輕盈伴「鋁」:鋁合金底盤零部件主打汽車輕量化下半場

2021-01-08 未來智庫

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1、乘用車輕量化即將加速進行

1.1 「雙積分」落地拉開輕量化下半場大幕

降低油耗的途徑中,可行性最大、對汽車整體設計影響最小的即為輕量化。其他途徑 包括提升發動機熱效率,降低傳動過程中損耗和改善車輪摩擦特性等,均涉及大量重 新設計、標定的工作,開發周期相對較長,可行性較低。

相關研究表明,國產乘用車油耗與整備質量呈正相關,大致關係為:

油耗(L/100km)= 0.0051 x 整備質量(kg) + 2.3579

因此,乘用車重量每降低 100kg,平均油耗可以降低 0.5L/100km。

1.2 輕量化是緩解新能源汽車續航裡程痛點的重要途徑

電池續航是新能源汽車發展的瓶頸之一。我國市場上的新能源汽車平均續航裡 程不足 200km,而過大的車重阻礙了續航裡程進一步提高。同時,國家針對新能源 汽車的補貼與續航裡程直接相關。

有研究表明,純電動汽車重量每降低 10kg,續航裡程可以增加 2.5km。按應用輕量 化零部件,可以平均減重 100kg 計算,續航裡程可以提升25km。對於新能源車企來 說,採取輕量化在有效地緩解消費者裡程焦慮的同時,有望獲取更好的政府補貼。同 時,電池在純電動汽車整備質量和體積中佔比較大,輕量化有助於把更多的重量和空 間分配給電池,從而進一步提升續航裡程。

1.3 輕量化可以滿足市場對汽車操控、NVH 的更高要求

在消費升級的浪潮下,購車者不再僅滿足於「有車開」,而是對車輛提出了更高的要 求。而對性能的要求主要體現在操控(加速、制動)以及 NVH 等方面。

輕量化對汽車操控性能的提升十分顯著。

加速方面:汽車重量每減輕 10%,百公裡加速時間可以降低 5%;

制動方面:對於一輛整備重量 1600kg,百公裡加速時間 8s 的家用車,若汽車重量 減輕 50kg,保持其他系統不變,百公裡制動距離可以降低 1.25 米。一般家用車輛 的制動距離為 36~42 米,1.25 米的差距可以顯著降低發生事故的概率。

輕量化材料可以縮短開發周期,節約成本。對於 NVH,在整車的開發過程中,需要 針對噪音和抖動問題反覆驗證和優化減震襯套、隔音部件以及制動消音片等零部件的 設計。而較重的鋼鐵材質零部件加大了匹配的難度。較輕的鋁合金零部件可以降低車 輛對減震消音部件的要求,同時避免大量使用相同的鋼鐵材質零件導致的固有頻率衝 突(噪音源之一),從而有效地縮短開發過程中針對 NVH問題的調試時間,提升車輛 NVH競爭力,同時降低車企的研發費用。

2. 為什麼著重關注底盤鋁合金輕量化零部件?

2.1 核心邏輯一:「簧下 1 斤,簧上 10 斤」——底盤輕量化性價比突出

對底盤實施輕量化,在油耗、操控等方面的收益遠超同等程度其他零部件的輕量化。底盤上多數零部件的質量屬於簧下質量。相對而言,車身(結構件、加強件和覆蓋件) 的質量屬於簧上質量。一般認為,同等幅度簧下質量輕量化的效用是簧上質量輕量化 的 5~15 倍。同時,進行簧下質量輕量化提升了簧上質量與簧下質量的比值,相當於 運動員卸下了綁在腿上的沙袋,可以顯著提高汽車加速、制動和轉向時的響應速度和 舒適性。

汽車底盤包括轉向系統、懸架系統、制動系統和行駛系統。行駛系統(輪轂)的輕量 化已經非常成熟,多數鋼製輪轂已經被鋁合金輪轂所代替。然而,其餘系統中多數的 零部件仍然是「鐵疙瘩」,輕量化機會眾多。

為了進一步評估主要輕量化替代機會的性價比,我們把整車廠通常要考量的因素,包 括:潛在效用、成本、技術難度以及潛在市場進行量化。

評估結果表明,汽車懸架、轉向和制動等底盤系統(下圖彩色線)的總評分明顯高於 其他系統,即性價比較高。下述雷達圖中,包絡線越靠外代表相關指標的分數接近 100,即評分較高。相對而言,動力總成和行駛系統的鋁合金滲透率已經較高,車身 結構件和覆蓋件的實施難度較大,因此性價比較低。

綜上所述,底盤系統(主要包括轉向、懸架和制動系統)的鋁合金輕量化是實施起來 性價比最高的領域,將成為輕量化下半場的主力

2.2 核心邏輯二:降本誠可貴,減重價更高

收益如此高的底盤輕量化,為什麼沒有被整車廠全盤採用?一個重要原因是替代成本, 即用鋁合金零部件替換原鋼鐵零部件所產生的額外成本。在底盤和車身以外,絕對和 相對替代成本都比較低的動力總成、熱管理系統和行駛系統領域,鋁合金輕量化替代 順理成章地得到了率先實施,滲透率早已超過 80%。隨著輕量化需求的深化,絕對 替代成本並不高的底盤轉向、制動和懸架系統的輕量化將加速實施。

以底盤轉向節的鋁合金替代為例,對比車身結構件的鋁合金替代:

單車鋁合金轉向節替換所帶來的額外成本為 80 元。然而,這個輕量化變更在車輛的 整個生命周期中可以降低燃油費用 2663 元(折現值,下同),投入產出比高達33.3。 考慮到輕量化還有助於滿足如「雙積分」等規範,現時車企實施此類輕量化的動力遠 大於阻力。控制臂(包括叉臂、連杆等結構、功能近似的零部件,下同)、制動鉗殼 體的情形也類似。

相反,車身結構件輕量化的成本,無論從絕對還是相對來看都很高。單車投入七千餘 元所能帶來的等效減重效果僅與投入 80 元的轉向節輕量化相近,且高於車輛生命周 期中能節省的燃油費用。轉向節輕量化的投入產出比是車身的 60 餘倍。

2.3 核心邏輯三:上下遊產業助力

2.3.1 底盤鋁合金輕量化產業的波特五力分析

供應商的議價能力:

上遊鋁原料供應商產能充裕。鋁合金汽車零部件的主要上遊原材料是電解鋁。近年國 內電解鋁產能過剩,平均利用率為 84%。 2017 年我國電解鋁過剩產能為 673 萬噸, 超過了汽車零部件全行業對鋁原料的需求。

上遊鋁原料產品差異性小,鋁合金零部件供應商的轉換成本不高。以鑄鋁產品為例, 零部件供應商採購的原材料主要是標準的 A356 鋁錠。該種原材料的理化特性均由國 標定義,不同供應商的產品之間差異不大。切換供應商所帶來的額外工作僅僅在於驗 證成品的材質和力學性能。

上遊鋁原料價格平穩。近年國內用於加工鋁合金汽車零部件的原料價格相對平穩。以 A356 鋁合金錠價格指數計算,2013 年以來的年化波動率僅為 13%,明顯低於同期 鋼鐵汽車零部件原材料價格指數(以生鐵指數計算)年化波動率的 21%。

客戶的議價能力

下遊需求強勁。如本文第一章所述,隨著輕量化的深入和新能源汽車佔比的不斷提升, 整車廠客戶對鋁合金輕量化零部件的需求將以顯著高於整車市場增速的速度提升。

客戶的轉換成本很高。底盤零部件對整車的安全、性能和 NVH 有重大影響。對底盤 重點零部件供應商的切換,即使不涉及設計變更,也需要先確認產品材質、力學性能, 再到系統供應商進行多種系統臺架的試驗驗證,最終由整車廠進行多輪路試才能實施。 單種底盤重點零部件的切換費用以百萬計,周期往往在一年以上。因此整車廠對底盤 零部件供應商有黏性,不會輕易更換。

替代品:不構成顯著威脅

與鋁合金相比,其他幾種輕量化材料的局限相對較多,且在底盤輕量化上大規模應用 可行性很低:

鎂合金:鎂與鋁合金實際上主要是互相促進的關係,而非替代。鎂通常作為合金元 素出現在鋁合金中,應用在汽車輪轂、電機殼體等領域。而以鎂為主要成分,完全 替代鋁的合金目前僅能應用在支架類等少數領域,如方向盤、車鏡支架等。

高強度鋼:受設備和工藝制約。高強度鋼也是相對應用較為廣泛的輕量化零部件。 然而其比強度低,成型工藝複雜,設備投入要求高。高強度鋼的密度與普通鋼鐵接 近,因此主要通過零部件形狀的優化來實現輕量化。高強度鋼零部件需要通過特殊 的熱處理和成型工藝來製造,對加工設備一次性投入的要求非常高。同時,高強度 鋼的特殊成型工藝決定了該種材料僅能製成衝壓件,無法製成複雜的形狀。以上特 性導致高強度鋼輕量化效用有限,且對成本較為敏感。

碳纖維:應用領域與鋁合金重疊度低。近年碳纖維的應用技術有了很大發展,但是單位重量的成本仍然比其他輕質材料高一個數量級左右,暫時無法大規模應用在絕 大多數量產車型上。

新進入者:壁壘較高

鋁合金輕量化零部件廠商中,主要的新進入者包括原主營業務為鋼鐵材質底盤零部件 的廠商,以及原主營業務為非底盤甚至非汽車鋁合金產品生產的廠商。

同行業競爭:主要取決於配套和規模。

行業集中度上升。隨著下遊集中度的提升,我們預計鋁合金輕量化底盤零部件廠商的 集中度也將提升。市場將向能夠與主流車企形成良好關係,並且產品線之間能夠形成 良好合力的廠商傾斜。

2.3.2 從旁枝末節到中流砥柱——先進設計、製造技術助力輕量化大顯身手

伴隨著設計與製造加工技術的發展,汽車輕量化應用的範圍已經遠遠比最初寬廣。從 應用的部位上看,從容納性、裝飾性的電機殼體、內外飾,到需要「吃力」(耐受強 大載荷)的車身、底盤和傳動系統均有涉及。從應用的形式上看,主要包括輕質材料 替代和結構輕量化改善。

各種輕量化途徑中,效用最顯著的是材料替代,主要是用比強度(強度/密度)高的 輕質材料替代鋼材和鑄鐵。輕質材料主要包括鋁合金、鎂合金、高強度鋼、塑料和碳 纖維等,其中鋁合金的應用最為廣泛。

在輕量化應用的最初階段,鋁合金僅被用在動力總成周邊件、變速箱殼體、油底殼等 對疲勞強度和剛度要求不高的部位。隨著鋁合金專用的鑄造、模鍛、機加工等成型工 藝的進步,以及 CAE 等結構設計優化手段的廣泛應用,鋁合金現已可以被應用在汽 車底盤的轉向系統、制動系統、懸架系統,以及車身結構件、覆蓋件等諸多領域。

設計人員通常根據經驗設計出一種較為輕量化的零部件造型,根據 FEA(利用有限 元分析進行應力仿真,CAE 的一種)來確定是否要增加材料。如在下圖的鋁轉向節 FEA 中,黃色表示在實際使用中產生應力集中可能性最大的區域。根據此結果,設 計人員可以把黃色區域應力與材料能承受的最大載荷進行對比。如果不滿足要求,則 在此處增加材料。

3. 底盤鋁合金輕量化市場:千億藍海待揚帆

3.1 底盤鋁合金應用草根調研:豪華車推廣火熱,普通品牌初現端倪

根據我們對 2017 年款國產乘用車的調研,鋁合金在轉向節(後輪稱為羊角,本文統 一稱為轉向節,下同)、控制臂、副車架和制動鉗殼體上的平均滲透率分別為:27%、 7%、2%和 2%。按細分市場,具體呈現豪華品牌高,普通品牌低(但在快速上升) 的特點。

當前鋁合金在普通乘用車品牌中的滲透率還在絕對低位。2017 年款普通品牌車型中, 鋁合金零部件在轉向節、羊角中的滲透率為 21%,控制臂為 3%,副車架和制動鉗殼 體上還沒有應用。

然而值得注意的是,應用了鋁合金底盤零部件的普通品牌車型基本都是各品牌的銷量 主力或旗艦車型,如 H6 之於長城哈弗,英朗、昂科威之於別克,銳界之於福特,思 域之於本田等。考慮到示範效應,鋁合金的推廣速度加快可期。

相對而言,鋁合金零部件在豪華車型中的滲透率較高。2017 年款豪華品牌車型中, 鋁合金零部件在轉向節中的滲透率為 93%,控制臂為 48%,副車架為 32%,制動鉗 殼體為 27%。

隨著消費升級的進行,國產豪華車型在中國乘用車市場的份額越來越高,其對相關整 車廠雙積分計算的貢獻也將越來越大。

豪華車型的油耗普遍偏高,因此未來相關整車廠有更大的動力去實施輕量化以滿足雙 積分要求,鋁合金零部件的份額有望繼續擴大。

3.2 前程遠大:底盤鋁合金零部件市場 CAGR 可達 27%

未來國內單車用鋁量將趨近美國水平。當前國產車單車鋁合金用量僅為 111kg,與美 國的 186kg 相比,有 67%的提升空間。與此同時,美國市場的單車鋁合金用量還在 不斷的提高過程中,主要驅動力與中國市場的類似。對比主要輕量化驅動力,中國的 油價始終高於美國,且中國新能源汽車銷量增速遠高於美國。因此我們判斷鋁合金輕 量化應用在中國的增速會高於美國。

在鋁合金滲透率尚低的底盤領域,相關鑄鋁、鍛鋁零部件供應商有望充分獲取鋁合金 增量市場帶來的紅利;在鋁合金滲透率已經較高的動力總成(如發動機缸體、缸蓋、 油底殼)和電機(如各種電機殼體)、電子領域,相關零部件供應商仍可以從乘用車 市場的增長,尤其是新能源汽車市場的快速增長中獲取可觀的紅利。

2011 年以來,全部鋁合金汽車零部件市場的 CAGR 約為 10%。隨著輕量化的廣泛實 施後,單車鋁合金用量在 2020 年前將快速提升,到 2025 年與國際主流車企當前的 水平相仿,即在 3~8 年內增加 33~67kg。按國內乘用車銷量 CAGR=5%,當前鋁合 金零部件單價範圍為 20~50 元/kg,產品單價年降2%(考慮到市場實際情況,下同) 計算,到 2025 年,鋁合金汽車零部件的總市場容量將達 629 萬噸,年總產值將高達 1439 億元。

其中,我們認為增長潛力最大的是鋁合金輕量化底盤零部件。預計其總用量的 CAGR 預計為 27%,總市場容量到 2025年將達到 410 億元,相對 2017 年增量為350億元。 底盤領域鋁合金平均滲透率(不含輪轂,下同)將從當前的 8%,提升到 2020 年的 27%和 2025 年的 45%。

3.3 與鋁同行:掘金底盤鋁合金輕量化細分領域

3.3.1 鋁合金轉向節市場

轉向節是汽車底盤的最重要的零部件之一,能夠使汽車穩定行駛並靈敏傳遞行駛方向, 近似於人的手腕腳腕。轉向節的主要功用是傳遞並承受汽車前部載荷,支承並帶動前 輪繞主銷轉動而使汽車轉向。在汽車行駛狀態下,它承受著多變的衝擊載荷,因此, 要求其具有很高的疲勞強度。

鋁合金的疲勞強度不如球墨鑄鐵。然而經過合理 CAE 後的鋁合金轉向節,通過幾何 尺寸上的優化,完全可以滿足承受載荷的要求。傳統上轉向節由球墨鑄鐵材料經過鑄 造、機加工工藝製成。每個安裝有獨立懸掛的車輪均對應 1 個轉向節,A 級 SUV 的 每個轉向節重約為 5kg。平均每應用一個鋁合金轉向節,車重可以降低 2kg 左右。如 前文所述,轉向節鋁合金輕量化的全周期邊際投入產出比(生命周期油費降低/零部 件成本上升)為 33.3,是性價比最高的輕量化領域之一。

近年多數豪華品牌已經在多個車型上應用鑄鋁材質的轉向節以減輕簧下質量。我們所 調查的豪華品牌車型中,鋁合金轉向節的滲透率達到了 93%。普通品牌車型鋁合金 轉向節的滲透率僅有 21%,近年卻有許多車型正逐漸切換為鋁合金轉向節。結合豪 華、普通品牌對應的市場份額,推測 2017 年中國市場配有鋁合金轉向節的乘用車約 為 615 萬輛,市場總份額 26%左右,對應市場容量約為 40 億元。

到 2025年中國乘用車市場的鋁合金轉向節的滲透率有望達到當前豪華品牌的滲透率 水平,即 90%左右。屆時將對應 51 萬噸的鋁合金用量,以及 174 億的市場容量。相 對 2017 年,市場容量的絕對增量為 134 億元,CAGR=20%。

鋁合金轉向節的主要工藝為鑄造、機加工和裝配。國內主要的鋁合金轉向節廠商包括:

伯特利 2017 年鋁合金轉向節產量約 350 萬件,業務營收為 5.33 億元。根據對鋁合 金在國內轉向節市場滲透率的估計,伯特利的市場佔有率在 13%左右,為市場龍頭。

拓普集團在其主營的 NVH產品線上深度綁定吉利,在杭州灣吉利基地附近建廠生產 鋁合金轉向節,有望成為沃爾沃、領克和吉利品牌多種車型的鋁合金轉向節供應商。

上海匯眾的主要客戶中,上汽乘用車、上汽通用、上汽大眾 2017 年和今年以來銷量 增幅明顯,未來轉向節業務有望隨著通用和大眾車型的穩定增長而擴張。

3.3.2 鋁合金懸架系統——控制臂市場

控制臂是底盤懸架系統的重要二級零部件,連接轉向節與副車架,近似於人的小臂和 小腿。控制臂的尺寸和綜合力學性能對車輛的操控、安全等性能有非常重要的作用。

早期的控制臂多採用鑄鐵、鑄鋼或鋼板衝壓焊接製成。隨著計算機輔助設計與製造 (CAE、CAM)技術的提高,鋁合金在強度上的劣勢可以被經過優化的造型和製造 技術所彌補。鍛造和鑄造鋁合金控制臂正在逐步替代鋼和鑄鐵控制臂。

懸架系統主要分為麥弗遜、雙叉臂、多連杆和扭力梁四種形式。其中麥弗遜、雙叉臂 和多連杆為獨立懸架,各自對應不同形式的控制臂,並都可以採用鋁合金材料。扭力 梁為非獨立懸架,主要應用在小型車上,沒有控制臂。

麥弗遜、雙叉臂和多連杆三種形式懸架的典型控制臂重量分別為每個車輪 10kg,18kg,21kg。採用鋁合金材料製成的控制臂,可以在原有基礎上減重 40%。

在豪華品牌車上,根據我們對 2017 年中國市場銷量排名前 15 車型的調研,鋁合金 控制臂的滲透率已經達到 48%。豪華品牌車型的前懸架為麥弗遜、雙叉臂和多連杆 三種形式並存,後懸架主要是多連杆。豪華車型上雙叉臂和麥弗遜懸架的控制臂以鋁 合金材料為主。

普通品牌車型上,目前鋁合金控制臂的滲透率僅有 2.7%,成本是主要的原因。普通 車型的前輪主要是麥弗遜懸架,後輪除了多欄杆懸架以外,近半數採用了不能使用鋁 合金材料的扭力梁懸架。然而近年隨著對更好的燃油經濟性和操控的追求,鋁合金控 制臂在普通品牌上的應用發展較快,大眾速騰、帕薩特,日產軒逸、逍客、奇駿,現 代朗動等主流車型都不同程度地應用了鋁合金控制臂。

鋁合金控制臂的主要製造工藝為鍛造、鑄造、機加工、裝配,單車價值在 500~1000 元。單車鋁合金控制臂替換可以減重 13.1kg,所帶來的額外成本為 447 元。然而, 這個輕量化變更使車輛在整個生命周期中節約的燃油費用高達 2718 元

隨著輕量化的深入,我們預計未來鋁合金控制臂將被應用在全部或絕大多數豪華品牌 車型中。普通車型上鋁合金控制臂的滲透率將在 2020 年達到 16%,即美國乘用車市 場當前的水平,在 2025 年達到 30%。鋁合金控制臂在全市場滲透率提升的其他驅動 力包括豪華品牌份額的不斷上升,以及不適用鋁合金的扭力梁懸架份額的下降。

我們預計到 2020 年,單車鋁合金控制臂的平均用量將從現在的 1.1kg 提升到 4kg, 並在 2025 年進一步提升到 6.9kg。按照豪華車份額到 2025 年提升到 15%的預計, 屆時將對應 24 萬噸的鋁合金用量,以及 82 億的市場容量。相對 2017 年,市場容量 的絕對增量為 72 億元,CAGR=30%。

3.3.3 鋁合金懸架系統——副車架市場

副車架是前後車橋的骨架和主要組成部分。懸掛和轉向系統通過它與車身相連接,相 當於人的肩與髖關節。副車架能夠阻隔振動和噪聲,減少其直接進入車廂的比例。

隨著鋁合金加工和連接工藝的成熟,鋼製副車架可以用鋁合金來替代。副車架的傳統 生產工藝是先將鋼板衝壓變形成為副車架組件,再通過二氧化碳氣體保護焊等工藝焊 接成形。單個鋼製副車架的重量為 15~25kg,採用鋁合金材料製成的副車架,可以 在原有基礎上減重 40%。

鋁合金副車架目前在國內乘用車市場的滲透率僅為 2.2%,在國內多種中高檔車型上 已經批量應用。而在普通車型上廣泛應用的障礙主要在於成本和供應商的集成能力。 副車架是總成件,需要通過焊接、鉚接等工藝把多種通過不同工藝製成的次級零部件 連接起來,工藝複雜,成品率低,導致總成本偏高。另外鋁合金副車架對空間佔用大, 影響其他零部件的空間布置(相對於鋼材,由於要保持強度不變,鋁合金產品的體積 較大)。因此鋁合金在副車架上的滲透率低於轉向節、控制臂等單體零部件。

鋁合金副車架行業的進入壁壘相對較高,低成本、上遊零部件供應商通常不具備打破 壁壘的能力。鋁合金副車架的複雜性導致其需要通過複雜的試驗驗證,才能量產供貨。 同時,由於副車架運輸不便,副車架供應商的工廠必須安排在整車廠附近以降低運輸 和質量成本。通常只有已經作為系統供應商為主流整車廠配套底盤系統(如懸架、制 動)等的零部件供應商,才有能力開發鋁合金副車架。

然而,由於鋁合金副車架減重效用明顯,輕量化所對應的效用也非常明顯。

即使按照到 2025 年鋁合金副車架滲透率達到 20%的保守估計,屆時將對應 21 萬噸 的鋁合金用量,以及 91 億的市場容量,相對 2017 年增量為 83 億元,CAGR=36%。

國內主要的鋁合金副車架廠商包括:

國產乘用車的副車架主要是進口或者由跨國公司在國內的子公司提供。上海皮爾博格 作為華域汽車的子公司,為上汽集團的自主品牌及其合資公司車型提供一部分的鋁合 金副車架。鋁合金副車架的單車價值在1500 元左右。萬安科技作為車橋總成供應商, 其鋁合金輕量化汽車底盤模塊化基地也已於 2018 年年初正式投產。拓普集團也有鋁 合金副車架產品正在開發中。

3.3.4 鋁合金制動系統零部件市場

鋁合金在制動系統中的應用主要是在盤式制動器的制動鉗殼體上。制動鉗殼體用於安 裝、保護制動活塞和制動摩擦片,充納制動液,並與制動鉗支架配合,確保能夠精密 控制制動摩擦片的運動軌跡。

由於制動鉗殼體對於材料強度的要求沒有制動支架等其他制動系統零部件高,鋁合金 是很好的輕量化替代品。當前多數制動鉗殼體採用球墨鑄鐵材質,經過鑄造、機加工 的工藝製成。每個前制動鉗殼體重量約為 2.5kg,後制動鉗殼體重量約為 1.5kg,採 用鋁合金材質可以減重 40%左右。由於後輪制動鉗殼體重量低,成本低,目前一些 中高端車型的後輪制動鉗殼體已經採用了鋁合金材質。

鋁合金制動鉗殼體目前在國內乘用車市場的滲透率僅為 2%左右,但性能與製造工藝 並不構成鋁合金制動鉗殼體的應用阻礙。過往鋁合金滲透率不高的主要原因是制動系 統(Tier1 供應商提供)市場集中度低,競爭激烈,Tier1 供應商沒有動力主動大規模 應用成本較高的鋁合金制動鉗殼體。在對零部件成本不敏感的跑車和高端豪華品牌 (如保時捷)領域,義大利廠商 Brembo 作為鋁合金制動鉗的主要供應商已經有了長 久的供貨經驗。隨著輕量化推動力的不斷加強以及 Tier1 市場集中度的提升,鋁合金 的市場滲透率將快速提升,未來鋁合金制動鉗殼體的需求將出現放量。

按照到 2025 年鋁合金滲透率達到 70%的估計,屆時將對應 25 萬噸的鋁合金用量, 以及 63 億的市場容量,相對 2017 年增量為 62 億元,CAGR=60%。

鋁合金制動鉗殼體製造商一般作為 Tier2/3 供應商,通過系統供應商(Tier1),車橋裝 配廠(Tier1 或整車廠自營)供給整車廠。對於制動系統來說,通常 Tier2/3 沒有設計 和驗證的能力,僅負責製造。Tier1 負責設計、驗證以及產業鏈上下的溝通協調,與 整車廠直接籤訂合同,在產業鏈中的附加值較高。

法資企業百鍊作為行業龍頭,佔有中國市場的大部分市場份額。寧波科達近年鋁合金 殼體業務快速發展,2017 年銷量 0.35 億元,近 3 年 CAGR=168%,是廣汽乘用車、 菲亞特克萊斯勒、吉利等主流車企的供應商。

Tier1 一般作為制動鉗殼體的設計方,用鋁合金制動鉗殼體裝配成制動器總成供給整 車廠。Tier1 供應商中,華域汽車與大陸汽車合資的上海汽車制動系統有限公司以及 亞太股份近年鋁合金制動器的市場份額較大,覆蓋了多個主流車企。

4. 其他鋁合金輕量化市場:關注下遊需求

鋁合金在其他汽車系統中的應用主要分三類:各種功能模塊(如電機、熱管理系統、變速箱、動力總成)的外殼和託架;輪轂,

車身結構件、覆蓋件。

前兩者中鋁合金的主要形式為壓鑄零部件,車身上應用的主要形式為鋁擠壓和衝壓鋁 合金。

4.1 壓鑄類鋁合金輕量化零部件市場集中度提升

壓鑄鋁合金零部件市場未來的增長將主要來自於乘用車產銷量的增長。在多數壓鑄類 鋁合金零部件的應用場合,鋁合金的滲透率已經很高,達到 80%以上。甚至在轉向 機殼體等領域,一些廠商已經在研究利用更加輕質的材料,如碳纖維和塑料來替代鋁 合金。鋁合金在壓鑄鋁輪轂行業的滲透率也已經很高,市場競爭充分。

國內主要的壓鑄鋁合金零部件廠商包括:

由於市場已經較為穩定,技術成熟,壓鑄鋁合金零部件廠商之間的競爭將加劇。隨著 國內乘用車市場增速放緩,汽車零部件供應商的高運營槓桿對利潤的影響將逐漸加大。

行業 CR5 在過去 4 年間從 19.5%快速上升到 25.5%,而行業按毛利計的 CR5 在過 去 4 年間更是從 21.5%快速上升到 29.7%。隨著汽車零部件進口關稅的降低,較為 固定的市場容量疊加激烈的國內外廠商競爭,未來市場營收和利潤將進一步向市場份 額靠前的廠商傾斜。

4.2 車身鋁合金零部件不確定性高

車身結構件和覆蓋件目前主要仍以普通鋼材、高強度鋼材為主,鋁合金的滲透率不足 3%。隨著輕量化的深入,鋁合金的應用有望顯著增長。然而,車身設計變更涉及到 的範圍很廣,總成本高,乘用車企業在變動車身主要材質時需要做的考量遠多於輕量 化底盤單個零部件。同時,車身輕量化的相對效用也沒有底盤等簧下質量輕量化高。 隨著成本相對較低的高強度鋼在車身結構件上應用的推廣,未來可能有更多的整車廠 選擇鋼鋁混合車身,全鋁車身推廣的不確定性將會越來越高。

目前車用鋁材市場中,諾貝麗斯等跨國巨頭已經推出了成熟的產品,國內企業作為後 發,追趕的難度較大。未來鋁合金車身零部件的設計與製造可能分散到整車廠、零部 件供應商以及鋁材供應商等多個環節。

4.3 鋁合金壓鑄設備市場將受益於下遊需求提升

鋁合金壓鑄工藝所採用的專用設備與傳統的鋼鐵鑄造設備差異很大,不能通用。鑄鐵 生產線的供應商均不能生產鋁合金壓鑄生產線。由於鋁水密度低,流動性不如鐵水, 許多鋁合金零部件在鑄造時只能採用專用的壓鑄設備以避免出現澆不足、砂孔和縮松 等缺陷。相對於傳統的重力鑄造生產線,壓鑄生產線對流體、系統集成等方面都有更 高的要求,之前被國外企業所壟斷。

近年國內如力勁科技(0558.HK)、伊之密(300415.SZ)等上市公司,在市場上取得了 突破,2016 年分別取得了 16%和 6%的市場份額,居國產品牌第一、二位。此外, 注塑設備巨頭海天集團(1882.HK)下屬新事業部門——海天金屬於 2017 年正式發 布了鋁合金壓鑄設備,並在當年就取得了 1 億的銷售額。

來自汽車行業的需求佔到了國內鋁合金壓鑄機市場的 70%。因此,力勁和伊之密兩 家企業近年來壓鑄機業務的營收與中國鋁合金汽車零部件行業總產值相關性很大。

壓鑄設備對壓鑄產品的質量和產能起決定性作用。通過對壓鑄機的主要用戶:鋁合金 壓鑄件生產商的調研可以發現,被壓鑄件生產商公布在官方網站上作為生產設備展示 的國產品牌只有力勁和伊之密,印證了力勁與伊之密的中高端地位。

過去,壓鑄鋁合金設備和零部件市場的集中度都很低。隨著壓鑄鋁合金汽車零部件市 場集中度的提升,市場份額將逐漸向有動力、有能力配置優質壓鑄設備的零部件供應 商集中。但是這同時意味著客戶的議價能力也會提升,只有優質壓鑄設備供應商才能 獲得更多的機會,隨鋁合金汽車零部件市場快速發展。

綜上所述,下遊鋁合金壓鑄產品的大發展,以及未來下遊集中度以及專業度的提升, 將為國產中高端品牌壓鑄機帶來加速發展的土壤。當前市場佔有率較高,產品範圍廣 泛的品牌將會受益。

5. 投資建議

5.1 投資策略:側重底盤零部件,關注下遊車企趨勢及產業協同作用

5.1.1 側重鋁合金底盤零部件

如我們前面觀點的總結,鋁合金底盤零部件當前滲透率在低位,輕量化性價比高,且 現有供應商壁壘較高。鋁合金底盤零部件的應用將隨著輕量化的深入以及新能源汽車 的推廣出現爆發增長。其中著重推薦預計 CAGR 較高的鋁合金控制臂、副車架、轉 向節以及制動鉗殼體供應商。

5.1.2 關注下遊集中度

鋁合金零部件供應商如果想取得業績突破,必須把其有限的開發、製造資源應用到佔 優勢的整車廠。因此對鋁合金零部件供應商的投資,要著重關注增速領先車企的配套 供應商。從 2017 年起,乘用車企之間開始分化。吉利汽車、上汽乘用車和廣汽乘用 車取得了遠超行業平均水平的同比銷量增幅,並延續到了 2018 年。與此同時,部分 銷量靠後的車企銷量下滑顯著,市場的馬太效應開始顯現。哈飛汽車、一汽夏利等陸 續停產。

由於鋁合金零部件相對成本較高,對於銷量增長緩慢甚至滑坡的車企來說,如果大規 模應用鋁合金,成本壓力更大。底盤等產品在不同車型之間的可替換性普遍不高,對 資源投入要求高。

5.1.3 關注產業協同作用

鋁合金零部件作為替代品,常被應用在換代和某個平臺上的高配車型上。這意味著整 車廠不會單獨為鋁合金零部件留出整套重新開發的時間,而是同步開發,對開發流程 的流暢程度要求很高。同時,底盤零部件之間的配套、協同作用顯著,開發周期長, 有時甚至長達三年以上。轉向節、控制臂、制動鉗等零部件在開發過程中的相互作用 明顯。零部件供應商的產品線如果不能打通多個系統,在開發過程中容易被其他公司 所提供的零部件掣肘,甚至整個開發過程需要在無預知的情況下推倒重來,浪費大量 研發費用和寶貴的爭取整車配套的時機。維持一個流暢的開發進程,有助於相關供應 商提升其鋁合金產品的份額。

5.2 重點關註標的

5.2.1 拓普集團(601689.SH):底盤輕量化產品協同發展優勢即將顯現

5.2.2 伯特利(603596.SH):輕量化轉向節領導者

5.2.3 廣東鴻圖(600933.SH):壓鑄鋁合金零部件領導者,有望受益於馬太效應

5.2.4 力勁科技(0558.HK):壓鑄機業務盡享輕量化零部件紅利

……

(報告來源:東興證券)

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