碳碳热场企业要构建成本护城河,核心在于碳纤维预制体的自产自用。预制体是碳碳热场制备的关键中间环节,自制企业相当于赚取了“预制体+热场”两个环节的利润,而外购企业则需将这部分利润让渡给上游供应商,在成本结构上天然处于劣势。以金博股份为代表的头部企业,通过独有的碳纤维成网、布网复合针刺及自动送料针刺技术,在预制体环节建立了显著的技术与效率优势,构成了其盈利能力的核心来源。
预制体自制:成本结构的分水岭
碳碳热场的制备路径是先制得碳纤维预制体,再通过气相沉积形成最终产品。在这一链条中,预制体环节的技术门槛和成本占比极高。“只有连同预制体一起做,才能获得尽可能大的利润”,这是热场行业盈利模式的关键。
外购预制体的企业,其成本中包含了供应商的利润与加工损耗,且难以对预制体的密度、均匀度等关键参数进行自主优化。而自产企业则能通过工艺创新,在原材料利用率、生产效率和产品一致性上实现系统性优化,从而在同等销售价格下获得更厚的利润空间。
金博股份的三项关键技术壁垒
金博股份从十年前就开始布局预制体生产,其技术领先性主要体现在三项特有技术上:
| 核心技术 | 技术属性 | 核心突破 |
|---|---|---|
| 碳纤维成网技术 | 特有技术 | 实现铺网连续生产,出网CV值(不均匀率)小于4%,网胎强度高,突破了传统成网方式无法连续生产碳纤维网的技术难题 |
| 布网复合针刺技术 | 特有技术 | 利用带钩刺的特殊刺针实现碳纤维网和布的复合,突破了形状复杂、厚度大的热场部件成型技术,而传统缝合技术只能生产薄壁、规则形状部件 |
| 自动送料针刺技术 | 特有技术 | 实现全自动送料、针刺不停顿和针刺密度自由调节,生产效率提高2倍以上,解决了手工送料劳动强度大、密度不均匀的问题 |
这三项技术共同构成了金博在预制体环节的“技术护城河”:出网CV值小于4%意味着网胎的均匀性极高,直接决定了后续沉积环节的产品一致性;布网复合针刺技术使厚壁异形件成为可能,拓宽了产品的应用边界;自动送料针刺技术则将生产效率提升2倍以上,摊薄了单位固定成本。
碳基复材替代石墨:赛道红利加持
碳碳热场对等静压石墨的替代趋势,为预制体自制企业提供了广阔的成长空间。以坩埚为例,碳基复合材料的占比已从2010年的不足10%提升至2020年的超过95%,等静压石墨几乎被完全替代。导流筒、保温筒等部件的碳基复材占比也已超过55%至60%。
碳基复材之所以能快速替代石墨,源于其性能上的全面优势:抗折强度不低于150MPa(石墨仅为38-60MPa),导热系数低于30W/(m·K)(石墨为80-140W/(m·K)),且密度更小、纯度相当。此外,碳基复材采用“预制体+沉积”的近似3D打印工艺,而石墨热场需从整块材料中挖出部件,随着部件体积变大,碳碳热场的边际成本变动更小,规模化优势愈发明显。
常见问题
预制体自产与外购的成本差异有多大?
预制体自产企业相当于赚取了“预制体+热场”两个环节的利润,而外购企业需将预制体环节的利润让渡给上游。结合金博的成网、针刺技术带来的生产效率提升(自动送料针刺效率提高2倍以上),自产企业在单位成本上的优势是结构性的,而非单纯的采购价格差异。
所有热场企业都能实现预制体自制吗?
并非如此。预制体制备需要长期的技术积累和工艺打磨,金博从十年前就开始布局这一领域。其独有的碳纤维成网技术突破了传统成网方式不能连续生产的难题,布网复合针刺技术解决了厚壁异形件的成型问题,这些技术壁垒并非短期可以逾越。产能扩张较快的企业若缺乏预制体自产能力,其成本结构将长期受制于上游。
预制体技术能否外溢到其他业务?
可以。碳碳热场的本质是把碳纤维做成特定形状的制品,这一“造物”能力可以横向延伸。金博已在储氢瓶(III型瓶已完成研发)、碳陶制动盘(与主机厂推进定点)、碳纸(与神力科技达成战略合作并完成送样)等领域布局,这些业务均与预制体工艺相通,有望成为第二增长曲线。