2020年復(fù)合材料行業(yè)狀態(tài)報(bào)告——汽車市場和航空航天市場
2020-03-10
美國《復(fù)合材料制造》雜志報(bào)道發(fā)布了年度行業(yè)狀態(tài)報(bào)告，引用了6位行業(yè)專家對行業(yè)內(nèi)重要材料和市場的關(guān)注。由于報(bào)告篇幅過長，故分期推送的形式，今天為大家呈現(xiàn)汽車市場和航空航天市場的情況。（文中數(shù)據(jù)系原文所載，僅供參考。）
汽車市場
作者：Industrial Market Insight公司總裁Marc Benevento
在全球范圍內(nèi)，輕型汽車（額定總重低于8500磅）每年大約消耗50億磅（2,268,000噸）復(fù)合材料。熱塑性基體復(fù)合材料占用量的大部分。復(fù)合材料和其他輕量化材料近年來有了強(qiáng)勁的增長，但在未來的一年里，復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用將面臨一些不利因素。主要的增長抑制因素是全球輕型車輛市場相對平緩，以及美國燃油經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)的放寬。然而，隨著原始設(shè)備制造商繼續(xù)致力減少車輛重量，增長機(jī)遇仍將存在。
美國燃油經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)的回降只是全球汽車采用輕質(zhì)材料的一個小挫折。在美國以外對二氧化碳排放進(jìn)行更嚴(yán)格的管制將繼續(xù)推動全球車輛平臺上減輕車輛重量的需要。此外，減輕重量對于擴(kuò)大電動汽車使用范圍至關(guān)重要，在這一小型但不斷增長的細(xì)分市場中，對輕質(zhì)材料的追求將繼續(xù)下去。盡管美國燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)“暫?！?，但人們?nèi)詫⒗^續(xù)對用于減輕汽車重量的復(fù)合材料感興趣。
為了利用這一利好，復(fù)合材料制件供應(yīng)商將不得不提高其價(jià)值主張，而不是替代產(chǎn)品。在過去的十年里，高強(qiáng)度鋼和鋁是北美原始設(shè)備制造商致力減輕重量的最大受益者，尤以軟鋼為甚，從成本、可制造性和強(qiáng)度重量比的角度來看，軟鋼是汽車用鋼的基準(zhǔn)。顯然，如果復(fù)合材料要成為主流汽車減重努力的首選，還有更多的工作要做。
在不久的將來，復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用將面臨挑戰(zhàn)和機(jī)遇。不利因素包括全球生產(chǎn)前景相對平緩以及北美輕質(zhì)材料法規(guī)驅(qū)動力下降，將對復(fù)合材料增長構(gòu)成障礙。然而，對輕型汽車材料的需求將持續(xù)增長，與鋁和其他替代材料相比，復(fù)合材料可以展示出經(jīng)濟(jì)高效的特性，從而在困難的環(huán)境中贏得新的用途。
航空航天市場
作者：威奇塔州立大學(xué)國家航空研究所ATLAS主管Waruna Seneviratine
航天航空工業(yè)仍然是復(fù)合材料的主要用戶之一。據(jù)市場情報(bào)和咨詢公司Morder Intelligence的一份報(bào)告顯示，2018年，航空航天和防衛(wèi)行業(yè)在碳纖維市場的收入份額接近50%，幾乎相當(dāng)于汽車、替代能源、建筑、基礎(chǔ)設(shè)施和體育用品的總和。報(bào)告還說，飛機(jī)中碳纖維用量的增加，加上每年在市場上投放的飛機(jī)數(shù)量不斷增加，預(yù)計(jì)將在2019年至2024年間為碳纖維市場提供巨大的增長機(jī)會。
為了滿足航空航天的積極需求，復(fù)合材料工業(yè)需要考慮的不僅僅是材料的開發(fā)和供應(yīng)：制造過程必須經(jīng)歷重大的技術(shù)進(jìn)步，未來的工程師必須配備先進(jìn)的工具來適應(yīng)日益復(fù)雜的環(huán)境。全球飛機(jī)制造商正積極尋求通過自動化和創(chuàng)新材料/工藝來提高制造速度和效率的方法。他們著眼于“未來工廠”（也稱為工業(yè)4.0或智能制造業(yè)），在此將信息技術(shù)和運(yùn)營技術(shù)結(jié)合運(yùn)用。
隨著傳感器技術(shù)和機(jī)械手的進(jìn)步，工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)在能夠執(zhí)行非常規(guī)的復(fù)雜功能，例如勞動密集型的先進(jìn)復(fù)合材料鋪層。通過使用先進(jìn)的傳感器、過程模擬軟件和在線檢測系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)勞動密集型無損檢驗(yàn)的自動化，從而最大程度地減少故障，顯著提高制件質(zhì)量。配備先進(jìn)傳感器的在線檢測系統(tǒng)可用來自動識別制造缺陷，并將數(shù)字信息輸入機(jī)器學(xué)習(xí)算法，以便對后續(xù)制造作業(yè)采取糾正措施，以提高制件質(zhì)量。
加熱技術(shù)和自動化制造技術(shù)的最新進(jìn)展使得熱塑性塑料用于自動化制造過程。原位固結(jié)省去了二次作業(yè)（如真空袋和熱壓罐/固化爐固化），從而顯著降低了制造成本，提高了生產(chǎn)率。此外，采用適應(yīng)性強(qiáng)的自動化無模具制造技術(shù)，通過機(jī)器人的協(xié)調(diào)運(yùn)動，在無需熱壓罐的情況下制造出三維復(fù)合材料制品。
復(fù)合材料在航空工業(yè)中的未來前景是光明的，但它需要政府機(jī)構(gòu)、飛機(jī)制造商、設(shè)備供應(yīng)商、材料供應(yīng)商和大學(xué)之間的合作，以確保開發(fā)出正確的材料，并創(chuàng)造出滿足飛機(jī)需求的先進(jìn)技術(shù)和制造工藝。
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