在國際減排共識下，電動汽車浪潮席卷全球，成為各界關注的焦點。預計到2040年全球電動汽車占比將大幅提升，達到全球汽車市場的55%，超過傳統(tǒng)燃油汽車占比。值得關注的是，未來電動汽車時代將間接引領機床行業(yè)發(fā)展新布局。

減排共識驅(qū)動電動汽車市場發(fā)展

在國際減排共識下，電動汽車浪潮席卷全球，成為各界關注的焦點。2020年全球電動汽車銷量創(chuàng)下324萬輛的新高，較2019年增長43%，其中中國（占比41.3%）為最大單一市場，德國（12.3%）、美國（10.1%）是第二和第三大市場。引領電動汽車崛起的廠商——特斯拉是目前市場份額最大的電動汽車廠商（24.5%），傳統(tǒng)汽車廠商紛紛投入電動汽車發(fā)展。大眾和RNM聯(lián)盟的電動車車型均取得了不錯的銷售成績。世界各國已經(jīng)明確制定了碳排放標準。例如，歐盟的碳排放標準規(guī)定在2025 年比2021年降低15%，到2030年降低37.5%，這促使各國制定了禁止銷售燃油汽車的時間表。到2050年，各先進國家將全面轉(zhuǎn)向電動汽車。加拿大、新西蘭、挪威、英國等國家都制定了到2050年凈零排放承諾，將電動汽車產(chǎn)業(yè)確立為各國未來的首要發(fā)展目標。

電動汽車行業(yè)影響機床發(fā)展

機床行業(yè)在汽車領域的應用約占35～40%，電動汽車的發(fā)展趨勢將給機床行業(yè)帶來變革。電動汽車與燃油汽車相同的是，整體架構由動力、車身和底盤系統(tǒng)組成。兩者最大的區(qū)別在于動力系統(tǒng)。雖然電動車對發(fā)動機和進排氣相關零部件的需求逐漸減少，但對被替換的三電系統(tǒng)（電機、電池、電控）的需求卻大大增加，為機床創(chuàng)造了新的發(fā)展機遇。在從燃油汽車、混合動力汽車、插電式混合動力汽車向電動汽車發(fā)展的過程中，對功率部件——電機的加工需求將逐漸增加，其中車床、沖床、銑床應用最多。電機所需的繞線工藝將為相關機械設備創(chuàng)造機會。預計繞線工藝相關機械設備的資本支出將從2020年的2億美元增長到2030年的6億美元。對電池的需求增加，車床和銑床主要用于加工。電池芯所需的堆疊（層壓）工藝是一個新的加工商機。據(jù)估計，與層壓工藝相關的機械設備的資本支出將從2020年的5億美元增長到2030年的每年14億美元。在將傳動部件部分轉(zhuǎn)換為電動汽車的過程中，變速箱、齒輪等相關部件仍然存在，加工需求主要是銑床、車床、磨床/鏜床。

電動汽車零部件加工要求

1.電機和傳動

電動汽車的動力系統(tǒng)比燃油汽車簡單。與傳統(tǒng)的發(fā)動機結合變速箱的車型不同，電動汽車即使沒有變速箱，也只需單速傳動比結合電機變速即可完成動力傳遞和高低速轉(zhuǎn)換要求。其中，作為電機的動力源，內(nèi)部定子和轉(zhuǎn)子的硅鋼片數(shù)量有所增加。硅鋼片采用的工藝是沖壓。沖壓模具需要相關的刀具加工工藝，以及傳動部分所需的齒輪和外殼。這會創(chuàng)造一系列相關行業(yè)需求商機。隨著電動汽車的日益普及，多速傳動比的應用可能讓變速箱的應用再次得到發(fā)展。通過變速箱的多檔傳動比變化，動力傳遞效率優(yōu)于單檔傳動比，使電機保持高速運轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速的能耗和高低速不同場景的需求，有望提升電動汽車的高低速性能和更好的續(xù)航能力。

2.電池

電池組是電動汽車的關鍵核心部件，約占整車成本的35%-40%。搭載在車輛上的電池組在續(xù)航要求下體積龐大，上蓋、外殼、底座、保護罩都是高加工要求。部件由鋁合金和高強度鋼板制成，重量輕。預計到2030年，鋰離子電池的年需求量將超過2.8TWh（太瓦時），相當于80家TESLA超級工廠的年總產(chǎn)量，是目前需求量的7倍。綜合加工機、沖床等應用將同步推廣。

3.車身

零部件的簡化是電動汽車發(fā)展的另一個趨勢。實現(xiàn)消除車輛異常噪音、提高安全性、增加續(xù)航里程、節(jié)約生產(chǎn)資源等附加價值。另一個發(fā)展重點——模塊化底盤是目前主要汽車制造商實施的車型。通過共享模塊化機箱，可以達到提高產(chǎn)能、降低成本的目的。集成部件鑄造機和成型工具機可以借此機會增加部件生產(chǎn)和使用的數(shù)量。

電動汽車崛起引領機床行業(yè)新布局

由于世界各國政府大力推動碳中和和燃油車禁售相關政策法規(guī)，以及國際汽車制造商產(chǎn)品規(guī)劃的變化，全球電動汽車行業(yè)應用加速. 傳統(tǒng)燃油車已向純電動車發(fā)展。最大的不同是電機代替了發(fā)動機（包括變速箱），電池系統(tǒng)代替了燃料作為能源。盡管不再需要發(fā)動機、變速箱和進氣和排氣系統(tǒng)的加工需求，但電機、電池外殼和齒輪的加工需求仍然很高。此外，未來的機床行業(yè)還需要采用沖壓、壓鑄、層壓等加工方式。電動汽車零部件的制造趨勢，包括電機零部件的高效自動化生產(chǎn)、電池和功率模塊的自動化生產(chǎn)、減速機制造等，鋁合金零部件和復合材料零部件的應用加工電動汽車輕量化需求的增加將增加非傳統(tǒng)加工技術（水射流、超聲波、激光、層壓制造等）的應用，開發(fā)機床裝備新技術，帶動相關制造自動化和模塊化生產(chǎn)需要。展望未來，全球機床行業(yè)的市場發(fā)展趨勢瞬息萬變，已經(jīng)從大批量生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變?yōu)樾∨俊⒍鄻踊?、柔性化生產(chǎn)。滿足定制化生產(chǎn)需求。因此，隨著電動車的興起，機床裝備將向復合化、多任務化、大型化發(fā)展。通過智能技術增值，并結合虛實融合，抖動抑制、熱位移控制、3D實時仿制、干涉檢測功能、語音界面、機器加工狀態(tài)監(jiān)控、生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化和預測性維護監(jiān)控系統(tǒng)的最新技術。

汽車產(chǎn)業(yè)解構與重構，把握電動汽車零部件新商機

1998年以來，歐盟開始提倡減少碳排放。當時僅限于口頭協(xié)議，沒有強制性約束。2014年，歐盟正式確立了世界上最嚴格的汽車碳排放控制目標，從法律上強制汽車制造商減少碳排放。2021年，所有在歐盟銷售的新車都必須被新法規(guī)覆蓋。汽車制造商如果無法滿足上述標準，超過碳排放標準的車輛將被罰款。該汽車碳排放控制適用于在歐盟成員國銷售的所有汽車。為避免罰款促使主要汽車制造商做出回應，最簡單的是生產(chǎn)電動汽車。減少碳排放（汽車油耗）是全球主要汽車制造商最重要的研發(fā)課題。通過將傳統(tǒng)的汽車零部件電氣化，減輕電子零部件的重量，使發(fā)動機小型化，提高了運行效率。例如，為了節(jié)省能源，設計了集成的啟動電機和發(fā)電機，以配合停車時的自動啟動/停止系統(tǒng)。通過高壓元件的設計，IC半導體等匹配元件可以承受更低的電流。降低系統(tǒng)成本，簡化外圍輔助部件，集成啟動電機和發(fā)電機可在怠速和制動時進行能量回收動作，有效降低能耗。順應節(jié)能減排趨勢，新能源汽車和電動汽車是未來汽車發(fā)展趨勢。無論是新能源汽車還是電動汽車，車身中都必須用到很多電力電子元件，對各種元件的電力要求也比以往更高。甚至傳統(tǒng)的基于機械的組件也已開發(fā)為由電子組件控制，以實現(xiàn)高效率和精度。在這種趨勢下，電力系統(tǒng)的電氣化程度日益提高。必須重新設計/開發(fā)某些組件以滿足車輛電氣化的需求，并應對車載系統(tǒng)功耗的增加。電動汽車通過電氣化部件改善污染排放，電控或電力電子部件的創(chuàng)新設計提高了運行效率并延長了行駛距離。車輛根據(jù)動力電池比例的電氣化程度分為電動汽車、全混合動力和輕度混合動力，帶有微型混合動力的動力總成。簡單地說，就是電池電量和電動機對電力系統(tǒng)負責的比例不同。純電動汽車表示完全使用動力電池作為電動化動力。

汽車產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整與零部件產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型

電動汽車使用電動機和動力電池代替原來的（汽油或柴油）發(fā)動機和燃油系統(tǒng)作為電動汽車的動力來源。進氣/排氣系統(tǒng)或供油系統(tǒng)、變速箱、液壓裝置、倍增器、主缸和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等部件都屬于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機。兩者均由電子元件代替，控制啟動、運行、停止、加減速等。電動汽車在傳統(tǒng)汽車現(xiàn)有的懸掛系統(tǒng)、車身、輪胎等裝置上增加了減震彈簧、減震器、懸掛臂、電動空調(diào)系統(tǒng)、高壓線組等部件。汽車系統(tǒng)隨著電子化趨勢的發(fā)展向電動化方向發(fā)展，動力電池、電動機等電子元器件在汽車總成本中的占比顯著提升。并且原廠發(fā)動機、變速箱等燃油系統(tǒng)在整車成本中的比重逐漸下降。動力電池在電動汽車成本中占比最高（40～50%），其次是驅(qū)動系統(tǒng)。成本比例由原來傳統(tǒng)內(nèi)燃機的22～24%降低到10～20%。其中，電動汽車使用電動機、電動機驅(qū)動器、車輛控制器、傳動機構和傳動軸、冷卻系統(tǒng)來替代現(xiàn)有的發(fā)動機、輔助設備、傳動機構和排氣系統(tǒng)。電動汽車的其他成本包括車身外殼、底盤和其他部件。由于電動汽車從傳統(tǒng)（內(nèi)燃機）汽車中衍生出許多新的控制器、動力電池、動力元件或動力轉(zhuǎn)換模塊，形成了整車及零部件產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整的現(xiàn)象。

汽車輕量化和模塊化組件

車輛輕量化可以通過生產(chǎn)小型車輛、改進車輛結構、使用輕質(zhì)合金、高強度鋼板或橡塑材料來實現(xiàn)。由于該車采用前置發(fā)動機和前輪驅(qū)動，省去了傳動軸、差速器等零件，使結構更趨于流線型，從而使整車小型化。其他結構改進，如采用高強度鋼板、中空結構、小型化等，已在歐美日汽車廠逐步實施。橡膠和塑料材料在汽車中的使用增長迅速。為響應汽車輕量化的實踐，提高汽車輕量化材料的使用比例受到了相當大的關注。其中，橡膠和塑料材料在重量、可制造性和材料成本方面都具有很大優(yōu)勢。制造商通過生產(chǎn)小型車輛、簡化車輛外觀設計、小型化部件和使用輕質(zhì)合金來實現(xiàn)減輕車輛重量的目標。近年來，考慮到乘坐空間和傳動效率，很多制造商采用前置發(fā)動機和前輪傳動，取消了后驅(qū)動軸、后橋差速器、齒輪組等部件，使結構更加流線型。車身鈑金材料、制造方法及機構改進、中空結構設計及微型化零件應用等方面正在歐美日等汽車制造商中逐步普及。各汽車廠商爭相提高輕合金在汽車零部件中的應用比例，其中高強度鋼板、鋁合金、鎂合金、鈦合金等輕合金最受關注。實現(xiàn)電動汽車輕量化有以下幾種方式：

?使用輕質(zhì)材料，如低密度鋁及鋁合金、鎂鋁合金、工程塑料或碳纖維復合材料等，并用高強度鋼板代替普通鋼材，以減少鋼板的厚度

?優(yōu)化輕量化結構設計，優(yōu)化車身、底盤、發(fā)動機等部件結構

?采用激光拼焊、液壓成型、鋁合金低壓鑄造、半固態(tài)成型等先進制造技術。

電動汽車系統(tǒng)由車身、底盤、動力機構、懸架、輪胎、電池組、轉(zhuǎn)向機構、制動機構、電動機、空調(diào)等系統(tǒng)部件或模塊組成，其中車身和底盤占電動汽車?？傊亓考s為總重量的2/3。輕量化電動汽車的重點在于車身和底盤部件的設計和制造。車身和底盤的輕量化有助于減輕電動汽車的重量。電動汽車的輕量化可以通過車身結構的設計、輕量化材料的應用以及制造技術來實現(xiàn)。輕型電動汽車專注于：

?輕量化基于提高電動汽車的功耗。

?輕量化基于提高電動汽車的性能和安全性。

越來越多的電動汽車部件使用 CFRP（碳纖維增強聚合物/塑料）。由于重量輕、機械強度大等特點，全球各大汽車廠商都在爭相開發(fā)試產(chǎn)。目前，碳纖維復合材料正在開發(fā)并應用于汽車零部件領域，包括：車身、底盤、車頂、車門、氣缸蓋、發(fā)動機罩、后擾流板、擾流板、中控臺、裝飾條、儀表板、傳動軸、特殊傳動系統(tǒng)、座椅、座墊、尾翼、后視鏡殼、車架懸臂、導流罩、A柱、遮陽板、散熱器護板、側(cè)護板、踏板、輔助保險杠等車身、內(nèi)飾件、外飾件等。汽車零部件行業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為跨國企業(yè)，參與全球化競爭。來自世界各地的消費者對汽車零部件的要求是多樣化的，零部件的發(fā)展趨勢是要求各方面的性能持續(xù)不斷的創(chuàng)新。安全性、可靠性、污染物排放、油耗/碳排放、設計實用性等方面需要不斷改進。汽車行業(yè)經(jīng)過100多年的發(fā)展，開發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品的難度不斷加大。制造商在汽車零部件的研發(fā)上投入了大量資金。車廠必須承受零部件制造、管理、營銷、售后、庫存等巨大的成本壓力。零部件模塊化的概念逐漸被汽車制造商開發(fā)和應用。產(chǎn)品平臺衍生的組件模塊化開發(fā)是應對激烈市場競爭的必要手段。大眾提出模塊化戰(zhàn)略并實施MQB平臺產(chǎn)品開發(fā)計劃，汽車零部件的模塊化開發(fā)將成為未來汽車行業(yè)研發(fā)制造的趨勢。此外，電動汽車的集成技術展示了汽車產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展。由于電動汽車的結構省略了傳統(tǒng)的發(fā)動機、變速箱、傳動軸等復雜的機械部件或系統(tǒng)，因此更容易在整車設計中引入模塊化的概念。

智能制造零部件行業(yè)進展

汽車已進入產(chǎn)品多樣化、生命周期縮短的時代。主要汽車制造商很難提供多種車型。2017年以來，車型生命周期明顯縮短。如何根據(jù)消費者需求調(diào)整產(chǎn)能，已成為汽車廠和汽車零部件廠商必須面對的嚴峻問題，包括對應的汽車零部件生產(chǎn)效率、研發(fā)制造成本、次品率、高價值，甚至零部件物流調(diào)度等挑戰(zhàn)。未來汽車產(chǎn)業(yè)將朝著共享經(jīng)濟、高度定制化的趨勢發(fā)展。針對共享經(jīng)濟汽車行業(yè)的需求，汽車行業(yè)將要求降低成本、穩(wěn)健性要求、現(xiàn)場快速維護、支持大數(shù)據(jù)的可能性。數(shù)據(jù)與安全（數(shù)字平臺嵌入式安全、H2M到M2H、M2M、售后市場增材制造、基于增強現(xiàn)實的售后服務應用程序）要滿足汽車行業(yè)高度定制化的需求，未來，汽車行業(yè)將尋求銷售/制造/服務一體化，可能支持的制造技術包括 3D 掃描、3D 建模、增材制造、柔性生產(chǎn)系統(tǒng)、用于產(chǎn)品/服務開發(fā)的大數(shù)據(jù)等。為應對共享經(jīng)濟新商業(yè)模式的興起，汽車行業(yè)的制造技術需求將發(fā)生變化。新的共享經(jīng)濟模式將導致汽車擁有量和使用方式發(fā)生變化。汽車保有量集中于運營商，汽車使用率將大幅提升。汽車零部件磨損率的增加加大了對車輛堅固性和即時維護的需求。汽車保有模式依然存在，但會出現(xiàn)定制化趨勢，體現(xiàn)個人設計風格和品味，定制化服務和靈活的制造方式將應運而生。

資料來源：Market Prospects