道拓展,位于細(xì)長的尾巴末端的小眾商品,也可以匯聚成龐大的市場規(guī)模。
進(jìn)入成長期的新能源汽車,每一輛車上的重要零部件,在龐大的C端市場,都會形成一個(gè)不小的蛋糕。
每一個(gè)成功男人的背后,都會站著一位默默付出的女人。
而每一個(gè)成功的新能源汽車背后,都會有一個(gè)火里滾三回,容器里壓三回的壓鑄環(huán)節(jié)。
本期就和大家聊聊新能源汽車?yán)?,流淌著汗水默默無聞?wù)摺獕鸿T產(chǎn)業(yè)。
No.1 汽車工業(yè)中的鐵匠
01 金屬加工的藝術(shù)
但凡是金屬制品,需要造出各種形狀,一般都會用到幾種工藝:
鑄造:將金屬溶液直接注入鑄模具,形成一定形狀的金屬成型工藝。比如我國夏商周時(shí)期搞出來的青銅大鼎。當(dāng)然,鑄造的質(zhì)量要稍微差一點(diǎn)。
鍛造:一個(gè)工件,經(jīng)過敲擊捶打,或者其他壓力沖擊等方式,獲得一定形狀,并且擁有更好強(qiáng)度的加工工藝。這樣得到的產(chǎn)品,性能和強(qiáng)度上都強(qiáng)于鑄造件。
比如我們熟知的打鐵,就是典型的鍛造工藝。
沖壓:就是將一個(gè)金屬工件,放于沖壓機(jī)下,沖壓機(jī)上裝有模具,用沖頭沖出模具中設(shè)計(jì)好的產(chǎn)品。
簡單地說,沖壓就是把冷的金屬材料用機(jī)器壓成型,比如日常的不銹鋼餐盤。
這種工藝是近現(xiàn)代大工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)物,標(biāo)準(zhǔn)化、效率高、質(zhì)量好。
壓鑄的工藝,是鑄造和沖壓的結(jié)合體。
將融化的金屬液體注入一個(gè)模具當(dāng)中,再使用外界的壓力壓實(shí)一下,就可以得到想要的形狀。
如果是溶液自然流入鑄模,可能鑄件會產(chǎn)生氣孔的缺陷,所以用一定的壓力注射熔體,這樣的話,會相應(yīng)減少缺陷。
壓鑄工藝的一般流程
同樣是玩鐵的,技術(shù)的不同,對應(yīng)的應(yīng)用也是不同的。
由于壓鑄工藝可以塑造構(gòu)成復(fù)雜的形狀,也足夠結(jié)實(shí),所以在精密零部件加工上,特別是鋁合金加工上應(yīng)用較為廣泛。
無論是誕生的時(shí)間還是應(yīng)用的程度,壓鑄工藝并不是一個(gè)新鮮的東西。很多需要一定形狀的工業(yè)品都會用到壓鑄工藝。
現(xiàn)代化大生產(chǎn),還有一種金屬玩法是車床切削。特別是數(shù)控機(jī)床的誕生,可以造出各種形狀的工件,但往往適用于一些較為精密的小個(gè)頭工件上。
02 汽車部件的加工路線
要想把一堆堆的鋼鐵或者合金變成一輛汽車,使用最多的就是前面提到的幾種工藝,其中,最為常用三種技術(shù):沖壓、鑄造、焊接。
通過沖壓和鑄造得到各種零部件,再把零件焊接在一塊,涂上既美觀又能防銹的涂裝,之后把車身、底盤和內(nèi)飾等部分像拼積木一般組裝到一起。
特別是焊接環(huán)節(jié),不同材質(zhì)、不同形狀的部件要組成車的“骨架”,需要1500個(gè)到6000個(gè)焊點(diǎn)。當(dāng)然,都是采用大量工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行。
經(jīng)過上面幾種工藝的合成,就形成了一輛車的基本架構(gòu),主要是由前后梁、立柱等構(gòu)成的“四梁六柱”。
汽車車身結(jié)構(gòu)圖
市面上的主流車廠為了節(jié)約成本,超高強(qiáng)度鋼材的部分只有兩側(cè)和前部,其他部分多是根據(jù)需求選擇更經(jīng)濟(jì)的材料,這就導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重追尾時(shí),“受害車”往往比肇事車輛傷得重。
可以看出,一個(gè)汽車車身的生產(chǎn)過程,是由多個(gè)部件焊接而成。在這些零部件當(dāng)中,使用壓鑄技術(shù)完成的一些高精密部件,呈現(xiàn)出“小而散”的產(chǎn)業(yè)格局。
No.2 特斯拉的攪局
2020年,在特斯拉的超級工廠中,多臺印有IDRA(意德拉)標(biāo)志的壓鑄機(jī)出現(xiàn)在生產(chǎn)線上。
這是一個(gè)長19.5米、高5.3米,足足有一個(gè)籃球場大小的巨型機(jī)器,總重量更是高達(dá)400噸,相當(dāng)于20架F22戰(zhàn)斗機(jī)的常規(guī)重量。用于一體鑄造Model Y車身的6000噸超級壓鑄機(jī)。
特斯拉車間一體化壓鑄機(jī)
圖片來源:網(wǎng)易新聞
正是這個(gè)巨型一體化壓鑄機(jī)的使用,讓馬斯克得意的對外宣稱:Model Y的后地板制造成本足足下降了近40%。
在這個(gè)部位上,普通車企需要70個(gè)零件沖壓+焊接需要2小時(shí)以上,到了特斯拉這里,只需要兩套模具,壓鑄2個(gè)零件,全程兩分鐘搞定。
而這臺巨型壓鑄機(jī)制造商的控股公司——力勁科技(00558)。因?yàn)榕c特斯拉的合作,也讓它的股價(jià)在一年內(nèi)暴漲了20倍。
暴漲的背后,是大家對一體化壓鑄催生新賽道的無限期望。
至于是不是新賽道,需要了解兩個(gè)基本問題:傳統(tǒng)汽車工業(yè)為什么不使用一體化壓鑄?一體化壓鑄為什么活躍在當(dāng)下?
01 傳統(tǒng)汽車制造為什么不使用一體化壓鑄?
既然一體壓鑄的優(yōu)點(diǎn)這么突出,那為什么之前大家都不用呢?就特斯拉的工程師聰明?還是之前的技術(shù)水平達(dá)不到?
其中的根本原因在于,在工藝日臻成熟的汽車制造領(lǐng)域,存在著一個(gè)不可能三角問題。
汽車制造的不可能三角
圖片來源:君臨
也就是說,大部分的汽車廠商在生產(chǎn)效率、成本和質(zhì)量三個(gè)方面上,很難同時(shí)做到最優(yōu)。
大部分車企遵循的制造邏輯是:以質(zhì)量為綱,追求生產(chǎn)效率,通過控制成本以實(shí)現(xiàn)利益最大化。
壓鑄雖然是一體成型,聽起來似乎強(qiáng)度更大,實(shí)際上過程控制更難,不及冷沖壓來得成熟。
另外,壓鑄工藝,是將金屬液融化加壓噴射注入模具,不得不考慮熱脹冷縮等導(dǎo)致變形的因素。并且不合理的溫度變化過程還可能影響零件強(qiáng)度一致性。
關(guān)鍵問題在于,成熟的上游——鋼廠,成熟的工藝——沖壓+焊接,如果改變,整個(gè)產(chǎn)業(yè)都要有新的配套和摸索的過程。
所以長期以來,對于BBA(奔馳、寶馬、奧迪)來說,車型眾多,價(jià)格體系穩(wěn)定,采取沖壓和焊接,以及供應(yīng)商提供零部件方式,經(jīng)濟(jì)性上更高。
正因?yàn)槿绱?,采用鑄造方式的零件,往往都用在了只考慮強(qiáng)度的場景,比如發(fā)動機(jī)缸體、轉(zhuǎn)向節(jié)等大塊坨坨上。
02 一體化壓鑄為什么登上熱搜?
特斯拉的存在,無論對于傳統(tǒng)汽車還是新能源汽車來說,都是一條鮮活亂蹦的鯰魚。
說來有趣,前面提到的那臺巨型壓鑄機(jī),來自于一輛玩具小汽車,它本是馬斯克書桌上的模型。
某一天發(fā)呆中的馬斯克忽然靈光一閃,如果把鑄造玩具汽車的機(jī)器無限放大,那么特斯拉的下一輛是否也可以一體成型?于是乎,馬斯克立刻就給IDRA下單。
在特斯拉全球四大工廠中,6000噸級別的一體化壓鑄機(jī),上海和柏林工廠分別擁有三臺,加州工廠和德州工廠各一臺。
這些設(shè)備的布局,也被媒體解讀為特斯拉會像造玩具一樣,一次性整體壓鑄一輛汽車。
實(shí)際上,馬斯克采用一體化壓鑄機(jī)生產(chǎn)的部件是汽車的后地板,并不是整個(gè)車身。
具體位置在后排座椅下面,也就是后排乘客的屁股下面。
它的作用是什么呢,根據(jù)字面意思,地板地板,用來容納和放置的,并不是主要參與結(jié)構(gòu)安全的部分。
特斯拉后地板一體壓鑄結(jié)構(gòu)圖
圖片來源:特斯拉
在前面提到過,汽車制造工藝當(dāng)中,從鋼材到?jīng)_壓焊接,都形成了一套極為成熟的產(chǎn)業(yè)流程。由于不可能三角的存在,壓鑄一直沒有在大件上應(yīng)用。
而作為需要精打細(xì)算,將每個(gè)毛孔里的成本都壓縮到最低的新能源汽車廠商,在后地板這個(gè)不需要承擔(dān)太大質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的部位,進(jìn)行一體化壓鑄,既可以降低成本,又可以提高效率。
總體上來說,這是特斯拉在其他大件上試圖一體化壓鑄的一個(gè)嘗試。
盡管是嘗試,已經(jīng)有一種顛覆傳統(tǒng)汽車制造工藝的氣勢。
不出意外的話,特斯拉的最終目標(biāo),就是像造玩具一樣造車。壓一個(gè)車頭,壓一個(gè)車位,然后焊接在底盤上,鋪上電池直接搞定。
一個(gè)一體化壓鑄機(jī),幾套模具,三下壓出一臺車。
No.3 老產(chǎn)業(yè)的新賽道
由于燃油車的車身結(jié)構(gòu)件起支撐、抗沖擊的作用,質(zhì)量直接關(guān)系到車身承載能力。因此,結(jié)構(gòu)件對強(qiáng)度、延伸率和可焊接性能都有較高的要求。
傳統(tǒng)低壓、重力壓鑄和普通真空壓鑄都很難滿足該類部件的性能要求,這是阻礙車身結(jié)構(gòu)件鋁合金滲透率提升的主要因素。
但新能源汽車時(shí)代的到來,在三個(gè)維度上會加速一體化壓鑄的普及度。
01 輕量化
汽車電動化加速,純電動車由于攜帶較大的電池包,導(dǎo)致汽車自重(整備質(zhì)量)大幅提升,整備質(zhì)量高成為制約電動車提升續(xù)航里程的重要因素。
從主銷電動車看,低配的 B 級純電動汽車整備質(zhì)量約在1900kg-2000kg之間,而同級別燃油車的整備質(zhì)量約為1400kg-1500kg,平均重約500kg。
部分新能源汽車與燃油車重量比較
數(shù)據(jù)來源:懂車帝
一輛新能源汽車的主要重量占比來自于電池包,續(xù)航里程需求催生車身輕量化。而輕量化路線一般是在材料、設(shè)計(jì)、工藝三個(gè)方面進(jìn)行平衡。
我國汽車輕量化路徑
圖片來源:中國汽車工程協(xié)會
與燃油車相比,電動車在車身、底盤結(jié)構(gòu)件上更加積極采用鋁合金壓鑄件。隨著高真空壓鑄工藝、大噸位一體化壓鑄機(jī)的發(fā)展,鋁合金壓鑄的結(jié)構(gòu)件將會更加普及。
02 新結(jié)構(gòu)
新能源汽車特別是純電動車型,沒有了發(fā)動機(jī)和變速箱以及其他核心部件,結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變化。但也誕生一些新的零部件。
例如用于電池包殼體的大型薄壁鋁合金件,對壓鑄工藝要求較高,需要一次性較大規(guī)模的模具和大噸位壓鑄機(jī)投入。
鋰電池一體化壓鑄殼體
圖片來源:文燦股份招股說明書
又比如電驅(qū)動殼體的設(shè)計(jì)。純電動汽車不同于傳統(tǒng)燃油車,電池+電機(jī)取代發(fā)動機(jī)成為汽車的動力輸出系統(tǒng)。電驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)歷了獨(dú)立式、二合一、三合一和多合一的發(fā)展階段。
而集成了更多功能的電機(jī)殼體,也將從獨(dú)立式走向集成式設(shè)計(jì):減速器、電機(jī)和電控三大件殼體一體化,都要求一體化壓鑄工藝。
03 高效率
一體化壓鑄車身是輕量化技術(shù)的升級,取代之前鋼制的眾多車身結(jié)構(gòu)件和底盤件,使得車身結(jié)構(gòu)大幅簡化。
在輕量化的同時(shí),實(shí)現(xiàn)汽車組裝效率大幅提升。Model 3 的后車身結(jié)構(gòu)從70個(gè)部件變?yōu)?Model Y 的 2個(gè)部件,最終將變?yōu)?1 個(gè)部件。
在特斯拉的超級工廠內(nèi),6000噸級別的大型一體化壓鑄機(jī),按照單次循環(huán)180秒來算,每天工作20個(gè)小時(shí),則單臺壓鑄機(jī)的產(chǎn)能是12萬件每年。要知道,整個(gè)2019年,特斯拉的交付量也就36萬量。
No.4 國產(chǎn)壓鑄的崛起之路
國內(nèi)鋁合金壓鑄企業(yè)以二級供應(yīng)商,中小件產(chǎn)品居多,大致分為三類:
第一類:整車企業(yè)旗下的鋁合金壓鑄廠,如長城汽車旗下的精工汽車壓鑄分公司,比亞迪旗下弗迪動力的精工中心,這類企業(yè)目前主要配套母公司。
第二類:國內(nèi)主機(jī)廠與外資壓鑄公司成立的合資公司, 如上汽華域皮爾博格有色零部件(上海)有限公司,配套上汽大眾、一汽大眾 及上汽通用。
第三類:數(shù)量眾多的第三方鋁合金壓鑄供應(yīng)商,如上市公司文燦股份、廣東鴻圖、愛柯迪等。配套采埃孚、博世、法雷奧、威伯科等變速箱、剎車、轉(zhuǎn)向等系統(tǒng)供應(yīng)商。
而一體化壓鑄的新變化,也在慢慢改變著產(chǎn)業(yè)格局。
01 本土企業(yè)的三次躍升
2003年,寧波的旭升股分為了進(jìn)入特斯拉供應(yīng)鏈,就采用了鋰電池外殼一次壓鑄成型工藝,成為了特斯拉十年的供應(yīng)商。
在旭升股分的招股說明書當(dāng)中,用了將近萬字來闡述這一過程的實(shí)現(xiàn)??梢姶斯に嚨闹匾浴?/p>
在此后的幾年時(shí)間當(dāng)中,旭升股分陸續(xù)為Model S以及ModelY的電機(jī)軀殼供貨,做到了同步研發(fā)。
旭升股份部分產(chǎn)品
合作初期,旭升股分在一輛Model車型上賺取高達(dá)4000元的收入,毛利率更是高達(dá)40%。
暴利的背后,反映的是依靠廉價(jià)制造成本,參與國際巨頭產(chǎn)業(yè)分工的傳統(tǒng)商業(yè)模式。
使用一體化壓鑄工藝,參與國際巨頭的小型零部件供應(yīng),是本土壓鑄產(chǎn)業(yè)嶄露頭角的第一階段。
國內(nèi)壓鑄行業(yè)的第二次升級體現(xiàn)在上游設(shè)備上。正如文章開頭所說的重達(dá)400噸的一體化壓鑄機(jī)。
這個(gè)巨型一體化壓鑄機(jī)制造商原本是意大利的一家企業(yè),早在40年代就在國際上以高質(zhì)量壓鑄機(jī)而出名。
2008年金融危機(jī),力勁科技趁勢拿下了這家企業(yè),完成了對大型壓鑄機(jī)制造的壟斷,更是創(chuàng)下了6000噸級的世界記錄。
就在大家吹捧特斯拉一體化壓鑄工藝的同時(shí),文燦股份也悄悄的進(jìn)軍大噸位壓鑄行業(yè)。
今年5月份,一口氣與力勁科技簽下了7套大型壓鑄設(shè)備,包括兩套6000噸、三套4500噸、一套3500噸、一套2800噸.
這就意味著,擁有了大型壓鑄設(shè)備的文燦股份,將有能力對整車的車身進(jìn)行一體化壓鑄,6000噸設(shè)備可以一次壓出來一個(gè)車門,其他噸位的壓鑄車座。
這樣一來,長期充當(dāng)小而散的二三級零部件供應(yīng)商們,有望憑借著車身大件的一次成型壓鑄,晉升一級供應(yīng)商,成為一個(gè)小型的“富士康”。
02 投資的核心邏輯
對國內(nèi)壓鑄產(chǎn)業(yè)的崛起進(jìn)行回溯,主線是:為整車頭部企業(yè)打工——參與整車結(jié)構(gòu)的同步研發(fā)——自購設(shè)備輸出制造方案。
燃油車時(shí)代,不同車系對應(yīng)不同零部件配套模式,如日韓系供應(yīng)鏈相對封閉,多采用其參股或控股的零部件企業(yè),歐美系供應(yīng)鏈相對開放。
整車廠在采購零部件時(shí),通常又以車型招標(biāo)。這些特點(diǎn)都決定了國內(nèi)汽車零部件市場的高度碎片化。
而進(jìn)入到新能源汽車發(fā)展時(shí)代,依托本土產(chǎn)業(yè)配套,有望實(shí)現(xiàn)角色替代。
如果未來10年,一體壓鑄車體的滲透可以達(dá)到90%的話,那么,2030年全球車身+車門結(jié)構(gòu)件的大型壓鑄機(jī)及系統(tǒng)總投資約1700億,壓鑄模具總投資360億元,未來10年行業(yè)CAGR達(dá)到60%。
至于諸如文燦股份這樣的車身大件供應(yīng)商市場空間,顛覆傳統(tǒng)的沖壓焊接,想象力還是有的。
目前,國內(nèi)主要的上市公司有力勁科技、廣東鴻圖、派生科技、旭升股份、愛柯迪和文燦股份。依次在細(xì)分領(lǐng)域快馬加鞭的搶占份額。
從產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)的角度看,可以從下面幾個(gè)維度來跟蹤:
首先,看上游壓鑄機(jī)。
自2021年起2000噸以上大型壓鑄機(jī)將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長或?qū)⒐┎粦?yīng)求。全球壓鑄機(jī)龍頭力勁科技和國內(nèi)壓鑄機(jī)第二名的伊之密是值得關(guān)注的。
其次,看中游制造商。
由于壓鑄行業(yè)的重資產(chǎn)門檻,在材料、產(chǎn)品、模具、工藝上較為領(lǐng)先的文燦股份實(shí)現(xiàn)二級供應(yīng)商到一級供應(yīng)商的角色升級,是有可能的。
今年8月份,文燦與力勁科技的9000T超級智能壓鑄單元簽約,成為全球最大噸位的智能化壓鑄單元,已經(jīng)高于特斯拉的8000T 鑄造機(jī)。
這也意味著文燦股份在大型一體化車身技術(shù)方面將繼續(xù)引領(lǐng)行業(yè)的發(fā)展。
另外,立志要打一場鑄造產(chǎn)業(yè)翻身仗的本土企業(yè)們,專注高壓鑄鋁工藝的旭升股份,以及雨刮器等小型工件龍頭愛柯迪、廣東鴻圖都在整軍備戰(zhàn)。
由此一來,一場由特斯拉充當(dāng)先鋒,力勁科技提供軍火,文燦科技、旭升股分、愛柯迪任攻堅(jiān)大將的鑄造行業(yè)之戰(zhàn)已經(jīng)拉開。
當(dāng)然,從目前來看,國內(nèi)的汽車行業(yè)鋁合金結(jié)構(gòu)件品類多,產(chǎn)品各具特點(diǎn),鋁合金壓鑄行業(yè)呈現(xiàn)分散發(fā)展格局。
如果隨著新能源汽車輕量化的應(yīng)用,全面采用一體鑄造技術(shù),能減少30%的工廠用地,還能降低40%的車身大型部件制造成本。
壓鑄這個(gè)傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè),重新賦予新賽道的活力實(shí)現(xiàn)快速增長,已經(jīng)曙光初現(xiàn)。
本文編選自“君臨財(cái)富”,智通財(cái)經(jīng)編輯:玉景。