精密压铸产品行业发展基本情况

精密压铸产品行业发展基本情况全球压铸行业发展概况压铸是高效率的金属成形技术之一，至今约有170余年的历史，压铸技术经历了不断的改革、演进与创新，显现出突飞猛进的势头。近年来，随着全球经济的发展，汽车、通信基础设备、机电、家用电器、医疗设备等众多领域对精密压铸件的需求稳步增长。从全球范围而言，压铸行业是充分竞争的行业。发达国家的压铸企业经营历史长，专业化程度较高，单个企业的规模较大，市场集中度较高。国际上具有代表性的压铸件生产企业主要有墨西哥的尼玛克（Nemak）、日本的利优比集团（RyobiLtd）和阿雷斯提集团（AhrestyCorporation）、瑞士的乔治费歇尔（GeorgFischer）、德国的皮尔博格（Pierburg）等。上述压铸生产企业在技术水平、装备和客户资源上具备领先优势，一般以生产汽车、通信和航空等领域高质量和高附加值的压铸件为主，在技术与生产规模上领先于国内大多数压铸件生产企业。一体化压铸上游壁垒较强，中游先行者先发优势明显压铸企业及整车厂纷纷采购上游设备及材料，一体化压铸产业链逐步扩大一体化压铸产业链较长，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产线的整车厂，下游直接对接主机厂。跟进特斯拉一体化压铸技术的主机厂一般有两种模式，一种是购置压铸岛、设计产线自己生产，另一种是和铸造厂合作。随着行业需求迸发，较多压铸甚至冲压企业购入大型压铸机布局一体化压铸，部分整车厂自购压铸机进行试生产，产业链逐步扩大。受上游设备材料，以及中游压铸工艺等多方面技术限制，一体化压铸大型结构件产品的良率提升难度较大。一体化压铸件相比普通压铸件体积更大、形状更复杂，需采用超大型压铸机、定制化模具、免热处理铝合金材料，同时在生产中需对真空环境、压射、冷却等环节严格把控，全流程品控与稳定性要求较高的knowhow，具有较高的技术壁垒。传统压铸工艺中，需要使用到热处理来提高零部件的力学性能、耐腐蚀性能等。加热冷却过程中产生的热胀冷缩效应易带来零部件的形变误差并产生气孔，大型薄壁化压铸结构件后续整形难度以及报废率大幅提升，需承担较大的成本风险。因此，免热处理铝合金成为一体化压铸最佳的材料。材料在模具中的流动对免热合金延展率要求较高，目前免热合金研发及量产以海外企业为主，国内加速技术突破，立中集团已实现批量供货。一体化压铸对压铸机的锁模力、模板尺寸、压射量、压射压力以及速度控制等有更高要求，大吨位压铸机设备是实现一体化压铸的关键。大型汽车结构件的特征决定了其生产工艺为真空压铸，真空技术需要利用大吨位压铸机高速高压推动铝汤完成充型，一般要求压铸机具有大吨位和合模力、高压射重复性（CPK大于1．66）、短的填允时间、高的压射速度（10m/s）、合模和压射端的稳定和牢固设计等特点，以保障一次性压铸成型结构件的强度和量产效率。大型压铸机还需要在快速的大规模生产过程中保持高良率，实现生产部件的一致性和稳定性，压射过程中的压力及速度控制较为关键，需要较高的know-how。一体化压铸的大尺寸、高密封性、定制化、流动性等特点对模具提出了较高的要求。一体化压铸的零件，结构复杂、制造费用高、准备周期长，压铸模具设计难度较大，设计关键点主要在于1）浇注系统设计，保证良好的充型顺序和流态；2）排气与密封性设计，保证真空性，减少气泡；3）热平衡，保障冷却均匀等。目前，一体压铸的压铸模具主要有两种设计模式，最常见的是由专业模具商设计，设计期间专业模具商将与压铸厂、整车厂深入沟通需求，如广州型腔、赛维达；另一种是压铸厂商自有模具厂进行设计，如文灿雄邦。超大型压铸模具具有较高的壁垒，目前可供应的模具厂商较为稀缺。压铸工艺效率高，但易产生气泡。传统的压铸工艺由四个步骤组成，包括模具准备、填充、注射以及落砂，使液态金属在加压条件下注入模具，模具可以重复利用。压铸将液态金属浇注到模具中成型，效率高且适用于复杂结构零件，但容易产生气泡。一体化压铸过程中出现的气泡易导致压铸件塑性低、强度降低、抗冲击性下降等，降低良率，因此要求压铸环境为30mbar以下的超高真空。真空压铸通过抽取压铸模具型腔内的气体使得：1）气孔率大大降低；2）铸件硬度高，微观组织细小，从而保障压铸件力学性能。利用真空压铸技术，气泡在热处理过程中引起的气泡缺陷问题可得到控制。真空压铸技术分为普通真空压铸（100-250mbar）、高真空压铸（50-100mbar）、超真空压铸（<50mbar）。真空压铸通常包括铝材熔融、浇注、型腔真空排气、压射、冷却、成型脱模、去毛刺、喷涂、模具清理、合模等多个步骤，其中真空排气、压射、冷却是压铸工艺的关键。为了保证一体化压铸产品大规模生产过程中的高良品率﹑铸件一致性与稳定性，必须精准控制铝液充型温度、压铸速度和压力，维持模具温度场的稳定，避免凝固过程中发生变形等缺陷。除排气、压射外，模具温度控制及冷却过程对产品定型、力学性能平衡、降低次品率较为关键，要求严格的工艺规章和深度的经验累积，一体化压铸先发优势明显。进入压铸行业的主要壁垒（一）镁合金压铸生产技术壁垒由于镁具有非常活泼的化学性质，在生产过程中产生的镁的粉尘、碎屑、轻薄料如遇明火容易引起燃烧、爆炸事故，因此，镁合金压铸企业的安全生产是基础。镁合金压铸生产的安全与防护措施涉及镁合金熔炼、压铸、后道处理、精加工等生产工序以及对应粉尘、碎屑、轻薄料的储存和处理，对企业的安全生产技术、安全生产管理工作、操作人员专业性以及生产设备质量均提出较高要求。行业新进入者往往需要在镁合金压铸安全生产方面付出一定的试错成本，安全生产构成镁合金压铸生产的主要障碍之一。由于镁合金与铝合金在材料物理性质上的差异，镁合金压铸工艺设计在填充速度、温度控制、油路设计、防止缩孔、防止形变等方面与铝合金不尽相同。因此，在镁合金压铸生产工艺方面的深度理解与经验积累也构成行业新进入者的主要障碍。（二）压铸行业技术研发壁垒随着全球汽车产业链专业化分工日益明显，汽车零部件各级配套供应商相互介入研发已成为行业发展趋势。上游汽车零部件供应商需要在下游客户提出产品需求的基础上综合考量产品质量稳定性、生产效率、成本控制等因素进行产品研发，并根据客户反馈意见不断对产品设计进行调整。这种上下游同步研发模式对汽车零部件供应商的自主研发、持续创新及快速反应能力提出较高要求，行业新进入者受制于初期技术实力不足，产品开发能力较低，短期内很难具有较强的竞争力。（三）压铸行业质量体系认证壁垒压铸行业新竞争者要成为合格的汽车零部件供应商，首先需要通过IATF16949质量体系认证。IATF16949技术规范符合全球汽车行业中现用的汽车质量体系要求，更注重于缺陷防范、减少在汽车零部件供应链中容易产生的质量波动和浪费。目前，国内外各大整车厂商均已要求其供应商进行IATF16949认证，确保各供应商具有高质量的运行业绩。（四）压铸行业合格供应商评审壁垒全球汽车零部件采购商在选择上游供应商过程中，往往建立一套严格的供应商评审标准。除IATF16949质量体系认证审核，行业新竞争者仍需要通过下游客户的合格供应商评审，评审内容主要涵盖质量控制能力、生产组织能力、企业管理能力、市场应变能力等，对供应商的技术水平、生产流程、质量控制、设备状况等方面提出严格要求。经过多次审查、检验后，供应商与客户达成初步合作意向。在初步合作阶段，供应商根据客户个性化的产品需求进行产品研发以及小批量试制，待产品质量稳定并经客户验收合格后，供应商才进入其正式供应商名录，相关产品才可以进入量产阶段。因此，一旦确立合作关系，汽车零部件供应商与客户之间较易形成长期稳定的战略合作伙伴关系，相比于行业新进入者，具有较明显的先发优势及客户资源优势。（五）压铸行业管理水平壁垒随着汽车零部件市场的竞争加剧，汽车零部件采购商对交货周期、产品质量等方面提出日益严格的要求，同时由于汽车零部件多为非标产品且种类繁多，生产管理难度较大，均对汽车零部件供应商的精细化管理水平提出较高要求。企业只有在长期经营中不断积累管理经验、努力提高管理水平，才能形成相适宜的系统化管理模式，为客户提供质量稳定、交付及时的产品。行业新进入者在管理经验上存在不足，难以在短时间内突破。（六）压铸行业资金壁垒压铸行业属于资金密集型行业。模具生产设备、熔炼设备、压铸设备、精加工设备、精密检测设备购置费用高昂。相关设备的先进性、稳定性、自动化程度对产品结构的精细程度、产品质量的稳定性、产品生产的高效性产生直接影响。在合格供应商评审中，设备质量为一条重要的评审标准。因此，行业新进入者需要投入大量资金购买高端设备，资金规模是行业进入的主要壁垒之一。压铸行业发展概述压铸是压力铸造的简称，是指将熔融合金在高压、高速条件下填充模具型腔，并在高压下冷却成型的铸造方法，是铸造工艺中应用最广、发展速度最快的金属热加工成形工艺方法之一。作为一种切削较少、接近无切削的凝固成型的金属热加工技术，压铸适应了现代制造业中产品复杂化、精密化、轻量化、节能化、绿色化的要求，高效率的生产特点使压铸技术尤其适用于企业大批量生产零部件。随着压铸技术的不断发展，精密压铸产品以其壁薄、形状复杂、尺寸精细、表面光滑等特点受到众多制造企业的青睐。压铸技术起始于19世纪，初始应用于印刷工业。20世纪初，汽车工业崛起，美国富兰克林（H．HFranklin）于1904年首次采用压铸技术生产了汽车上的连杆支承架，开创了压铸件应用于汽车工业的先河，成为压铸发展史上一个重要转折点，自此汽车工业逐步替代印刷工业在压铸行业的地位，成为压铸件应用最大的行业。自20世纪中期至后期，压铸技术经历了不断的改革、演进与创新，显现出突飞猛进的势头。中国压铸行业的发展约始于20世纪40年代中后期，于20世纪90年代进入蓬勃发展阶段。随着中国汽车工业进入高速增长期，汽车产量增幅令世人瞩目，中国压铸件产量与其同样保持着较高的增长。目前，为汽车工业配套仍然是压铸行业的主要任务，压铸行业的发展与汽车销量息息相关。2016年、2017年我国压铸件总产量分别为451万吨、479万吨，同比增长22．7%、6．2%；2018-2019年受经济下行影响，我国汽车销量分别同比下降2．76%、8．23%，我国压铸件总产量同比下降1．5%、4．9%；2020年我国汽车销量下滑1．78%，但受新能源汽车产销量增长对压铸行业的促进，我国压铸件总产量同比增长3%。新能源渗透率提升拉动铝合金铸件市场规模快速增长假设用铝单价不变，结合汽车销量测算，得到2025年国内汽车用铝量有望达653万吨，汽车铝合金市场规模有望达2610亿元，较2021年增长67%，新能源渗透率提升拉动铝合金市场规模快速增长。整车制造分为冲压、焊装、涂装、总装四大工艺，白车身（整个轿车零部件的安装载体，是汽车的基本骨架，其生产成本约占整车的45%~65%）由车身结构件和覆盖件（四门两盖等）焊接而成，通常包含400~600个具有复杂型面的冲压件4500~5500个焊点。轻量化提升铝合金用量，顺应趋势，铝合金压铸件尺寸越做越大。但由于铝合金具有热膨胀系数较高、熔点低、易氧化等特点，采用传统冲焊工艺存在的热输入过大引起的变形、气孔、焊接接头系数低等问题被放大，旧工艺下铝合金成本高效率低，一体化压铸应时而生。一体化压铸将大型结构件中原本需要组装的多个独立的零件重新设计，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，大幅减少冲压及焊接流程，优化了结构件性能，有望加快铝合金渗透。压铸行业产业链一体化压铸技术是压铸技术的新变革，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，与传统压铸产品功能保持一致。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。一体化压铸产业链的上游主要为材料供应商和设备制造商，其中，免热材料供应企业有立中集团、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。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睐，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。压铸行业发展面临的机遇和挑战（一）压铸行业发展面临的机遇1、压铸行业产业政策的大力支持为贯彻落实国家十三五规划纲要和《中国制造2025》，工信部联合国家发改委、科技部、财政部研究编制了《新材料产业发展指南》，该指南指出要推进包括镁合金等先进金属材料在内的基础材料的工业转型升级；2020年工信部制定《镁行业规范条件》《铝行业规范条件》，进一步加快镁、铝产业转型升级，推进镁行业供给侧结构性改革，促进行业技术进步。上游原材料的转型升级将推动镁合金、铝合金加工件的发展。以镁合金铝合金为原材料的压铸企业，直接受到国家相关政策的支持及鼓励。2019年10月，国家发改委修订发布了《产业结构调整指导目录（2019年本）》（以下简称《目录》）。在鼓励类有色金属项目中，《目录》将高性能镁合金及其制品首次列入新材料产业，对高性能镁合金及其制品作出了明确的政策导向，鼓励多样化镁合金材料开发及其铸造、挤压、轧制、锻造等加工制造，培育新材料产业链；在鼓励类汽车项目中，《目录》将镁合金铝合金列入轻量化材料应用领域予以鼓励，明确了镁合金、铝合金在汽车轻量化中的重要作用和发展潜力。由于汽车行业是压铸行业的主要下游行业，以汽车零部件为主的压铸企业同样享受汽车行业支持性政策的红利。《汽车产业中长期发展规划》《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》《中国制造2025》等诸多政策分别提出加快镁合金在汽车行业的应用；以扩大服务消费为重点带动消费结构升级，稳步促进汽车等大宗消费；将节能与新能源汽车列为大力推动的重点领域。在政策引导下，汽车行业的健康发展将增加对压铸行业的市场需求。2、汽车轻量化促进压铸行业的发展镁合金铝合金是主要汽车轻量化材料，其在汽车行业的发展潜力不仅来源于汽车行业的平稳发展，还受益于节能环保对汽车轻量化的迫切需求。目前，由于节能、环保、性能的需要，汽车轻量化已经成为世界汽车主要发展方向之一，而日益严格的节能减排标准以及新能源汽车的大力推广使得汽车行业对轻量化材料的需求更加迫切，镁合金、铝合金汽车零部件的市场渗透率越来越高，市场空间有望持续快速增长。3、产业链专业化分工促进压铸行业研发技术的提升在全球经济一体化的背景下，国外整车厂商及汽车零部件供应商为降低生产成本纷纷采用零部件全球采购战略，压铸行业由发达国家向新兴国家或地区转移速度加快。国内以汽车零部件为主的压铸企业在此影响下，其经营规模和利润水平均实现迅速提升。与此同时，整车厂商为提升市场竞争力，将业务重点放在新车型的研发和投入上，并选择与零部件供应商形成长期稳定的战略合作伙伴关系，汽车零部件压铸企业得以深度参与到压铸产品的设计与研发，而不仅仅采用单纯的来图加工模式。在为客户创造更多技术研发价值的过程中