技術貼 | 輕盈伴“鋁”：鋁合金底盤零部件主打汽車輕量化下半場

【參展聯系：馬小姐 15121196695 同V】

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并靈敏傳遞行駛方向， 近似于人的手腕腳腕。轉向節的主要功用是傳遞并承受汽車前部載荷，支承并帶動前 輪繞主銷轉動而使汽車轉向。在汽車行駛狀態下，它承受著多變的沖擊載荷，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 后的鋁合金轉向節，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、機加工工藝制成。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。

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%。

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，近似于人的小臂和 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。

早期的控制臂多采用鑄鐵、鑄鋼或鋼板沖壓焊接制成。隨著計算機輔助設計與制造 （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制造 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、多連桿和扭力梁四種形式。其中麥弗遜、雙叉臂 和多連桿為獨立懸架，各自對應不同形式的控制臂，并都可以采用鋁合金材料。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、雙叉臂和多連桿三種形式懸架的典型控制臂重量分別為每個車輪 10kg,18kg,21kg。采用鋁合金材料制成的控制臂，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、雙叉臂和多連桿 三種形式并存，后懸架主要是多連桿。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，后輪除了多欄桿懸架以外，近半數采用了不能使用鋁 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制造工藝為鍛造、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， 并在 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

副車架是前后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 當于人的肩與髖關節。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，鋼制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沖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。單個鋼制副車架的重量為 15~25kg，采用鋁合金材料制成的副車架，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于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制成的次級零部件 連接起來，工藝復雜，成品率低，導致總成本偏高。另外鋁合金副車架對空間占用大， 影響其他零部件的空間布置（相對于鋼材，由于要保持強度不變，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于轉向節、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、上游零部件供應商通常不具備打破 壁壘的能力。鋁合金副車架的復雜性導致其需要通過復雜的試驗驗證，才能量產供貨。同時，由于副車架運輸不便，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，由于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%。

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。制動鉗殼體用于安 裝、保護制動活塞和制動摩擦片，充納制動液，并與制動鉗支架配合，確保能夠精密 控制制動摩擦片的運動軌跡。

由于制動鉗殼體對于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采用球墨鑄鐵材質，經過鑄造、機加工 的工藝制成。每個前制動鉗殼體重量約為 2.5kg，后制動鉗殼體重量約為 1.5kg，采 用鋁合金材質可以減重 40%左右。由于后輪制動鉗殼體重量低，成本低，目前一些 中高端車型的后輪制動鉗殼體已經采用了鋁合金材質。

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，但性能與制造工藝 并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，意大利廠商 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%。

鋁合金制動鉗殼體制造商一般作為 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。對于制動系統來說，通常 Tier2/3 沒有設計 和驗證的能力，僅負責制造。Tier1 負責設計、驗證以及產業鏈上下的溝通協調，與 整車廠直接簽訂合同，在產業鏈中的附加值較高。

法資企業百煉作為行業龍頭，占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(28.360, 0.00, 0.00%)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(5.450, 0.00, 0.00%)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：關注下游需求

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）的外殼和托架；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沖壓鋁 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于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。

由于市場已經較為穩定，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杠桿對利潤的影響將逐漸加大。

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 的范圍很廣，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于輕量 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，國內企業作為后 發，追趕的難度較大。未來鋁合金車身零部件的設計與制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于下游需求提升

鋁合金壓鑄工藝所采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。由于鋁水密度低，流動性不如鐵水， 許多鋁合金零部件在鑄造時只能采用專用的壓鑄設備以避免出現澆不足、砂孔和縮松 等缺陷。相對于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。

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