特斯拉(TSLA.US)Model Y有望应用“一体铸造”技术,车身零件将从70个减少到1个
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特斯拉(TSLA.US)Model Y有望应用“一体铸造”技术,车身零件将从70个减少到1个

2020年03月02日 13:25:42
来源:智通财经网

美股 特斯拉(TSLA.US)Model Y有望应用“一体铸造”技术,车身零件将从70个减少到1个 2020年3月2日 13:25:42 CITICS汽车研究

本文来自 公众号“CITICS汽车研究”。

核心观点

特斯拉(TSLA.US)的“一体铸造”技术将进一步提升底盘集成化,有望提升生产效率、节约成本。但同时,钢部件和锻造部件将继续确保悬架(例如:前后副车架)性能。继续重点推荐特斯拉产业链标的,例如:拓普集团、宁波华翔、均胜电子、银轮股份、华域汽车、爱柯迪等

投资要点

特斯拉发布底盘“一体铸造”专利,继续引领汽车行业创新。2019年7月,特斯拉发布一种车架一体铸造技术和相关的铸造机器设计。该技术将车身上的大量铝铸造零部件进行了集成化设计,并进行一体化铸造,大幅减少零件数量,更有利于自动化装配。据媒体electrek.co报道,特斯拉有望在Model Y车型上应用“一体铸造”技术,将Model Y车型的白车身转向铝铸造设计。特斯拉首席执行官埃隆马斯克曾表示,“当我们引入大型铸造机之后,就可将70个部件变成1个,机器人无需将这么多部件组装在一起,从而大大减少成本。”

“一体铸造”下新能源汽车底盘的“变”。新能源汽车三电组成的动力总成系统与传统汽车的发动机、变速箱无论在形状还是布置设计上都有巨大差别。随着新能源汽车渗透率逐渐提升,主机厂均开始针对新能源汽车进行全新的底盘平台研发。大众MEB平台即采用了全新的平面式底盘设计,实现了载荷的均匀分布,且高度、占用空间均大幅降低。如果未来特斯拉采用“一体铸造”技术,我们认为底盘的集成化水平将进一步提升,铝材料用量进一步提升,铝铸造工艺比例增大,底盘零部件数量大幅减少。

“一体铸造”下新能源汽车底盘的“不变”。特斯拉Model 3的底盘系统仍然具有前悬架和后悬架的结构,前悬架为双横臂式,后悬架为多连杆式架。悬架系统工作环境复杂,受力工况严苛,且与汽车行驶安全息息相关,因此对部件的要求较高。高强钢冲压件和液压成型件(抗拉强度1500MPa以上)、锻铝件(抗拉强度300MPa左右)等零部件的机械性能显著强于铝铸件(250MPa左右)。因此从满足底盘性能的出发点来看,主机厂不太可能用“一体铸造”生产悬架系统,悬架系统上的钢制部件以及锻造部件不会被铝铸件替代。

风险因素:特斯拉销量不及预期;国内产量爬坡不及预期;一体铸造技术等创新应用进度和效果不及预期。

投资建议:特斯拉的“一体铸造”技术将大幅提升底盘集成度,减少零部件数量,有望大幅提升生产效率、降低成本;同时,考虑工艺特性,悬架系统上的钢制部件和锻造部件将继续维持,不受“一体铸造”影响。考虑特斯拉在产品、技术、工艺端的持续创新引领和示范效应,继续重点推荐特斯拉产业链和汽车电子板块,例如:拓普集团、保隆科技、宁波华翔、均胜电子、银轮股份、德赛西威、华域汽车、爱柯迪、岱美股份等。

报告正文

01.Model Y有望应用“一体铸造”技术

特斯拉发布“一体铸造”专利

特斯拉新专利提出“一体铸造”技术。2019年7月,特斯拉发布新专利“汽车车架的多向车身一体成型铸造机和相关铸造方法”,提出了一种车架一体铸造技术和相关的铸造机器设计。该技术将通过多向压铸机,包括一个具有车辆覆盖件的模具,以及几个可以相对于覆盖件模具平移的凸压模具实现。此类凸压模具会分别移动至铸造机中央的铸造区,负责不同部件的铸造,在一台机器上完成绝大部分车架的铸造工作。”

“一体铸造”有望大幅提高生产效率。铸造工艺适合复杂形状、型腔薄壁零件的制造,优势在于有利零部件的集成化设计和制造。“一体铸造”技术将进一步强化这一优势,将车架上的多个零件集成为一个整体,通过一次铸造完成成型,大幅简化供应链配套,有望为生产效率带来较大提升。

“一体铸造”有望应用于Model Y

Model Y有望应用“一体铸造”工艺。据媒体electrek.co报道,特斯拉正准备对Model Y车型生产制造进行几项重大改进,其中包括引入一台大型压铸机进行“一体铸造”,可将Model Y车型的大部分框架组集成为一个大件。2019年特斯拉首席执行官埃隆马斯克曾表示,特斯拉的Model Y车型白车身将转向铝铸件设计。“当我们引入大型铸造机之后,就可将70个部件变成1个,机器人无需将这么多部件组装在一起,从而大大减少成本。”

“一体铸造”技术有望助力Model Y生产效率进一步提升。白车身在焊装过程中的特点是具有明显的先后顺序,若能以整件方式生产车架,不仅将提升汽车主机厂的自动化率,还将有效减少建造时间、运营成本、制造成本、工厂占地面积、加工成本和设备数量。Model Y若应用“一体铸造”技术,有望在Model 3现有基础上进一步提升生产效率,保证更快的爬坡速度和更高的装配产能。

02“一体铸造”的“变”

“变”的驱动力来自于新能源底盘集成设计

新能源汽车动力系统与传统车差别巨大。新能源汽车三电组成的动力总成系统与传统汽车的发动机、变速箱无论在形状还是布置设计上都有巨大差别,电机、电池体积巨大,且无法像发动机一样布置在发动机舱,只能布置在底盘上。因此,传统汽车的设计以承载式车身为主,白车身是装配的基础,也是承载车身重量、吸收外部冲击的主要系统,底盘结构相对简单;新能源汽车的设计则以底盘为主,三电系统、悬架和承重吸能结构都需要集成到底盘上。

新能源汽车底盘已经从传统车衍生进化到全新平台设计。以往的新能源汽车底盘多在燃油车底盘基础上改造,沿用传统燃油车的承载式车身,因此车身的中通道、后排隆起等问题无法避免,且电池形状、体积、安装位置也都受到限制。随着新能源汽车销量的逐步攀升,主机厂开始推出更适合新能源汽车的平面式底盘设计。与传统底盘相比,平面式底盘与车身保持相对独立、承载面积大、无中通道结构,更适合新能源汽车零部件的系统布置。大众MEB平台即为典型的平面式底盘设计,其轮毂电机和电池均集成到底盘,平板型电池包位于前后桥中间,实现了载荷的均匀分布,且高度、占用空间均大幅降低。

“一体铸造”对零部件系统的影响

集成化设计进一步提升,“三合一”变“四合一”。早期的新能源汽车三电系统布置相对分散,且有各自的PACK箱体和壳体;当前大部分车型上已经开始采用“三合一”设计,即将电控、电机和减速器集成在同一个壳体内,减小动力总成系统体积。未来如果采用“一体铸造”,我们预计底盘上最大的电池系统有可能也会被整合到同一个壳体,即“三合一”升级为“四合一”,单独的减速器壳体、“三合一”壳体和电池壳体都被融合于底盘系统。

用铝量增多,但铸造零件数量大幅减少。

铝铸造尤其是高压铸造在生产复杂形状、型腔零件上具有明显优势,因此在未来“一体铸造”应用之后,有望替代部分钢制或其他材质的结构件,加上动力电池重量大导致汽车车身轻量化成为普遍诉求,使得用铝量进一步提升;此外,由于“一体铸造”将多个铸造件设计集成了为一个车架,因此车身上的铝铸造件数量将大幅减少。

03“一体铸造”的“不变”

悬架系统结构没有变

特斯拉底盘大致分为前悬架总成、中央底盘、后悬架总成。特斯拉底盘及车身兼具安全性、行驶稳定性以及降低电耗的轻量化特征。特斯拉底盘大致分为3个部位:前悬架总成、中央底盘、后悬架总成。特拉斯中央底盘主要配套地板下电池和电池控制系统,决定其基本行驶性能的主要结构是悬架、制动器和转向器。

悬架系统工况严苛,部件强度要求高。典型的悬架系统结构主要包括弹性元件(弹簧等)、减震器和导向机构(连杆等),主要功能是缓冲路面通过轮胎传递到车身的力,并保证汽车的行驶姿态。特斯拉悬架系统包括前后悬架总成(副车架系统),特斯拉前悬架单元为双横臂悬架,能够较好承受来自车轮的纵向力和侧向力,从而增加行车稳定性和安全性;后悬架单元为多连杆悬架,对车轮的运动控制自由度大。悬架系统工作环境复杂,受力工况严苛,且与汽车行驶安全息息相关,因此对部件的要求较高。

铸造零件无法替代悬架关键零件

底盘悬架上有大量非铝铸造部件。目前汽车底盘多为多种材料零部件混合的设计,悬架系统上的副车架较常见的制造工艺有高强钢冲压、钢管液压成型和铝低压铸造等,控制臂和拉杆较常见的制造工艺有钢冲压、锻铝等。铝锻件为高温下将铝棒锻压成型,受到锻压冲击后的铝件微观晶粒被细化,机械性能大大增强;钢冲压和液压成型件由于钢材料本身以及部分制造工艺的原因,机械性强于铝件。

悬架系统上其他材料和工艺零件仍将与铸造件共同存在,不受“一体铸造”工艺影响。

悬架是底盘上的重要受力零件,工况较车身零件更为苛刻;铝铸造件因为材料本身,以及成型较快速,微观结构有一定缺陷的原因,不能完全满足所有底盘部件的机械性能要求。高强钢冲压件和液压成型件(抗拉强度1500MPa以上)、锻铝件(抗拉强度300MPa左右)等零部件的机械性能显著强于铝铸件(250MPa左右)。因此从满足底盘性能的出发点来看,主机厂不太可能用“一体铸造”生产悬架系统,悬架系统上的钢制部件以及锻造部件不会被铝铸件替代。

风险因素

(1)特斯拉销量不及预期;

(2)国内产量爬坡不及预期;

(3)一体铸造技术等创新应用进度和效果不及预期等。

投资建议

我们认为特斯拉的“一体铸造”技术有望大幅提升生产效率,促进产能的快速提升。“一体铸造”技术将进一步强化铸造工艺在零部件集成化设计和制造上的优势,化零为整,简化供应链的配套,并减少组装工作的复杂度,减少成本。并且,以整车方式生产车架将大幅提升特斯拉的生产自动化率,从而进一步提升车辆的生产效率。该项新技术有望在Model Y车型上率先使用,而热销车型Model 3的产能也将因此受益。

悬架系统的非铸铝件不会被替代,但钢铝混合悬架性价比高。悬架系统工作环境复杂,受力工况严苛,且与汽车行驶安全息息相关,因此对部件的要求较高。目前新能源车底盘系统多采用钢铝混合设计,副车架的梁多采用高强钢冲压或液压成型,拉杆和控制臂等部件多采用锻件,优势在于性价比较高。拓普集团是国内汽车轻量化底盘龙头,通过收购福多纳具备了钢铝混合副车架系统解决方案的前向开发、实验验证和生产配套能力;为特斯拉国产Model 3配套的单车价值量稳定,且因Model 3悬架系统与Model Y为共用设计,公司有望获得Model Y同产品订单。

继续重点推荐特斯拉产业链标的。特斯拉产品竞争力强,供应链空间大,且具有极强的示范效应。公司发布的“一体铸造”技术将对汽车的生产和装配带来巨大变化,有望显著提整车高装配效率。考虑悬架系统的性能要求,我们认为“一体铸造”技术对悬架系统中的非铸铝零部件影响较小,继续重点推荐特斯拉产业链和汽车电子板块,例如:拓普集团、保隆科技、宁波华翔、均胜电子、银轮股份、德赛西威、华域汽车、爱柯迪、岱美股份等。