報告出品方：華泰證券

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研判賽道景氣度：汽車輕量化勢在必行，一體壓鑄加速進(jìn)程

需求端：排放政策要求高+新能源車?yán)锍探箲]強(qiáng)，倒逼車企推進(jìn)輕量化應(yīng)用

節(jié)能減排政策設(shè)置緊迫，倒逼車企加快輕量化以降本提效。我們認(rèn)為整體來看，當(dāng)前我國環(huán)保政策對乘用車的油耗和輕量化系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求較高，路線圖 2.0 在油耗上要求乘用車2025 年和 2030 年相比 2020 年分別下降 17%和 42%，在輕量化上要求到 2025 年內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計優(yōu)化、材料選擇和零件數(shù)量減少帶來的燃油車重量減少將達(dá)到 10%，到 2035 年將達(dá)到 25%，而純電動汽車的重量減少率將更高，到 2025 年底將達(dá)到 15%，到 2035 年底將達(dá)到 35%。新能源車由于增加了三電系統(tǒng)導(dǎo)致整車較燃油車增重了 200kg-300kg，政策對電動車的輕量化系數(shù)減少率的要求比燃油車更高，因此電動車有更強(qiáng)的輕量化需求。

新能源車存在較大的里程焦慮問題，輕量化需求更為迫切。根據(jù)羅蘭貝格 2022 年的調(diào)研結(jié)果，里程焦慮仍是影響消費(fèi)者購買電動車的首要原因。輕量化通過降低整車重量，可全面降低能耗和提升續(xù)航，若新能源車減重 100kg，續(xù)航里程將提升 10%-11%，同時降低 20%的電池成本和日常損耗成本。我們認(rèn)為，在新能源車補(bǔ)貼政策退坡、補(bǔ)貼對續(xù)航里程門檻逐漸提升、終端用戶里程焦慮較重的趨勢下，新能源車的輕量化需求更為迫切。

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汽車輕量化應(yīng)用優(yōu)勢顯著，解決汽車能源消耗+續(xù)航焦慮+提高性能的痛點(diǎn)需求。我們認(rèn)為輕量化兼顧提升續(xù)航和汽車性能，迎合了駕駛舒適性/安全性/經(jīng)濟(jì)性的要求，在需求端刺激下有望打開市場廣闊空間。電動車質(zhì)量比燃油車高 100-300kg，將消耗更大比例的能量用于負(fù)荷自重，而每減重 10kg 可提升 2.5km 的續(xù)航，并可降低 20%的電池成本和日常損耗成本。同時輕量化顯著優(yōu)化了汽車操作性能及安全性能，并縮短了汽車開發(fā)時間。整車開發(fā)需針對噪聲、振動與聲振粗糙度等 NVH 問題優(yōu)化設(shè)計，而鋁合金零件較鋼制零件降低了汽車對減震消音部件的要求，從而縮短了因針對 NVH 問題的調(diào)試時間。我們以鋁合金輕量化為例，在能耗方面，單車使用 60kg 鋁，可降低 0.69L/100km 的油耗，降低 0.75Kwh/100km的電耗。

供給端：一體化壓鑄突破鋁合金連接工藝限制，加快汽車輕量化進(jìn)程

鋁合金性能優(yōu)越且工藝成熟，應(yīng)用性價比、量產(chǎn)難度、性能表現(xiàn)的綜合表現(xiàn)好，中短期具有大規(guī)模使用可能性。汽車輕量化手段包括結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、制造工藝優(yōu)化、輕量化材料應(yīng)用，應(yīng)用輕量化材料實(shí)現(xiàn)減重的同時兼顧了汽車綜合性能的穩(wěn)定，目前為主流方案。而綜合考慮性價比、技術(shù)工藝、性能表現(xiàn)等因素，鋁合金在現(xiàn)階段的可行度最高，是當(dāng)前最成熟、最多應(yīng)用的方案。較其他材料，鋁合金性能優(yōu)越，減重效果好，且成本適中，在做到同等減重效果情況下，單位成本最低。同時其輕質(zhì)高強(qiáng)，成型性強(qiáng)，通過擠壓成型即可滿足復(fù)雜架構(gòu)的一次成型，符合量產(chǎn)需要，中短期看具備大規(guī)模使用的條件。
路線圖 1.0 提出 2020 年、2025 年、2030 年車輛整備質(zhì)量最終將實(shí)現(xiàn)較 2015 年分別減重10%/20%/35%，路線 2.0 進(jìn)一步提高要求，2025 年、2030 年、2035 年燃油乘用車輕量化系數(shù)降低 10%/18%/25%、純電動乘用車輕量化系數(shù)降低 15%/25%/35%，技術(shù)方案變化不大。輕量化主要減重手段是使用輕量化材料，具體而言，先重點(diǎn)發(fā)展超高強(qiáng)鋼技術(shù)，再重點(diǎn)發(fā)展鋁合金技術(shù)、實(shí)現(xiàn)鋁合金零件的批量生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，遠(yuǎn)期重點(diǎn)發(fā)展鎂合金和碳纖維復(fù)合材料技術(shù)并實(shí)現(xiàn)大范圍應(yīng)用。

連接技術(shù)混用帶來產(chǎn)品成本增加和效率降低，限制了鋁合金在汽車的應(yīng)用范圍。鋁合金是目前性價比較優(yōu)的汽車輕量化材料，其較普通鋼材可達(dá)到 40%的減重率且生產(chǎn)工藝較成熟，根據(jù)賽瑞研究，2020 年鋁合金在汽車輕量化市場的占比在 65%左右。但由于當(dāng)前汽車材料連接工藝以沖壓+機(jī)器人焊接為主，與鋼材料相比，鋁材料存在導(dǎo)熱系數(shù)大易導(dǎo)致焊縫性能下降、合金表面氧化層污染電極、熱膨脹系數(shù)高導(dǎo)致零件變形大等問題，制造端的沖焊工藝較困難且拼接效率低，進(jìn)而導(dǎo)致其連接成本為鋼制車身的 2-3 倍。
同時，隨著鋼、鎂鋁合金、碳纖維等多種材料在汽車上加速應(yīng)用，材料連接工藝更為復(fù)雜，一方面加大了設(shè)備投入、增加了生產(chǎn)成本，一方面大量的焊接、鉚接和膠接工藝大幅增加了作業(yè)時間、降低生產(chǎn)效率，使得減重性能更好的全鋁車身在現(xiàn)有沖壓+機(jī)器人焊接的工藝模式下難以普及。以第四代奧迪 A8 車身為例，其使用鋁合金白車身較鋼制車身降重了近30%，但需要包括點(diǎn)焊、激光焊、渦流焊、鉚接、自切削螺釘聯(lián)接、卷邊等 14 種連接工藝，其激光焊接焊縫 4.75 米、包邊 22.01 米、膠接 152.94 米、MIG 焊點(diǎn) 5892 個、鉚接 2976個等，工藝復(fù)雜度遠(yuǎn)高于電阻焊為主的鋼制白車身，整體工藝成本較高。

一體化壓鑄突破鋁合金連接工藝限制，加速汽車輕量化發(fā)展進(jìn)程。汽車制造的傳統(tǒng)工藝分為沖壓-焊裝-涂裝-總裝四步驟，其中車身需要將各車身沖壓零件焊接為發(fā)動機(jī)艙、側(cè)圍、前后底板、頂蓋等分總成線，再最后合裝為主焊生產(chǎn)線，而一體化壓鑄技術(shù)通過一次高壓壓鑄成型，合并了沖壓和焊裝環(huán)節(jié)，將除了外覆蓋件和部分懸架件以外的白車身一次壓鑄為大型零件。我們認(rèn)為，一體化壓鑄工藝本質(zhì)上革新了汽車輕量化工藝和材料使用，首先在制造工藝上，一體化壓鑄合并沖壓和焊裝工藝，顯著簡化生產(chǎn)流程、提高生產(chǎn)效率，我們看好其他主機(jī)廠在特斯拉的示范作用下不斷引進(jìn)一體壓鑄工藝，合并傳統(tǒng)的沖壓焊裝工藝。其次在材料使用上，鋼板易于沖壓和焊裝，過去廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)的汽車制造中，鋁合金是壓鑄的主要材質(zhì)，隨著一體化壓鑄的逐步引進(jìn)，我們看好其突破材料連接工藝的限制，加速在汽車輕量化中的應(yīng)用。

產(chǎn)業(yè)端：造車新勢力引領(lǐng)傳統(tǒng)車企跟進(jìn)，輕量化產(chǎn)業(yè)進(jìn)程加快

梳理當(dāng)前各大車企的輕量化布局看，輕量化產(chǎn)業(yè)主要由特斯拉引領(lǐng)、造車新勢力緊跟、傳統(tǒng)車企加大力度布局，合力推進(jìn)輕量化的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
（1）特斯拉：作為新能源車頭部持續(xù)加碼新能源車輕量化，電池包和車身輕量化為重點(diǎn)。
以 Model 3 為例，其輕量化從電池包開始逐步拓展到車身、底盤、電子電器，整車輕量化指數(shù)在競品中較突出。具體措施包括，采用高集成化的 E 平臺、提升電池密度減少電芯數(shù)量、優(yōu)化電池連接工藝來減少鋁片用量、采用大模組設(shè)計減少組件連接件、優(yōu)化電池包箱體結(jié)構(gòu)、使用鋼鋁結(jié)合的車身、使用全鋁線束、開發(fā)一體化壓鑄車身結(jié)構(gòu)件等。

（2）造車新勢力：蔚來主攻全鋁車身，小鵬發(fā)力電池車身一體化技術(shù)。蔚來 ET5 對車身后地板使用一體化壓鑄工藝，后縱梁的吸能盒、輪拱等易損部位保留了單獨(dú)零件設(shè)計，車身后地板減重 30%；定位于豪華純電中大型轎車的 ET7 采用了超高強(qiáng)度鋼鋁混合白車身，包含 42%的鋁/57%的鋼/1%的復(fù)合材料，白車身重量約 420kg，占車重 1/6；ES8 采用了全鋁車身+7 種先進(jìn)連接技術(shù)，白車身僅重 335kg，減重 40%，底盤/懸掛/輪轂/剎車系統(tǒng)/電池組外殼也為全鋁材質(zhì)。小鵬 23 年發(fā)布扶搖架構(gòu)采用電池車身一體化技術(shù)，節(jié)省 5%的垂向車內(nèi)空間。
（3）傳統(tǒng)車企：積極布局新能源車輕量化。如大眾在其全新新能源車平臺 MEB 中使用全新車身，把電池和電機(jī)融入了車身底架，電池殼采用鋁合金；比亞迪在其 e 平臺集成了電機(jī)電控，實(shí)現(xiàn)了車身重量下降 25%、功率密度提升 20%。

透視產(chǎn)業(yè)化路徑：材料應(yīng)用為主，結(jié)構(gòu)設(shè)計與工藝優(yōu)化為輔汽車輕量化的產(chǎn)業(yè)化途徑包括材料應(yīng)用、結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造工藝，材料輕量化路線是當(dāng)前的主流技術(shù)方案。具體而言，材料應(yīng)用旨在開發(fā)高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金以及復(fù)合新材料，目前主要在不同汽車部件應(yīng)用不同輕量化材料，往后看隨著工藝突破和材料成本降低，有望實(shí)現(xiàn)從鋁合金到鎂合金的應(yīng)用拓展。結(jié)構(gòu)設(shè)計輕量化主要為開發(fā)全新汽車架構(gòu)、使零部件薄壁化/中空化/小型化/復(fù)合化、優(yōu)化車身的空間結(jié)構(gòu)或創(chuàng)新車身的造型。制造工藝輕量化旨在優(yōu)化材料的成型工藝，在實(shí)際應(yīng)用中一般結(jié)合輕量化材料的特性來選擇合適的工藝。

全球各國輕量化路徑各有側(cè)重，我國材料、結(jié)構(gòu)、工藝三路徑并行。美國的汽車輕量化路線以材料進(jìn)步驅(qū)動為主，不斷提高材料的應(yīng)用性價比和性能；歐洲輕量化路線重在應(yīng)用多元化輕量化材料，主要發(fā)展先進(jìn)鋼鐵材料、輕金屬鎂鋁、碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料，并圍繞材料進(jìn)行制造工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化；日本輕量化重在突破材料和工藝的基礎(chǔ)性研究，積極推進(jìn)輕量化材料的實(shí)用化；我國的輕量化思路為重點(diǎn)發(fā)展高強(qiáng)度鋼、鋁、復(fù)合材料，協(xié)同發(fā)展材料開發(fā)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)輕量化。

輕量化材料應(yīng)用：工藝和結(jié)構(gòu)輕量化的基石，鋁合金為核心應(yīng)用方向鋼鐵在車內(nèi)應(yīng)用超 50%，為輕量化材料的主要替代對象。汽車主要材料為鋼材，應(yīng)用占比55%，其次是鑄鐵，應(yīng)用占比 12%。鋼鐵制造技術(shù)成熟、成本低、強(qiáng)度高且耐磨性好，但密度較高，為輕量化材料的主要替代對象。

目前汽車輕量化材料主要包括超高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金、碳纖維復(fù)合材料(CFRP)等，已得到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，輕量化效果良好。奇瑞的純電微型車小螞蟻采用全鋁空間結(jié)構(gòu)和全復(fù)合材料外覆蓋件，且在車身應(yīng)用了 93%+的高強(qiáng)度鎂鋁合金，其全鋁車身較傳統(tǒng)汽車減重了40%且剛性提高了 60%+；大眾寶來車型利用輕量化材料減重了 104.2kg；某車型的外飾件采用輕量化材料減重，合計減重 61kg+。

（1）高強(qiáng)度鋼板的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度性能高，主要應(yīng)用于關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件中。其具有高抗拉強(qiáng)度和高屈服強(qiáng)度的特性，可以在打薄鋼板、減少車身重量的基礎(chǔ)上保持性能不減，近年來主要應(yīng)用在 AB 柱、地板、門檻等車輛的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件中，如寶馬在部分車型的中通道、地板、B 柱、車門防撞桿應(yīng)用了高強(qiáng)度鋼；凱迪拉克在部分車型的 AB 柱內(nèi)板、地板中通道、橫梁等關(guān)鍵部件應(yīng)用了先進(jìn)的高強(qiáng)鋼，使鋼制下車體結(jié)構(gòu)相較原鋁制車體減重了 6kg。
（2）鋁合金耐腐蝕、耐磨性強(qiáng)，應(yīng)用由內(nèi)部零件罩體向全鋁車身過渡。其密度小、強(qiáng)度及剛度高、彈性和抗沖擊性能良好、有優(yōu)異的耐腐蝕性和耐磨性，是汽車輕量化的理想材料。鋁合金初期用于汽車發(fā)動機(jī)罩和行李箱蓋，現(xiàn)已應(yīng)用到全鋁車身和新能源車電池外殼，2021年國外已可達(dá)車身 80%以上的鋁合金和鋁復(fù)合材料應(yīng)用。

（3）鎂合金抗彎強(qiáng)度和隔音性能好，車體結(jié)構(gòu)件和零件中均有應(yīng)用。彎曲剛度不變下，鎂代替鋼可減重 60-70%。目前歐洲研發(fā)并使用的鎂合金車用零部件超過 60 種，單車鎂合金用量在 9.3-20.3kg，北美的鎂合金汽車零部件超過 100 種，用量 5.8-26.3kg，而國內(nèi)研發(fā)并使用的鎂合金汽零僅 20 余種，技術(shù)水平還有較大提升空間。此外受制于加工成本和技術(shù)工藝，鎂合金量產(chǎn)條件不充分，目前商業(yè)應(yīng)用的平均單車中用鎂量不足 1kg，個別車型的發(fā)動機(jī)罩蓋、轉(zhuǎn)向盤、座椅支架、車內(nèi)門板、變速器外殼上有應(yīng)用。
（4）車用碳纖維復(fù)合材料性能強(qiáng)但成本高，目前多用于賽車等領(lǐng)域。碳纖維的復(fù)合材料質(zhì)量輕(不及鋼材料的 1/5)、強(qiáng)度高(5 倍鋼強(qiáng)度)、耐高溫和耐腐蝕性能好，綜合性能強(qiáng)于原有材料性能的總和，且可滿足不同的車用部件要求，是理想的汽車輕量化材料，寶馬 i8 車型使用了全碳纖維的座艙，采用了類似F1賽車的設(shè)計。但限制于加工成本和原材料價格較高，主要在賽車、超跑等豪華車型有小批量應(yīng)用，隨著制造成本的下降，已逐漸向汽車車身、底盤、輪轂等部件滲透。
整體看鋁合金綜合性價比高，為主流材料。從減重幅度來看，高強(qiáng)度鋼<鋁合金<鎂合金<CFRP；從成本來看，高強(qiáng)度鋼<鋁合金<鎂合金<CFRP。對于輕量化材料的選擇，需要考慮重量、成本、工藝等多個方面，綜合來看鋁合金性價比較高且技術(shù)相對成熟，是現(xiàn)階段汽車減重的首選材料，其耐腐蝕性強(qiáng)，能有效延長汽車的使用壽命；成本適中，可回收利用且再生料工藝成熟，能有效降低能源浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)性能凸顯。

遠(yuǎn)期看，隨著鎂合金加工技術(shù)成熟、生產(chǎn)成本降低，輕量化效果更優(yōu)的鎂合金未來或得更多應(yīng)用。鎂的密度為鋁的 2/3、鋼的 1/5，是目前較輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，車身/動力總成/底盤/內(nèi)飾使用鎂合金替代鋁材最高可減重約 50%。往后看我們認(rèn)為，高性能鎂合金加工工藝的日趨成熟或降低鎂合金的生產(chǎn)成本，同時現(xiàn)有鎂合金鑄件應(yīng)用范圍與鋁合金鑄件的重疊度不斷擴(kuò)大，遠(yuǎn)期看鎂合金有望替代鋁合金成為重要的汽車輕量化材料。

車用鋁合金具有多種加工工藝，鑄鋁為汽車主流鋁合金材料。鑄造鋁合金成品質(zhì)量穩(wěn)定、適合大批量生產(chǎn)，主要用于變速器、發(fā)動機(jī)氣缸蓋、發(fā)動機(jī)氣缸體、輪轂、搖臂、制動盤等汽車構(gòu)件制造。軋制材、擠壓材、鍛壓材屬于變形鋁合金，成品質(zhì)量穩(wěn)定、強(qiáng)度較高、塑性較高、成分性能比較均勻、內(nèi)部組織緊密，應(yīng)用于車門、輪轂罩、熱交換器、保險杠、座位、行李箱、保護(hù)罩、消聲罩等汽車結(jié)構(gòu)件、懸掛件、裝飾件制造。根據(jù) 2017 年《鋁合金在新能源汽車工業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望》，各類鋁合金在汽車上使用比例大致為鑄鋁 77%，軋制材 10%，擠壓材 10%，鍛壓材 3%。

高壓壓鑄是未來鋁合金工藝的主流方向，部分零部件可用多種工藝生產(chǎn)。鑄造工藝可按金屬液的澆注技術(shù)分為重力鑄造和壓力鑄造。重力鑄造是指金屬液在重力效果下導(dǎo)入鑄型的技術(shù)，壓力鑄造是指金屬液在壓力作用下導(dǎo)入鑄型的技術(shù)。壓力鑄造中，低壓鑄造與差壓鑄造多用于發(fā)動機(jī)、底盤區(qū)域，而高壓鑄造因效率高、加工零件壁厚小，在汽車車身中運(yùn)用逐漸廣泛，是未來的重要方向。此外，部分汽零也可用多種工藝生產(chǎn)，如電池殼原用擠出件，在 CTC 結(jié)構(gòu)下一體化壓鑄電池殼或?qū)⑻娲鷶D出工藝；底盤和輪轂的鍛造件多用于中高端車型，而鑄造件的壁壘低且成本低，部分中低端車型應(yīng)用底盤和輪轂鑄造件。

鋁合金憑借優(yōu)秀的性價比優(yōu)勢用量快速滲透，單車用鋁量呈增長趨勢。目前鋁合金件在汽車中的應(yīng)用已覆蓋電池箱體、液冷板、汽車前后防撞梁、減震件、新能源汽車電器支架、CCB 儀表盤支架等，根據(jù)國際鋁協(xié)，2016-2019 年我國乘用車市場中，燃油車、純電車、混動車單車用鋁量的增幅分別為 15.7%、33.6%、28.1%，其中純電動汽車單車用鋁量增速明顯高于傳統(tǒng)燃油車，且根據(jù) DuckerFrontier 數(shù)據(jù)，純電車的用鋁量一般比燃油車高 101kg，主要系電車雖節(jié)省了內(nèi)燃機(jī)動力總成的用鋁部件、傳動系統(tǒng)和變速器中的用鋁部件（該部分零件單車鋁用量約 62kg，且多為鑄造材），但電車的電池外殼、電力牽引系統(tǒng)、車身和開閉件等部件需要額外用鋁約 163kg，該部分鑄造材占比不到 30%，以鋁型材為主。
往后看單車用鋁量有較大增長空間，根據(jù)中國汽車工程學(xué)會 2017 年編制的《節(jié)能與新能源汽車發(fā)展技術(shù)路線圖 1.0》，我國汽車輕量化計劃于 2025 年、2030 年單車重量分別較 2015達(dá)到年減重 20%、35%的目標(biāo)，乘用車單車用鋁量分別達(dá)到 250kg 和 350kg。路線 2.0 則細(xì)化了車型輕量化 要求， 指 出 2025/2030/2035 年燃油乘用車輕量化系數(shù)降低10%/18%/25%、純電動乘用車輕量化系數(shù)降低 15%/25%/35%。

較海外相比，我國單車用鋁量仍有較大的提升空間，有望隨新能源車發(fā)展快速提高。根據(jù)國際鋁業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2020 年國內(nèi)傳統(tǒng)乘用車單車用鋁量約 138.6kg，純電和混動車的單車用鋁量分別為 157.9kg 和 198.1kg，而根據(jù) Ducker Frontier，2020 年北美非純電車的單車用鋁量為 206kg，純電車的單車用鋁量為 292kg，對標(biāo)海外單車用鋁量水平，我國仍有較大的提升空間。

單車用鋁滲透路徑或遵循底盤先行滲透、車身快速推廣。考慮到簧下質(zhì)量（如底盤）減重性價比遠(yuǎn)高于簧上質(zhì)量（如車身），且車身輕量化由于耗材量大、成本高、工藝難等限制，短時間內(nèi)滲透率較難快速提升，我們認(rèn)為我國汽車單車用鋁量擴(kuò)張或遵循底盤先行滲透、車身加速推廣的路徑。底盤結(jié)構(gòu)件上，目前我國主流車型開始在底盤領(lǐng)域加速鋁合金材料的應(yīng)用，新能源轎車如比亞迪漢、Model 3、埃安 AionS、小鵬 P7 已在底盤結(jié)構(gòu)件應(yīng)用鑄鋁件，新能源 SUV 中底盤結(jié)構(gòu)件的鋁材料應(yīng)用更廣泛，如 Model Y、比亞迪唐、理想 ONE、極氪 001、蔚來 ES6 等主流車型。

車身結(jié)構(gòu)件上，鋁制車身輕量化效果明顯，應(yīng)用在新能源車兼顧提升續(xù)航和經(jīng)濟(jì)性，往后看有望隨新能源車發(fā)展加速推廣。傳統(tǒng)燃油車方面，奧迪 A8 通過鋁板材替代鋼板材、用鋁壓鑄件作為接頭結(jié)構(gòu)（鋁材料在白車身材料的占比達(dá) 58%），取得了顯著的輕量化效果，其輕量化系數(shù)為 1.31，略優(yōu)于寶馬 7 系的 1.53 和奔馳 S 的 1.73，白車身質(zhì)量為 282kg，低于寶馬 7 系 13%（323kg）、并低于奔馳 S 22%（362kg）。
新能源車方面，整備質(zhì)量每降低 100kg，NEDC 工況百公里耗電量可下降 5.5%、續(xù)航里程提升 7.97km、電池容量節(jié)省 0.885kW/h，分車型來看，A 級車和 C 級車的續(xù)航里程可增加12.3km 和 13.0km。若整備質(zhì)量不變，動力電池以外的部件每降重 10kg，并將質(zhì)量分給動力電池，動力電池能量密度按 138Wh/kg 計，A 級車和 C 級車的續(xù)航里程可增加 12.5km 和9.3km。就鋁制車身輕量化效果而言，據(jù)我們測算新能源車采用鋁制車身較普通鋼制車身可減重 40%，用材成本增加 1855 元，假設(shè)每減重 100kg 可減少 1.1kWh 電量下，采用鋁制車身可減少動力電池成本 2368 元，則鋁制車身綜合節(jié)省成本 513 元。綜上，鋁制車身對新能源車的輕量化效果明顯，且有較強(qiáng)的綜合經(jīng)濟(jì)性，我們看好其隨新能源車滲透加速應(yīng)用。

結(jié)構(gòu)設(shè)計輕量化：拓?fù)鋬?yōu)化是主流，多學(xué)科優(yōu)化是發(fā)展方向結(jié)構(gòu)輕量化是通過采用先進(jìn)的優(yōu)化設(shè)計方法和技術(shù)手段，使整車各系統(tǒng)合理布局達(dá)到輕量化，主要圍繞零部件小型化、薄壁化、精簡化、中空化、冗余度處理等設(shè)計方法，分為車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和汽車實(shí)體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計 2 種思路，按照設(shè)計變量和優(yōu)化問題的不同，又可以分為拓?fù)鋬?yōu)化、尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、形貌優(yōu)化 4 種手段。如神龍汽車變更了其車型的三角臂結(jié)構(gòu)，減重了近 50%，制造能耗降低了 65%。

拓?fù)鋬?yōu)化為目前汽車主要結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案。汽車結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計經(jīng)歷了：尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、拓?fù)鋬?yōu)化、多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化等階段，目前采用最多是拓?fù)鋬?yōu)化，其在給定負(fù)荷情況、約束條件和性能指標(biāo)的情況下,優(yōu)化指定區(qū)域的材料,其精確性較高。尺寸優(yōu)化及形狀優(yōu)化可以拓?fù)鋬?yōu)化的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步調(diào)整局部的材料分布、形狀、形貌等詳細(xì)設(shè)計，以獲得最終的結(jié)構(gòu)方案。

未來結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)方案將向多學(xué)科優(yōu)化發(fā)展?，F(xiàn)代工程發(fā)展迅速，各個工程系統(tǒng)規(guī)模逐步擴(kuò)大，系統(tǒng)間交互緊密，傳統(tǒng)的優(yōu)化方法已經(jīng)不再能滿足對工程領(lǐng)域發(fā)展的需求，多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化由此發(fā)展。它主要是指掌握各系統(tǒng)相互間的協(xié)調(diào)機(jī)制，優(yōu)化復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計以尋求整個工程系統(tǒng)最優(yōu)解的耦合系統(tǒng)設(shè)計方法，目前尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化以及連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化日趨成熟。在多目標(biāo)、多學(xué)科、離散結(jié)構(gòu)的優(yōu)化還要進(jìn)一步研究，包括遺傳算法、量子粒子群算法等算法進(jìn)行改進(jìn)，以便結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展。

制造工藝輕量化：熱成型工藝應(yīng)用較廣，一體化壓鑄革新制造工藝

輕量化工藝是實(shí)現(xiàn)材料選擇及結(jié)構(gòu)設(shè)計的紐帶，也是實(shí)現(xiàn)輕量化的必由之路。制造工藝輕量化在一定程度上直接決定輕量化能否實(shí)現(xiàn)。目前汽車輕量化相關(guān)的工藝技術(shù)主要有熱沖壓成形、液壓成形、激光焊接、一體化壓鑄等。
熱沖壓主要用于鋼鐵材料加工，產(chǎn)生零件強(qiáng)度高。熱沖壓成形工藝是基于高強(qiáng)鋼冷沖壓成型存在的問題而發(fā)展出的板材成型技術(shù)，將熱沖壓成形用鋼加熱至奧氏體化，在奧氏體溫度區(qū)間保溫一段時間后，快速轉(zhuǎn)移至熱沖壓模具中進(jìn)行成形和淬火，最終零件組織一般為完全的馬氏體組織，熱沖壓成形工藝結(jié)合了沖壓和熱處理過程，奧氏體組織塑性好、變抗力小，在零件成形后奧氏體變?yōu)轳R氏體，零部件回彈小、強(qiáng)度高。目前，成形件主要應(yīng)用在汽車安全部件上，如車門防撞梁、B 柱加強(qiáng)板地板縱梁、門檻梁等零部件。由于熱成型工藝技術(shù)有輕量化、高強(qiáng)度的優(yōu)勢，已在汽車工業(yè)有廣泛應(yīng)用。

液壓成形減少焊接工序，主要應(yīng)用于汽車管類零部件。其通過對管形件內(nèi)腔施加液壓力，使其在模具型腔內(nèi)發(fā)生塑性變形，從而得到所需形狀，與沖壓成形零部件相比，液壓成形件可以直接得到具有封閉內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的零部件，減少了焊接工序，可以達(dá)到減少零部件數(shù)量的效果，同時能提高零件強(qiáng)度和剛度，輕量化效果明顯，目前主要應(yīng)用于前后懸架、副車架、門檻梁、防撞梁等管類零部件。

激光焊接節(jié)約成本，且輕量化效果明顯。輕量化連接技術(shù)包括鉚接、中頻電阻點(diǎn)焊、MIG焊、攪拌摩擦焊等，其中激光焊接采用先進(jìn)的激光技術(shù)及設(shè)備，將一定數(shù)量的不同材質(zhì)、厚度、涂層的鋼材、鋁合金等材料通過自動拼合和焊接組成一塊整體板材，通過沖壓制造成為零部件。激光拼焊技術(shù)在汽車車身上的應(yīng)用，包括拼焊板板材、沖壓成形、激光三維切割、激光焊接分總成、總裝白車身零部件加工及總成和在線檢測，可節(jié)省樣車和模具、夾具的費(fèi)用，生產(chǎn)周期縮短，白車車身質(zhì)量減少 20%，同時焊點(diǎn)數(shù)量減少，白車身剛度、強(qiáng)度顯著提高。

一體化壓鑄替代沖壓和焊裝工序，促進(jìn)制造工藝變革。傳統(tǒng)汽車制造有四大工藝為沖壓、焊裝、涂裝和總裝。沖壓為首要步驟，運(yùn)用中小型壓力機(jī)和模具，將板材等原材料加工為所需形狀和尺寸的沖壓零部件；焊裝是利用多個焊接機(jī)器人或工人將沖壓零部件焊接為分總成，再焊接為白車身；涂裝包括涂裝前對被涂物表面的處理、涂布工藝和干燥三個工序；總裝是將白車身、動力總成、電控系統(tǒng)、內(nèi)外飾等零部件裝配成整車。一體化壓鑄通過將原本設(shè)計中需要組裝的多個獨(dú)立的零件經(jīng)重新設(shè)計，并使用超大型壓鑄機(jī)一次壓鑄成型，直接獲得完整的零部件。一體化壓鑄給壓鑄界帶來一場變革，包含著壓鑄機(jī)制造、壓鑄材料和壓鑄模制造變化，給超大型壓鑄模制造產(chǎn)業(yè)鏈帶來了新機(jī)遇。

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