1.1 模具为“工业之母”,制造业带动行业稳健增长
模具为强迫金属或非金属成型的工具,是工业生产中必不可少的工艺装备。模具生产得到 的零部件具有高效率、高一致性、低耗能耗材、精度/复杂度较高的特点。模具行业为技术密集型产业,原材料主要为钢材、塑料等大宗商品。模具所用的钢材成为 模具钢,模具钢的种类较多,模具根据设计产品所需特性来选择模具钢的种类:比如制造 强度高的运动件齿轮、轴等需要用中碳调质钢,比如精密冷冲压模具需要用高强韧性冷作 模具钢。数控加工机床也就是自动化机床,是模具的配套部件,通过设计加工程序来控制 模具和其他部件的配合,从而生产出成品零部件。
制造业带动模具行业资本开支稳健增长,模具行业产值与销售收入随之逐步增长。模具作 为“工业之母”,下游广泛应用于机械、电子、汽车、信息、航空等制造业,模具工业的高 速发展可给予制造业强有力的支撑,模具工业的产业带动比例大约是 1:100,即模具产业 发展 1 亿元,可带动相关产业发展 100 亿元。我国作为制造业大国,制造业是我国经济增 长的主要拉动力量,制造业 GDP 同比增速稳定在 30%左右。2017 年我国的模具制造资本 开支为1043亿,同比增速为11%,模具设备工器具资本开支为474亿,同比增速为10%。2019 年我国模具总产值为 2900 亿,同比增速为 4%,模具行业销售收入为 2608 亿,同比 增速为 2%。
1.2模架是模具的核心部件,非标准模架具有更高的附加值
压铸模具发展需要模架配套,模架具有外部依赖性。模具的技术密集性体现在模仁的设计, 而模架作为模具的“骨架”,需要配套模具大型化和增加精密度,模具的精密度增加,也会 增加配套模架的精密度设计要求。并且在加工过程中,模架承受了加工过程中的所有载荷, 所以模架也有结构强度的设计要求。由于压铸模架及压铸模具所涉及的加工有很大差异, 压铸模具制造商会选择向压铸模架制造商订购模架,利用双方的生产优势,以提高整体生 产质量及效率。模架分为标准模架和非标准模架,非标准模架具有更高附加值。标准模架是指模架制造企 业根据客户需要, 采用批量生产的各种规格的模架标准零部件,如模板、导柱、导套等组装 的成套模架;非标准模架是在标准模架基础上,根据客户的不同要求,进行深加工或精加 工,如加工镶块、滑块、斜顶块、浇注系统、冷却系统、顶出结构和抽芯结构等,达到装 上模芯即可进行试模和生产的效果的成套模架。相对而言,非标准模架需要更强的精加工 能力和配套服务水平,也具有更高的附加值。模架是模具的主要成本之一,并且需要定期维护。超大型模具的成本结构中,模架成本占 比约 40%,并且模架结构和制造精度直接影响模具结构和锻件精度。为了确保模架精度, 应定期对模架进行检测和维护,并定期检修(一般应每年检测和维护)。
我们认为模架正向非标准化、复杂化、精密化发展。模具正向大型、精密、复杂方向发展, 模架也配套升级:1)非标准化发展。模架制造企业在按计划生产标准模架的基础上,开始 提供各种非标准模架的供给,即按要求对标准模架进行深加工和精加工。2010 年非标准模 架占全部模架销售额的60-70%,且多为大型、精密模具。随着一体化压铸技术革命推进, 我们预计非标准模架占比将继续提升;2)复杂化、精密化发展。随着模具制造专业化分 工的深入, 模具制造企业将更多的精加工环节转移到模架制造企业, 因此在标准模架产品上 进行精加工的项目日趋增多, 如加工流道孔、拉料杆孔、型芯孔、推杆孔、冷却水孔、斜导 柱孔、斜推杆孔等, 安装定位圈、定位器、浇口套、推板导柱、支撑块等。这些复杂的精加 工项目对模架制造工艺及其精确性提出更高要求;3)非标准化模架不断提高标准化程度。标准化有利于公司降本增效,随着模架行业的发展,专业化制造的技术不断加深,非标准 化模架结构不断模式化、标准化、专业化生产。
大型压铸模架集中度高,大型模架厂商的稳定至关重要。模具厂商一般外采模架,而大型模架格局与模具类似,其中科佳(长兴)模架制造有限公司市场占比超过 80%,超大型模具生产企业广州型腔、赛维达都有向科佳模架公司采购模架。压铸企业为了提高产品质量, 减少对外依存度,将逐步打通上游模具制造,进行一体压铸模具开发,比如文灿股份将文 灿模具升级成文灿集团铸造研究院,研究模具制造。对于压铸企业,模架仍需要外购,因此在一体压铸放量之后,模架供应商的稳定将成为压铸企业的关键之一。科佳是大型模架龙头企业之一。科佳(长兴)模架制造有限公司是湖州地区第一家专业生 产大型模架的企业,现已形成年产 2000余套模具模架的规模。产能方面,目前大型新能源 一体压铸模架每月产能可以达到 6-7 套,中小型的压铸模架每月可生产 100 多台套。由于 公司的订单饱和,产能不足,公司积极推进扩产项目。客户方面,科佳已与小鹏、蔚来等 国内外知名品牌达成长期合作。科佳将进一步开拓与国内及北美、欧洲大型汽车品牌的合作,提高市场占有率及全球范围内的竞争力。
1.3一体压铸带动原材料、压铸机、压铸岛、模具全方位升级
一体压铸技术趋势明确,新能源车有望进一步降本增效。大型一体化压铸一般指 6000T 以 上的压铸技术,一体压铸有利于减少零部件个数,加快生产效率,减轻质量,从而降低生 产成本。对于目前采用一体压铸后底板的 Model Y 来说,采用大型一体化压铸技术:1)总 重量下降 30%,制造成本下降 40%;2)零件数量较 model 3 减少 79 个,焊接点由 700- 800 个降低至 50 个;3)不需要进行热处理,制造时间由 1-2 小时缩短至 3-5 分钟。压铸成型之后需要热处理提升产品性能。一般压铸过程中,压铸成型之后需要进行热处理 步骤,热处理可以提高沉淀硬化铸造和热轧状态合金的强度与硬度,从而弥补普通铝合金 硬度低,耐磨性较差,摩擦系数大等劣势。而热处理一般有固溶、时效热处理两种工艺:1) 固溶使合金中各种相充分溶解,强化固溶体,并且使合金的韧性和抗腐蚀性能得到提高;2) 时效处理又分为自然时效和人工时效,是指使材料在室温或者较高温度下存放较长时间的 工艺。
一体压铸有望带动原材料(铝锭)向免热合金升级。热处理过程可以提升产品性能,但也 容易使产品变形,从而影响良品率,并且热处理高耗能,会增加生产成本,延长生产周期。免热合金其实本质上是添加其他金属元素使性能较高的铝合金材料,在自身原材料性能满 足零部件的需求时,生产端便可以省略热处理环节,从而节省生产时间,解决热处理使产 品变形的问题。我们认为一体压铸的趋势将带动原材料向免热合金升级。一体压铸配套大型压铸机和大型厂房,打造行业资金壁垒。压铸机是一体压铸的核心设备 之一,零部件的规格越大,对应的压铸机吨位越高,而压铸机的大型化将提升公司的投入 资金,一般来说投入产出比约为 1:1.2,即投入 1 亿资金设备可以支撑年收入 1.2 亿。另 一方面,压铸岛也需要配套大型化,对应厂房也需要大型化。因此公司切入一体压铸需要 大量资金支持,一体压铸行业资金壁垒较高。
模具一般外购,大型化、精密化凸显行业技术壁垒。一般压铸厂商不具备大型压铸模具的 设计能力,外部采购解决,而模架作为模具骨架,模具厂商一般外部采购提高质量和效率。模具的热平衡、模仁设计等技术难点随大型化精密化提升,另外大型压铸考虑解决空气排 出问题,使用真空压铸的工艺,模具难度进一步提升。模具是一体压铸技术升级的核心之 一。大型一体压铸技术配套模具需求大幅上行。我们认为新能源车是最早实现一体压铸的车型, 我们做出如下假设测算大型一体压铸模具的需求测算:1)根据 2021 年各大电车企业销售 数据预测 2022 年销量,2022-2025 年以每年 30%增速增长,2025-2030 年以 20%增速增 长;2)一体压铸车型目前为特斯拉 Model Y,随着造车新势力的跟进,未来一体压铸车型 的渗透率不断提升;3)一体压铸零件数可实现的为 4 个,目前特斯拉的一体压铸零部件为 后底板,未来有望逐步提升;4)产业处于发展前期,良品率较低,未来不断提升;5) 模具寿命假设为8万次.我们测算得到大型压铸模具的需求 2030 年为 1281套,2025年为 448 套,未来随着一体压铸的进程推进,模具的需求大幅上行。
1.4低端混战,高端缺乏”,大型压铸模具集中度高
铸造模具与压铸吨位相关,大型一体压铸模具供应商集中度高。铸造模具企业可以分为三 类:1)模具厂作为整机(车)厂的分厂或车间,定位于汽车集团内部铸造厂,只为本企业配套 生产模具,品种较为专一,集中度高。此类配套模具分厂或车间基本能满足本企业模具的 自给需要,一般不对外销售,但有时也会把一些难度大、时间紧的模具设计和生产任务安 排给专业模具供应商来完成;2)模具厂是面向多个客户的专业化铸造模具企业,主要特点是根据下游市场的需求开展产 品研发,承揽各行业所需要的各种铸造模具订单,可适应多个客户对模具的不同需求,设 备先进、技术优良、产品类别齐全,产量和品种受客户订单影响较大,竞争力较强;3)规模不大、设计能力、技术水平和装备水平较低的铸造模具企业,以生产中低档铸造模 具为主的企业,这类企业一般服务于少数几个客户、生产少数几种特定模具产品。整个模具厂商的竞争格局处于“低端混战,高端缺乏”的阶段,大型一体压铸模具生产企 业较少,集中度高,国内中高端模具生产生有赛维达、广东型腔、臻至。旭升股份是汽车 零部件企业,但公司模具起家,因此具有设计模具的能力,2022 年 10 月战略投资科佳模 架公司后,模具设计能够跟市面上的大型压铸机的吨位进行匹配。战略合作科佳模架公司,深化布局大型一体化压铸。公司 2022 年 10 月 31 日发布公告公 司与科佳(长兴)模架制造有限公司签订战略合作协议,在新能源汽车的大型一体化车身 结构件、一体化铸造电池盒箱体等产品的模具开发和工艺应用领域建立战略合作关系。大 型一体化压铸的技术难点之一是大型一体压铸模具的生产,公司具有自主模具开发能力, 而模架是模具生产中需要外购的产品。公司与模架龙头企业科佳合作之后,模架供应得到 保障,并共同开发大型一体压铸模具,深化布局一体压铸,快速切入核心客户。