主机厂、特斯拉破冰之旅、新能源汽车百花齐放、传统主机厂蓄势待发、免热处理压铸铝合金
一体化压铸厂商
到2022年年底，据不完全统计，我国已建成大吨位一体化压铸机超80台，产能达800万件，涵盖6000t、6100t、6600t、6800t、7000t、7200t、8800t、9000t、9200t及12 000t多个吨位，另外正在建设的各种型号大型一体化压铸机超过50台，其中16 000t压铸机即将投产，20 000t级的正在开发。
一体化压铸配套产业链
一体化压铸技术属于多领域、多工序、多门类交叉复杂科学，其完整配套产业链包含了压铸机、压铸模具、辅助设备及CAE仿真等多个亚板块。
1.大吨位压铸机
压铸机是工业加工的母机，大型压铸机在一体化压铸中起着至关重要作用。过去大吨位压铸机由意德拉在1966年、1973年和1993年，分别制造了世界第一台2000t、3000t和4000t压铸机。2008年，中国力劲集团收购意德拉。2017年OL5500CS（5500t）压铸机问世，意德拉抢占了世界大吨位压铸机的宝座。开发OL5500CS压铸机主要目的就是用世界一流的意德拉压铸技术助推汽车结构件的快速发展。
意德拉集团2018年底推出了大型压铸机G i g a Press，质量达到430t，锁模力可达6000t，可以帮助特斯拉更快、更高效、更低成本地造车。2019年意德拉与力劲携手合作，宣布了发展路线，扩展了OLCS系列至5500t和6200t，拉开了大型压铸机制造帷幕。截至2023年初，压铸行业6000t以上的压铸机共有116台，分布在40家企业。
一体化压铸细分领域中，压铸机行业竞争格局较为稳定，分别为力劲科技、伊之密、海天金属和瑞士布勒。从产品吨位来看，国内具备6000t以上大型压铸机设计、生产能力的企业仅有力劲、伊之密和海天金属，海外领先企业是瑞士布勒。截至2023年上半年，一体化压铸技术设备供应商力劲科技市场份额依然领先，市场占有率超过62%，随着布勒（24%）、伊之密（11.9%）、海天金属（9.8%）等切入布局，有望打开设备产能瓶颈。
2.一体化压铸模具
一体化压铸模具技术壁垒较高：尺寸3m以上，质量150t以上，真空度30mbar，6个月开发周期，1000万元以上成本，定制化程度高，模具材料性能要求高，浇排系统的设计、热平衡设计、工艺分析、复杂镶块。大型压铸模具主要有两种设计模式，最常见的是由专业模具商设计，设计期间专业模具商将与压铸厂、整车厂深入沟通需求；另一种是压铸厂商自有模具厂进行设计制造或复制。大型一体化压铸模具订单几乎被赛维达、宁波臻至、广州型腔三家模具厂垄断，并建立了较强的市场壁垒，同时合力模具、共立精机、鑫林模具、品成金属等已完成前期技术储备和制造能力。另外文灿、鸿图、海威等压铸厂上也具备较强的大型模具设计开发能力。
3.一体化压铸辅助设备
一体化压铸技术本质上是传统压铸技术+真空系统+超大尺寸，不属于颠覆性的创造，但超大尺寸引起了工艺的“量变→质变”效应，进而对周边配套设备提出了更高的要求。
（1）机边炉 单次压射质量超100k g，甚至近200kg，定量精度影响良品率，定量时间、运行效率、烧损会直接影响生产成本。丹麦STØTEK公司和诺瑞肯集团的StrikoMelter为一体化压铸领域提供给料系统，如图13所示。丹麦STØTEK公司已成功开发容铝量6000kg（6t）、8000kg（8t）的超大型保温定量炉，目前装机量将近20台/套。2022年底，STØTEK公司启动位于太仓的全新生产基地，定量炉年产量可达150～200台，集中熔化炉可达20～30台。StrikoMelter根据具体工艺流程而提供不同的给料方案：“仅”配备勺取功能的LeanMelter、HBT+金属处理、HBT+定量炉，其中HBT为熔炼、处理、取料三合一熔炼炉，定量炉定量速度可达15kg/s，最大吨位为4t。
（2）温控系统 是一体化压铸技术的关键环节，包括模具、压室与冲头、分流锥与浇口套等温度平衡控制，模温控制系统是通过模温机单元连续工作控制动定模、模肉和模架的温度，利用常压冷却装置连续工作控制压室、冲头分流锥和浇口套温度，采用高压模冷机断续工作控制模芯、模块温度，通过细芯点冷机断续工作控制型芯销、小镶块温度，具体涉及高温、中温、低温温控产品（200℃水温机、320℃油温机、冷热温控站、多通道模冷机，多通道点冷机、集成控制系统），如图14所示。目前，行业内主要企业有瑞士莱格禄普拉司、苏州奥德、新昱科技和广州道晨。
（3）真空系统 一般要求型腔真空度在50mbar，甚至30mbar以下，同时对抽真空时间、真空阀布局有着高标准的要求，也配合模具、压室的密封技术，如图15所示。瑞士方达瑞是真空系统行业的龙头企业，是车身结构件真空压铸的首选；苏州艾嘉亚作为后起之秀，引进德国真空技术，用自我创新精神开发出新一代HG系列单机，集成超高真空机系统，SP系列单机集成超高真空机系统，占据了一体化压铸真空系统的大部分市场。
（4）喷涂系统 仿形喷涂/微量喷涂/多组喷涂是一体化压铸的标配，以适应模具深腔、多个抽芯/滑块、大尺寸长充填行程，配合模温控制系统，可显著提高生产效率。德国博马和德国沃尔林是该领域成熟且专业企业，另外部分周边自动化集成商也可以提供喷涂系统解决方案。
（5）自动化集成 即集成压铸机周边设备，实现全自动集成系统，重点在于整个压铸单元的安全性、可靠性和协调性，直接决定了压铸节拍及生产效率。具备压铸单元周边设备自动化集成能力的众多包括压铸机厂商、周边设备厂商以及自动化厂商，在一体化压铸细分领域具有代表性的为三里盛鑫、立石科技和普莱克斯。
（6）检测设备 目前一体化压铸件基本选择100%探伤，需要大型一体压铸件X射线无损检测设备，需要具备3D-CT成像、AI智能检测等技术和深度个性化、定制化的服务。其中日联科技和伟杰科技占据了一体化压铸探伤设备大部分市场。
4.一体化压铸CAE
由于一体化压铸工艺涉及复杂、大型、高精密零件的一体成型，方案开发与设计是一体化压铸面临的最大难点之一，也是决定产品质量和成品率的关键点，其开发过程中，CAE仿真软件发挥着至关重要的作用。
压铸行业仿真软件基本被国外公司掌控， 如MAGNMA、Flow-3D、Anycasting等，国内软件有适创科技等。其中适创科技自主研发的“基于超算云架构的多物理场云原生CAE仿真平台——铸超云”，首次实现了压铸仿真上云，满足了汽车零部件精密铸造成型、高端模具制造等领域的仿真及智能设计需求，成为CAE软件国产化替代的典型企业。
结 语
经过几年的高速发展，一体化压铸技术逐步趋向成熟，无论是上游的原材料、压铸机、压铸模具，中游的众多压铸厂商，下游的造车新势力、传统主机厂，还是基础研究方面，都取得了令人瞩目的成就，形成了带有一定技术、资本、市场壁垒的竞争格局。
随着一体化压铸技术的不断渗透，将会涌现更多的入局者，这会促进车身-底盘系统的迭代、应用范围的扩大、产品合格率的提升以及生产成本的下降。
经过时间和市场的检验，良性竞争和理性内卷会使一体化压铸技术的属性由“颠覆性技术”向“成熟先进技术”转变。
作者：何廷余（1），于德水（2），李东洋（2），刘清（2），高杰（3），韩星（4）
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