2020年復合材料行業(yè)狀態(tài)報告——汽車市場和航空航天市場
2020-03-10
美國《復合材料制造》雜志報道發(fā)布了年度行業(yè)狀態(tài)報告，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注。由于報告篇幅過長，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）復合材料。熱塑性基體復合材料占用量的大部分。復合材料和其他輕量化材料近年來有了強勁的增長，但在未來的一年里，復合材料在汽車領域的應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)濟性標準的放寬。然而，隨著原始設備制造商繼續(xù)致力減少車輛重量，增長機遇仍將存在。
美國燃油經(jīng)濟性標準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行更嚴格的管制將繼續(xù)推動全球車輛平臺上減輕車輛重量的需要。此外，減輕重量對于擴大電動汽車使用范圍至關重要，在這一小型但不斷增長的細分市場中，對輕質(zhì)材料的追求將繼續(xù)下去。盡管美國燃油經(jīng)濟性法規(guī)“暫?！?，但人們?nèi)詫⒗^續(xù)對用于減輕汽車重量的復合材料感興趣。
為了利用這一利好，復合材料制件供應商將不得不提高其價值主張，而不是替代產(chǎn)品。在過去的十年里，高強度鋼和鋁是北美原始設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、可制造性和強度重量比的角度來看，軟鋼是汽車用鋼的基準。顯然，如果復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，復合材料在汽車上的應用將面臨挑戰(zhàn)和機遇。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)驅動力下降，將對復合材料增長構成障礙。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，復合材料可以展示出經(jīng)濟高效的特性，從而在困難的環(huán)境中贏得新的用途。
航空航天市場
作者：威奇塔州立大學國家航空研究所ATLAS主管Waruna Seneviratine
航天航空工業(yè)仍然是復合材料的主要用戶之一。據(jù)市場情報和咨詢公司Morder Intelligence的一份報告顯示，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%，幾乎相當于汽車、替代能源、建筑、基礎設施和體育用品的總和。報告還說，飛機中碳纖維用量的增加，加上每年在市場上投放的飛機數(shù)量不斷增加，預計將在2019年至2024年間為碳纖維市場提供巨大的增長機會。
為了滿足航空航天的積極需求，復合材料工業(yè)需要考慮的不僅僅是材料的開發(fā)和供應：制造過程必須經(jīng)歷重大的技術進步，未來的工程師必須配備先進的工具來適應日益復雜的環(huán)境。全球飛機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)），在此將信息技術和運營技術結合運用。
隨著傳感器技術和機械手的進步，工業(yè)機器人現(xiàn)在能夠執(zhí)行非常規(guī)的復雜功能，例如勞動密集型的先進復合材料鋪層。通過使用先進的傳感器、過程模擬軟件和在線檢測系統(tǒng)，可以實現(xiàn)勞動密集型無損檢驗的自動化，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)字信息輸入機器學習算法，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。
加熱技術和自動化制造技術的最新進展使得熱塑性塑料用于自動化制造過程。原位固結省去了二次作業(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，采用適應性強的自動化無模具制造技術，通過機器人的協(xié)調(diào)運動，在無需熱壓罐的情況下制造出三維復合材料制品。
復合材料在航空工業(yè)中的未來前景是光明的，但它需要政府機構、飛機制造商、設備供應商、材料供應商和大學之間的合作，以確保開發(fā)出正確的材料，并創(chuàng)造出滿足飛機需求的先進技術和制造工藝。
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