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    汽車輕量化路徑及產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌鲅芯?/h1>
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    2017年12月28日 09:05:08
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    關(guān)于汽車輕量化路徑及產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌鲅芯?

      一、輕量化路徑分析

      汽車輕量化路徑主要有三個(gè):

     ?。?)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì):使零部件薄壁化、中空化、小型化、復(fù)合化以及對車身零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)和工藝改進(jìn)等。

     ?。?)輕量化新材料:采用輕量化材料來降低零部件重量。

     ?。?)輕量化工藝:利用輕量化材料成型制造工藝,達(dá)到減輕零部件重量的目的。

      結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和輕量化成型制造工藝主要側(cè)重于車輛前期設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造過程層面,若需進(jìn)一步優(yōu)化需大幅提升技術(shù)、工藝,在目前技術(shù)水平下提升空間不大;新材料應(yīng)用是目前汽車輕量化的最主要途徑,也是目前整車廠和汽車零部件廠商加大研發(fā)和推廣力度的重要環(huán)節(jié)。

      二、我國汽車輕量化目標(biāo)

      我國制定了汽車輕量化三步走計(jì)劃,計(jì)劃于2020年達(dá)到單車用鋁量190kg、單車用鎂量15kg,于2025年達(dá)到單車用鋁量250kg、單車用鎂量25kg,于2030年達(dá)到單車用鋁量350kg、單車用鎂量45kg。

      三、輕量化材料

      汽車輕量化目前使用的材料主要有:高強(qiáng)鋼、鋁合金、鎂合金、以及碳纖維復(fù)材。

      從減重性來看,高強(qiáng)度鋼-鋁合金-鎂合金-碳纖維呈現(xiàn)減重效果遞增的態(tài)勢,從成本端來看,高強(qiáng)度鋼-鋁合金-鎂合金-碳纖維呈現(xiàn)成本遞增的態(tài)勢。

      鋁合金性價(jià)比較高,且技術(shù)相對成熟,是現(xiàn)階段絕大部分車企減重的優(yōu)選材料。碳纖維材料擁有最理想的減重效果與綜合性能,但造價(jià)過高,未來隨著技術(shù)解禁,生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大,有望帶來新一輪的投資機(jī)會(huì)。

      碳鋼正在被高強(qiáng)度鋼所取代,這是比較成熟的技術(shù)。未來汽車輕量化材料里面,高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金與碳纖維都會(huì)根據(jù)自身的性價(jià)比在汽車上得到應(yīng)用。

      1、高強(qiáng)度鋼

      高強(qiáng)度鋼是指冷軋340MPa、熱軋490MPa以上的鋼。鋼的強(qiáng)度越高,減重效果越好。相對于傳統(tǒng)的340MPa的材料,600MPa級(jí)的鋼種在理論上的減重潛能大約為20%,800MPa的材料減重潛能會(huì)提高至30%以上。

      1.1應(yīng)用范圍

      目前高強(qiáng)鋼主要應(yīng)用在汽車安全件、底盤及車身等方面。

      1.2產(chǎn)業(yè)鏈及供應(yīng)商情況

      高強(qiáng)度鋼的產(chǎn)業(yè)鏈包括上游采掘冶煉-中游加工-下游應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)。在行業(yè)供應(yīng)商方面,掌握第三代高強(qiáng)度鋼技術(shù)的寶鋼股份、撫順特鋼等鋼企巨頭將占據(jù)市場先機(jī)。

      1.3目前現(xiàn)狀

      高強(qiáng)度鋼板的性能、成本等方面的綜合因素,是中低端乘用車輕量化材料的首選。預(yù)計(jì)在未來3-5年內(nèi),車身高強(qiáng)度鋼板的用量將達(dá)到65%-70%。

      1.4未來發(fā)展趨勢

      預(yù)計(jì)到2020年全球汽車先進(jìn)高強(qiáng)度鋼需求量2839萬噸,年均復(fù)合增長12%,對應(yīng)市場規(guī)模4258億元(先進(jìn)高強(qiáng)度鋼1.5萬元/噸)。

      2、鋁合金

      鋁合金是僅次于鋼材的汽車用金屬材料,以加工形式分為壓鑄、擠壓和壓延三種形態(tài),其中壓鑄件在汽車領(lǐng)域的用量占比最高,達(dá)到80%左右,擠壓件和壓延件在汽車上的應(yīng)用占比各約10%左右。

      2.1應(yīng)用范圍

      壓鑄件主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)、車輪等部位,擠壓件主要用于座架、行李架、門梁等,壓延件主要用于生產(chǎn)車身用鋁板等。

      2.2產(chǎn)業(yè)鏈及供應(yīng)商情況

      車用鋁合金的產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)恰颁X土礦-氧化鋁-電解鋁-鋁材-汽車及零部件”。

      2.3目前現(xiàn)狀

     ?、僦袊擞密噯诬囉娩X量距離發(fā)達(dá)國家仍有一定距離

      我國2015年單車用鋁量為115kg,全球單車用鋁量為168kg,中國單車用鋁量相對較低,未來有較大發(fā)展空間。預(yù)計(jì)到2020年,我國乘用車平均單車用鋁量將達(dá)231kg,年平均復(fù)合增速達(dá)15%。

      2.4未來發(fā)展趨勢

     ?、傥磥礓X合金前蓋用鋁普及率最高,車門、后蓋車頂提升較大

      未來鋁合金應(yīng)用的快速增長主要集中在覆蓋件、白車身等車身結(jié)構(gòu)件上。全鋁車身將從現(xiàn)在的4%提升至18%,年均復(fù)合增速16%以上。

     ?、谖磥碥囉糜娩X量預(yù)計(jì)將持續(xù)增長

      2015年我國汽車用鋁量為312萬噸,預(yù)計(jì)2020年我國汽車用鋁量為510萬噸,按照車用鋁合金4萬元/噸市場價(jià)計(jì)算,市場空間可達(dá)2500億元。2016-2020年CAGR為12%,其中SUV和輕量化將是汽車用鋁成長最快的領(lǐng)域。

      3、鎂合金

      鎂合金是目前商用的最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料。采用鎂合金可在使用鋁合金的基礎(chǔ)上再減輕15%-20%。目前鎂合金制品的62%應(yīng)用在汽車產(chǎn)業(yè)上,汽車產(chǎn)業(yè)中鎂合金用量較多的國家和地區(qū)主要是北美、歐洲、日本。

      3.1應(yīng)用范圍

      現(xiàn)階段鎂合金在汽車上的應(yīng)用主要集中于車身、發(fā)動(dòng)機(jī)和內(nèi)飾三大部分。

      3.2產(chǎn)業(yè)鏈及供應(yīng)商情況

      鎂合金與鋁合金產(chǎn)業(yè)鏈相似,包括“白云石-粗鎂-鎂合金(鑄材、型材、板材、棒材等)-汽車及零部件”。

      3.3目前現(xiàn)狀

      ①北美、歐洲、日本等地汽車用鎂持續(xù)增長,我國成長空間大

      目前北美地區(qū)單車用鎂量已達(dá)到3.8kg,使用和研發(fā)中的鎂合金零部件達(dá)100多種;日本單車用鎂量高達(dá)9.3kg,越來越多的在汽車的變速桿、座椅架等部位采用鎂合金材料;歐洲車用鎂合金鑄件的使用量以年均25%的速度增長,奔馳、通用、寶馬的部分車型,鎂合金用量已超過20kg。相比而言,我國2015年單車用鎂量約為1.5kg。

      3.4未來發(fā)展趨勢

     ?、傥磥碥囉糜面V量預(yù)計(jì)將持續(xù)增長

      預(yù)計(jì)2020年我國單車用鎂量將達(dá)到10kg,平均復(fù)合增長率達(dá)46%。

     ?、陬A(yù)計(jì)2020年汽車業(yè)對鎂合金需求將超過40萬噸

      2016年國內(nèi)輕量化達(dá)到2802萬輛,同比增長13.7%。2017年中國汽車銷量預(yù)測為2940萬輛左右,汽車增速為5%。預(yù)計(jì)2020年國內(nèi)單車用鎂量目標(biāo)為10kg,則預(yù)測到2020年汽車業(yè)對鎂合金的需求量將達(dá)到33.1萬噸。

      4、碳纖維

      碳纖維是有機(jī)纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的,一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量的新型纖維材料。

      4.1應(yīng)用范圍

      碳纖維復(fù)合材料(CFRP)在汽車中可應(yīng)用于車身、底盤、車頂、車門、頭蓋、引擎蓋、尾翼、壓尾翼、中控臺(tái)、裝飾條、傳動(dòng)軸、板簧、構(gòu)架、剎車片、內(nèi)飾和外飾配件等系統(tǒng)。

      4.2產(chǎn)業(yè)鏈及供應(yīng)商情況

      碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈包括了原絲生產(chǎn)、碳纖維生產(chǎn)、CFRP加工生產(chǎn)和裝備生產(chǎn)。

      4.3目前現(xiàn)狀

     ?、偬祭w維目前主要應(yīng)用于風(fēng)電葉片、航空航天領(lǐng)域

      以2015年的數(shù)據(jù)來看,碳纖維的下游應(yīng)用主要集中在風(fēng)電葉片、航空航天、體育休閑和汽車等領(lǐng)域。

     ?、趪鴥?nèi)碳纖維行業(yè)集中度低,產(chǎn)能低

      中國目前的碳纖維供應(yīng)商主要是中復(fù)神鷹、江蘇恒神、威海拓展等。產(chǎn)能都在5000噸級(jí)別以下,沒有形成行業(yè)集中度,缺乏與國外巨頭競爭的優(yōu)勢。

      4.4未來發(fā)展趨勢

     ?、偬祭w維復(fù)材的總體需求量將不斷上升

      預(yù)計(jì)到2020年,碳纖維復(fù)材的需求量可以達(dá)到約20萬噸的左右。

     ?、谖磥碥囉锰祭w維使用量將持續(xù)提升

      2015年全球汽車用碳纖維產(chǎn)量約為1.3萬噸,預(yù)計(jì)到2020年,全球汽車用碳纖維產(chǎn)量將達(dá)4萬噸。

      5、改性塑料

      塑料種類繁多,根據(jù)各種塑料不同的使用特性,主要分為通用塑料、五大工程塑料和特種工程塑料。主要品種如下圖所示:

      改性塑料,是指在通用塑料和工程塑料的基礎(chǔ)上,經(jīng)過填充、共混、增強(qiáng)等方法加工改性,提高了阻燃性、強(qiáng)度、抗沖擊性、韌性等方面的性能的塑料制品。

      5.1應(yīng)用范圍

      目前改性塑料主要應(yīng)用在外裝飾件、內(nèi)裝飾件、功能與結(jié)構(gòu)件。

      5.2產(chǎn)業(yè)鏈及供應(yīng)商情況

      改性塑料以初級(jí)形態(tài)樹脂為原料,通過改善樹脂在力學(xué)、流變、燃燒性、電、熱、光、磁等某一方面或某幾個(gè)方面性能的添加劑或其他樹脂等為輔助材料。

      5.3目前現(xiàn)狀

      ①我國汽車改性塑料用量低于國際水平

      與全球42%的改性塑料用于汽車行業(yè)相比,在我國僅為10%左右,預(yù)計(jì)未來幾年汽車行業(yè)將成為工程塑料消費(fèi)量增速最快的領(lǐng)域。

      目前,我國中、高級(jí)轎車塑料用量約為100-130kg/輛,遠(yuǎn)低于汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家汽車塑料最高用量200-300kg/輛、占整車質(zhì)量比重20%的技術(shù)水平。預(yù)計(jì)到2020年前后,國外汽車最大塑料用量將達(dá)到500kg/輛,占整車質(zhì)量的比重將達(dá)到30%-40%。

     ?、趪鴥?nèi)本土企業(yè)市占率遠(yuǎn)低于外資企業(yè),且核心零部件塑料國產(chǎn)化程度低

      目前國內(nèi)擁有超過3000家改性塑料生產(chǎn)企業(yè),多數(shù)年產(chǎn)量不足3000噸,規(guī)模以上企業(yè)(產(chǎn)能超過3000噸)只有70余家。從產(chǎn)能上看,國內(nèi)企業(yè)占73%左右,國外或合資企業(yè)占比約為27%,但從市場占有率情況來看,國內(nèi)企業(yè)市場占有率僅為30%,而國外企業(yè)市場占有率高達(dá)70%。

      本土材料供應(yīng)商的產(chǎn)品主要應(yīng)用于保險(xiǎn)杠、擋泥板、車輪罩等部件,在轉(zhuǎn)向節(jié)、底盤懸掛等核心件的輕質(zhì)化材料供應(yīng)上。

      5.4未來發(fā)展趨勢

      2016年我國汽車產(chǎn)量達(dá)到2811.90萬輛,按照4%的年復(fù)合增長率保守計(jì)算,到2020年我國汽車年產(chǎn)量將達(dá)到3289.53萬輛,我國汽車用改性塑料市場需求量已達(dá)到986.86萬噸。2016-2020年復(fù)合增長率約22%。

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