一体压铸是未来行业发展大趋势
日期:2024-04-27 发布者: 压铸模具
       

  铝合金压铸件在生产的全部过程中要考虑到材料的选择、材料的优化、模具开发乐铸、精加工等一系列难点,还需要与客户直接做沟通,参与到产品设计中,这些难点都要求压铸件生产企业具备较强的技术实力与人才储备。此外,铝合金熔炼、压铸、后道处理过程中的安全与保护措施,对企业的安全生产技术和人员专业性等提出了较高要求。最后,整车制造商与零部件各级制造商相互介入研发已随着全世界汽车产业链专业化分工日益明显而成为趋势,这种上下游同步研发模式对零部件供应商的自主研发、快速响应和持续创造新兴事物的能力提出了较高要求。因此,行业新进入者受限于经验积累、工艺理解以及初期研发实力不足,很难在较短时间内具备较强竞争力。

  铝合金压铸件的应用场景范围很广,在汽车、机械、电子电器、通信设施中都有大量采用,其中汽车工业压铸件的用量最大。因为铝合金生产所带来的成本较低、工艺成熟、应用场景范围广,所以铝合金是当前压铸件中的最主要金属。

  汽车轻量化是指汽车在保持原有的行驶安全性、耐撞性、抗震性以及舒适性等性能不降低,且汽车本身造价不被提高的前提下,有目标地减轻汽车自身的重量。汽车轻量化是设计、材料和先进的加工成形技术的优势集成,是汽车性能提高、重量降低、结构优化、价格合理四方面相结合的一个系统工程。在全世界内推进“节能减排”及新能源车逐步兴起的背景下,汽车轻量化作为降低传统燃油汽车油耗以及提升新能源车性能的重要方法,已成为大势所趋

  目前汽车部件轻量化材料包括高强度钢、碳纤维、铝合金、镁合金等类别在适宜应用压铸工艺的合金材料中,铝合金具备密度低、耐蚀性强,成型及切削加工性能好,在高温和低温力学性能优良,压铸工艺成熟等特点。当前市场上最主流的轻量化材料为铝合金材料和高强度钢,铝合金良好的减重性能和成本效益,因此实现了大规模商业化应用。从性能角度,铝的密度约为钢的三分之一汽车使用 1 千克铝可替代自重 2.25 千克的钢材,且铝合金结构设计优化能轻松实现二次减重,整体减重效果大于 50%,此外铝合金具有强度高、可循环、耐腐蚀、密度低等优点:从成本角度,铝合金价格仅为钢的 2.5 倍,远低于碳纤维复合材料。镁合金的价格和铝合金相近,但镁合金的易腐蚀问题限制了其在汽车行业的大规模应用,因此铝合金是现阶段最佳的轻量化材料之一。

  随着人们对汽车节能减排的日趋重视,各国对于燃油车油耗和排放法规日益严厉,2017 年 4 月工业与信息化部、国家发展改革委、科技部联合印发的《汽车产业中长期发展规划》明白准确地提出“到 2020 年,新车平均燃料消耗量乘用车降到 5.0 升百公里、节能型汽车燃料消耗量降到 4.5 升百公里以下、商用车接近国际领先水平,实施国六排放标准,新能源汽车能耗处于国际领先水平;到 2025年,新车平均燃料消耗量乘用车降到 4.0 升百公里、商用车达到国际领先水平排放达到国际领先水平,新能源汽车能耗处于国际领先水平”。随着花了钱的人汽车驾驶需求增加,轻量化带来的经济性、安全性、舒适性将更加迎合消费者需求,轻量化优势更加明显。

  近年来新能源汽车行业蒸蒸日上,国内电动车市场产销量逐年攀升。2020年 11 月 2 日,国务院办公厅印发《新能源汽车产业高质量发展规划(2021-2035 年)》,提出到 2025 年,实现新能源汽车销量占当年新车销量约 20%; 到 2035 年,纯电动汽车成为新销售车辆的主流,我们国家新能源汽车核心技术达到国际领先水平,质量品牌具备较强国际竞争力。全球其他主要汽车工业国也均在加大新能源汽车研发、生产投入。

  新能源汽车搭载三电系统和大量智能化设备,相对传统能源汽车增重较大同时基于目前的电动车供能和储能技术,续航里程偏短以及充电不便带来的续航焦虑仍是新能源汽车产业面临的重要问题。在此背景下,通过轻量化技术的应用,减轻汽车重量、增加续航里程对新能源汽车有着更重要的意义。

  参考国际铝业协会公布的《中国汽车工业用铝量评估报告 (2016-2030)》,燃油车方面,发动机、传动系统、车轮和制动系统是铝合金主要应用领域;新能源车方面,电池系统、车轮是铝合金主要应用领域,而车身结构件、车身覆盖件、底盘用铝合金应用仍较少。根据有关数据,铝合金车身结构件在传统燃油车中渗透率为 4%,新能源汽车中渗透率为 8%,市场渗透率仍较低,是铝合金应用的蓝海市场。

  综上所述,铝合金作为一种性能优异、成本适中的轻质材料,符合汽车轻量化及节能减排的行业大趋势,未来汽车冬部件铝制化将加速渗透,市场规模持续扩大。

  铝合金精密压铸件作为一种常规的汽车零部件,从全球角度来看,来自欧美等传统汽车工业强国的大型零部件生产商占据着先发优势,以博世、大陆为代表全世界汽车零部件供应商拥有体系标准、技术人才、全球供应链等方面的竞争基础,已经在各大汽车市场成立独资、合资公司,进行全方位的产业布局。

  在国内,得益于政府政策扶持、长期资金市场助力以及高新技术的快速的提升,部分本土优势企业的研发制造能力逐步提升,慢慢的变成了国内顶尖、世界一流的汽车零部件供应商,得到全球整车制造企业及跨国零部件一级供应商的广泛认可。

  汽车轻量化是指在满足汽车使用上的要求、安全性和成本控制的条件下,将结构轻量化设计技术与多种轻量化材料、轻量化制造技术集成应用所实现的产品减重来提升汽车的动力性,降低燃料消耗,减少排气污染。尤其是“碳达峰”和“碳中和”被提出后,对汽车节能减排的需求更为迫切。

  减轻整车质量也有助改善汽车的操控性能并提升汽车的安全性,可在较低的牵引负荷下达到更好的操控目的,刹车制动距离相应减小,由此让车辆获得更好的动态响应。由于节能、环保、性能的需要,汽车轻量化慢慢的变成了全球汽车产业发展的重要方向之一,是国内外汽车厂商应对能源环境挑战的共同选择,也是汽车产业可持续发展的必经之路。

  低碳经济时代逐渐来临,世界各国或地区制定了更加严格的汽车排放和燃油经济性标准。2021 年生效的欧洲汽车排放标准规定,到 2021 年欧盟地区的新车平均排放量不得高于 95 克/千米。美国环保署和交通部于 2011 年 7 月 29 日发布的《美国新轻型车2017 年至2025 年温室气体排放和燃油经济性标准补充意向书》规定 2025 年平均新轻型车温室气体排放要从 2016 年的 250 克/英里减低至 163克/英里。我国《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》即“国六”标准 2016 年 12 月 23 日正式发布,计划分别于 2020 年和 2023 年分步实施“国六”标准比“国五”标准整体加严 50%以上。

  从国际上看,解决汽车节能减排问题主要通过以下三种途径: 一是大力发展新能源汽车,通过推广使用新燃料和电动汽车来减少对石油资源的依赖;二是大力发展先进发动机技术,通过一系列电子技术的应用,改善燃油经济性;三是大力发展汽车轻量化技术,在保障汽车安全性和其他基本性能的前提下,通过减轻汽车自身重量来实现节能减排。综合考虑以上三种技术途径的潜力和制约因素大力发展并推进汽车轻量化技术将是节能减排现实可行的重要途径。

  新能源汽车是指采用新型动力系统,完全或主要依靠新型能源驱动的汽车主要包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车。2020 年 10 月,国务院常务会议通过了《新能源汽车产业高质量发展规划(2021-2035 年)》,目标到 2025年新能源汽车销量在每年汽车总销量中占比 20%。新能源汽车相关鼓励政策将进步推进铝合金等新材料在汽车轻量化中的应用。

  目前,新能源汽车面临的一大问题是笨重的电池增加了汽车重量和体积,从而制约了续航能力和操控性能。因此,若电池技术短期内未有重大突破,新能源汽车迫切地需要轻量化来降低汽车整体质量,以减轻电池增重的压力。这将极大推动轻量化材料应用技术的发展,为以铝合金等轻合金为主的压铸公司可以提供更广阔的发展空间。铝合金材料具备质量轻、制造复杂和薄壁铸件时尺寸稳定性高,抵抗腐蚀能力强,机械性能好,高导热以及导电性,高温下强度依然很高等特点,实现汽车轻量化较为理想的选择。

  纯电动汽车不同于传统燃油车,电池+电机取代发动机成为汽车的动力输出系统。电驱动系统模块设计经历了独立式、二合一、三合一和多合一的发展阶段。电驱系统集成更多功能是大势所趋,电驱动壳体的设计也将从独立式走向集成式设计:从分体式简单集成,即减速器、电机和电控有各自独立的壳体设计,到电机、减速器壳体一体化和三大件壳体一体化。随着更多功能集成到电驱动中,壳体也将叠加更多的功能设计。电机、电控及减速器都需要冷却系统,壳体的设计需要考虑冷却管路的设计和布局。这对壳体供应商的产品研究开发和设计能力提出了较高的要求。一体化压铸是汽车结构简化的大趋势。一体化压铸车身是轻量化技术的升级,减少车身零件数量,使得车身结构大幅简化;在轻量化的同时,简化供应链环节,具备降低车重减少电池成本、原材料利用率高、工厂占地面积减少等多种优点,实现汽车组装效率大幅度的提高。随着高真空压铸工艺、大吨位压铸机的发展,铝合金压铸的结构件能够完全满足性能上的要求,使得该类产品在新能源车得以普及。

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