新能源汽车动力总成零部件行业市场现状调查及投资策略

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1、新能源汽车动力总成零部件行业市场现状调查及投资策略一、 我国压铸行业发展概况我国的压铸生产始于20世纪40年代末。进入21世纪以来,随着国民经济的高速发展,我国汽车工业进入高速增长期,为汽车工业配套成为压铸行业的主要任务,多年来,汽车压铸件产量占压铸件总产量的比例在65以上。同时,压铸市场的空间不断扩展,尤其是通信、电子计算机的兴起带动相应需求不断扩大,各类产品的压铸件出口量也大幅增加,极大地激发了我国压铸行业的迅速扩展,我国压铸行业在不同的地域形成了压铸产业集群。根据中国铸造协会统计数据,截至2020年末,我国压铸企业数量约6,000家,主要分布区域为:珠三角,产量约占30%,产业集群地为广

2、东高要、东莞;长三角,产量约占40%,产业集群地为江苏南通、江苏苏州、浙江北仑;西三角(川陕渝),产量约占15%;天津、吉林、湖北、辽宁、山东、内蒙等地区,产量约占15%。经过70余年的发展,我国压铸业在企业素质、管理水平、工艺技术、产品质量等诸多方面均有长足的进步,已成为世界上压铸件的生产和消费大国之一。当前及今后一段时期,我国汽车、通信等行业仍将保持快速发展,尤其是5G通信技术、新能源汽车等的迅猛发展,加之其他工业领域的压铸件用量快速增长,为我国的压铸行业带来广阔的市场空间。二、 压铸行业特征(一)压铸行业精密加工制造特征明显压铸产品通常为中间产品,需要与其他功能零配件装配后形成完整部件。

3、一般情况下,产品的精密加工特征主要体现在产品外观及内在性能两方面。产品外观精密程度主要体现为产品的尺寸公差和表面缺陷状况,尺寸公差越小产品越精密,与其他零配件的安装匹配性越高;表面缺陷主要是在压铸生产过程中,由于合金液流动性不良、浇注系统不合理、排气不畅等原因造成的欠铸情形,影响产品的外观和使用效果。压铸产品的内在性能具体表现为产品性质、质量及构造是否可以满足使用需求,并与其他零部件配合稳定发挥产品功能。压铸产品对外观精密度和内在性能的较高要求,体现了精密加工制造特征。(二)压铸行业模具及夹具的研发是关键压铸产品生产流程中最主要的环节包括压铸成型和精密加工。模具是实现产品压铸成型的关键,它决定

4、了铸件的几何形状。模具浇注系统的设计决定了模具的填充参数,对每次压射时铸件的尺寸变化有很大的影响;模具的温度条件决定了每个铸件的凝固程度以及相应的微观组织结构与质量。适配的夹具则是降低产品精密加工环节尺寸公差的重要保障,尤其针对镁合金铸件,由于镁合金易裂的金属特点,铸件壁厚设计需相对较薄且均匀,而薄壁产品在压铸成型过程中更易产生形变,通过夹具的合理设计可以减少变形从而保证加工尺寸符合设计及装配需求。因此模具及夹具的设计研发和制造能力是压铸企业技术水平的重要体现。(三)压铸行业定制化的产品设计压铸产品通常为客户定制的非标准化产品,客户结合产品具体的使用需求,提出产品设计方案。压铸产品的生产设备和

5、工艺具有较高的通用性,能否生产符合客户需求的定制化产品,取决于企业研发团队对客户需求的准确理解以及通过模具夹具研发、压铸及精加工工艺参数的选择、生产设备的匹配共同实现批量生产合格产品的能力。行业内综合研发能力较强的企业能够参与客户的产品研发过程,提出有效的产品完善方案,根据具体的产品规格和质量参数设计相应的模具、夹具及生产工艺流程,从而获得客户的认可,提升自身竞争力水平。(四)压铸行业订单式生产的经营模式压铸产品是按照客户要求的规格、结构、用途等情况进行设计和加工而成,同一型号的产品经由特制的模具压铸形成毛坯,经过精加工、表面处理等工序形成可以交付的产品。因此,行业内压铸企业普遍采用订单式生产

6、的经营模式。对于涉及模具研发、压铸生产、精加工等一站式服务的产品类型,通常先由压铸企业进行模具研发、样品试制并小规模试生产,经客户对样品验收确认后开始大规模压铸生产,后续生产计划主要由客户的订单需求确认。(五)压铸行业产品研发周期较长由于压铸产品具有定制化特点,产品研发需综合考虑产品规格、结构、用途以及实际生产加工的可行性、高效性、稳定性等因素,通常需要一定的研发周期才可以实现大规模量产。影响研发周期的主要因素包括压铸产品设计需求的复杂程度、客户产品需求计划以及压铸企业综合研发实力等。因此,新产品从研发到量产大约需要半年至一年半时间。(六)压铸行业资本和技术密集压铸行业属于资本和技术密集型行业

7、。设备的设计水平、技术参数、性能指标、机械结构、制造质量等方面对压铸企业的生产制造水平至关重要。压铸企业需要投入大量资金购买国内外先进的压铸设备、精加工设备以及检测设备以提高核心竞争力。在模具设计方面,计算机技术在模具设计与制造中的应用日益普及,是否拥有丰富专业知识储备与行业经验的研发人员直接影响压铸企业的技术研发水平,特别是浇注系统、模具温控系统以及总体的模具结构等关键部分的设计,更是需要丰富的经验配以计算机辅助工具,才能显现其实用价值。三、 压铸行业渗透率逐步提升在碳达峰、碳中和发展战略下,我国将新能源汽车列入国家重点发展战略,推动新能源汽车飞速发展,据中国汽车工业协会统计,2022年我国

8、新能源汽车的产量为7058万辆,同比增长969%;销量为6887万辆,同比增长934%。一体化压铸具备减自重、提高生产效率、延长续航的优势,而当前B级及以上的里程焦虑较为突出,因此新能源汽车B级及以上的车量减重需求较大。自特斯拉将一体化压铸技术作为标准工艺进行布局以后,蔚来、小鹏、小康塞力斯等企业紧随其后进行规划和布局,新能源汽车逐渐成为主要的需求市场,在当前新能源车销量高增以及大型压铸件使用不断扩张背景下,一体化压铸将迈入高速发展阶段。目前,一体化压铸技术仅在新能源乘用车的后底板使用,据乘联会统计,2021年,我国新能源汽车乘用车一体化压铸后底板的渗透率为6%,同时,前底板已有部分供应商获得

9、定点,电池盒则由于体积较大,压铸技术当前还在研发阶段。由于后底板受到碰撞的风险较小,且已有多个主机厂、零部件厂商成功试制及量产,因此其渗透率将率先提升;电池盒的高压压铸技术一旦突破,将得到高速发展;而前底板具有一定的碰撞风险,对于安全性能的要求较高,导致其渗透率相对较缓慢。预计2025年,我国新能源乘用车一体化压铸技术在前底板、后底板、电池盒的渗透率分别为15%、31%和35%。佰腾网数据显示,2008-2022年,我国一体化压铸专利申请总体呈现上升趋势,其中,2021年为近二十年来的峰值,其专利申请达到40个;2022年,我国一体化压铸专利申请为32个。主要系新能源汽车的发展以及特斯拉在Mo

10、delY实现了一体化压铸技术量产后,国内新能源汽车企业和压铸厂正不断加大对一体化压铸的研发投入,推动了我国一体化压铸技术的发展。随着一体化压铸市场规模不断扩大,2022年,我国部分企业已经购入多台大吨位压铸机进行调试运行,如拓普集团购入6台7200T的压铸机完成了一体化超大压铸后舱试制;旭升股份购入2台大型压铸机,进行一体化压铸项目研发和布局;文灿股份购入6000T、9000T、7000T压铸机各2台,并预计在2023年逐步实现一体化压铸产品量产的目标;还有爱柯迪、广东鸿图、泉峰汽车等企业也在积极布局一体化压铸项目。一体化压铸行业的市场准入门槛高,新设备的投入成本高、免加热材料的技术含量高以及

11、后期维修成本较高,加之其属于新兴工业技术,发展的时间十分短,因此,行业还没有出现具有代表性的龙头企业。当前,我国一体化压铸行业可以分为三个竞争梯队,第一梯队为拓普集团、文灿股份、广东鸿图等头部压铸厂和整车厂,第二梯队为一定规模以上的压铸厂和整车厂,第三梯队为规模较小的压铸厂和整车厂。从我国一体化压铸重点企业营业收入来看,拓普集团的营业收入要远高于爱柯迪和旭升股份。据企业年报,2022年1-9月,拓普集团的营业收入为11103亿元,同比增长4193%;爱柯迪的营业收入为3026,同比增长2868%;旭升股份的营业收入为3256亿元,同比增长6226%。受益于新能源汽车的发展以及汽车轻量化,一体化

12、压铸重点企业在新冠疫情、原材料等大宗商品价格波动等不利因素的影响下,仍实现了逆势增长。其中,拓普集团在国内比亚迪、吉利新能源、塞力斯、蔚来、小鹏、理想等新能源车企展开合作,在国外则与FORD、RIVIAN等企业在新能源汽车领域展开合作,使得公司新增订单快速增长,为公司业绩稳步增长提供保障。新冠疫情反复对物流、消费产生了较大的影响,同时,俄乌冲突加剧,国际形势紧张,原材料等大宗商品价格波动上涨,导致企业采购成本不断增加。另外,一体化压铸作为新兴技术,行业的发展处于前期,技术不够成熟,企业对于新设备、技术研发的投入较大,加大了资本性开支,导致行业整体毛利率呈现出下滑的趋势。企业年报数据显示,201

13、7-2020年我国一体化压铸重点企业的毛利率变化基本保持同步,整体有所下降。2022年1-9月,拓普集团的毛利率为2239%,同比上升143%;爱柯迪的毛利率为2704%,同比下降038%;旭升股份的毛利率为2306%,同比下降390%。由于拓普公司大力推进数字化工厂建设,实施精细化管理,实现公司各部门之间信息互通共享,降低企业的运营成本,提高生产和管理效率,公司的毛利率较2021年同期有所上升。从研费用入来看,三家企业的研发费用整体均呈现出上升的趋势。其中,拓普集团的研发费用要远高于爱柯迪和旭升股份,爱柯迪与旭升股份的研发投费用逐步接近。据企业年报,2022年1-9月,拓普集团的研发费用为5

14、47亿元,爱柯迪为143亿元,旭升股份为119亿元。拓普集团终坚持研发与创新,不断提升机械、电控、软件、底盘调校等研发能力,持续提升产品技术密集程度,解决行业技术难题,大力发展数字化工厂战略,通过虚拟仿真技术,提高质量控制水平、工艺能力。爱柯迪则与全球知名大型零部件供应商及新能源主机厂多年的产品合作开发和技术交流,不断精进高真空压铸技术、局部挤压压铸技术、模温控制以及气雾喷涂等压铸技术。随着一体化压铸技术的发展和成熟,一体化压铸技术在新能源乘用车的使用范围将逐步扩张。目前,国内已经有多家企业购买购入多台大吨位压铸机进行调试使用,企业也在积极推进一体化压铸项目的研发和布局。根据乘联会和中金公司的

15、研究,预计2025年,我国新能源乘用车一体化压铸技术在前底板、后底板、电池盒的渗透率分别为15%、31%和35%。后续,一体化压铸技术的应用范围不断扩张,将逐步推动行业渗透率的提高。近年来,我国的新能源汽车发展迅速,产销量高速提升,据中国汽车工业协会统计,2022年我国新能源汽车的产量为7058万辆,同比增长969%;销量为6887万辆,同比增长934%。新能源汽车由于低碳化、轻量化发展需要,已经成为一体化压铸技术的主流客户,其产销量的增长将拉动一体化压铸市场需求。因此,在政策和市场的双轮驱动下,一体化压铸行业的市场规模前景十分广阔。四、 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

16、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

17、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。五、 压铸行业竞争格局在压铸行业由发达国家整体向发展中国家转移的趋势下,我国已成为全球压铸产品生产和消费大国之一。整体看压铸行业是完全竞争行业,市场集中度较低,不存在占有显著

18、市场份额的压铸件生产企业。我国压铸行业的主要竞争者可以分为三类:外资压铸企业、国内整车厂商附属压铸企业和独立的内资压铸企业。其中,第一类外资压铸企业以在大型、精密、复杂压铸件设计制造方面的技术优势保持核心竞争力。铝合金压铸件占整个压铸行业的70%以上,因此细分竞争格局与行业整体竞争格局基本一致。中国铝合金压铸行业市场竞争较为充分,单个企业市场份额较低。我国现有铝合金压铸及相关关联企业约有12,600多家,企业主要分布在广东、江苏、浙江、重庆、山东等地,规模大、专业化的企业大部分集中在珠江三角洲和长江三角洲地区,且大型压铸企业占比仅为10%左右。由于铝合金应用市场已经较为稳定,相关生产技术比较成

19、熟,铝合金压铸厂商的竞争呈现日益加剧的趋势。在细分镁合金压铸领域,万丰奥威收购的加拿大镁瑞丁是镁合金压铸业务的全球领导者,拥有行业尖端核心技术。我国大多数镁合金压铸企业产能规模均较小,整个行业内具有规模优势的企业相对较少,只有少数企业具备产品方案设计、模具设计与制造、压铸及精加工工艺控制等多个环节的整体能力。随着汽车轻量化的发展,镁合金精密压铸件开阔的行业应用前景正在吸引新的竞争者加入,初具规模的企业凭借先发的技术优势和成功产品的经验效应可以获取更多的业务机会,未来行业结构将逐步调整,行业集中度将逐渐提高。六、 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

20、,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(HHFranklin)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

21、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227%、62%;2018-2019年受经济下行影响,我国汽车销量分别同比下降276%、823%,

22、我国压铸件总产量同比下降15%、49%;2020年我国汽车销量下滑178%,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%。七、 压铸行业发展概况压铸,全称压力铸造,是将液态或半固态金属根据不同需求以特定的速度充填至压铸模具型腔内,并在高压下成型的铸造工艺,是目前生产效率最高的铸造工艺之一,也是有色合金铸造最主要的生产工艺之一。与其他液态成型方式相比,压铸技术因具有铸件尺寸精度高、生产率高、少或无切削加工和能成形形状复杂结构等优点而广受青睐。目前压铸件广泛应用于汽车、通信、摩托车、家电、五金制品、电动工具、IT和照明灯等领域。根据原材料不同,压铸产品可主要分为铝合金压铸

23、件、镁合金压铸件、锌合金压铸件和铜合金压铸件等类别。相较于其它金属材料(如锌、铜等),铝合金具有密度小、塑性高、热传导性能好、抗蚀性强等多种优异的铸造性能,且可循环利用,在汽车零部件、通信设备和通用机械的生产中优势突出,需求旺盛,是目前压铸行业使用最为广泛的原材料。八、 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

24、,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

25、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166)、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

26、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

27、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

28、,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。

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