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后疫情時代的復合材料行業市場分析及預測
發布時間:2022-06-15
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隨著新冠疫情進入第三個年頭且供應鏈問題持續存在,復合材料行業將面臨什么?本文重點關注復合材料行業的兩個關鍵細分市場,并提供有關玻璃纖維碳纖維的行業預測。

 

汽車復合材料市場

 

人們還記得,去年汽車生產有望強勁復蘇,但令人失望的是,由于供應鏈的中斷抑制了同比增長。然而,由于生產預計將在未來24個月恢復到疫情前的水平,該行業的供應商將迎來光明的日子。此外,向電動汽車的持續轉變,將推動汽車行業越來越多地使用復合材料。

 

2021年,全球輕型汽車復合材料市場為37億磅,遠低于幾年前的水平。由于疫情造成的停產,2020年全球輕型汽車產量暴跌16%,需求恢復的速度超過了緊張的供應鏈所能支持的速度。在經歷了2021年的強勁開局后,全球產量僅比災難性的2020年增長了微不足道的2%,使汽車復合材料的消費量比疫情前水平低了20%。

 

盡管過去兩年困難重重,但汽車復合材料供應商即將迎來繁榮復蘇的好日子。汽車需求依然強勁,尤其是在北美。預計供應鏈的限制將在2022年期間得到緩解,生產應在2023年底或2024年初恢復到疫情前的水平。經受住了過去兩年風暴的供應商有理由希望,未來兩年的商業環境將更加友好,預計銷量將以每年8 - 10%的速度增長。

 

除了借助市場復蘇的東風,復合材料在成本、重量和性能方面,為汽車制造商帶來的價值繼續贏得汽車的應用。電動汽車由于發動機罩內溫度較低以及目前在市場上的地位,特別適合復合材料,這將擴大汽車復合材料制造商的可用市場。

 

去除內燃機及其排氣系統,將顯著降低許多汽車零部件的工作溫度要求,為復合材料創造了新的機遇。與沖壓金屬組件相比,電池蓋和外殼非常適合復合材料,因為它們具有高強度重量比、耐腐蝕性、設計靈活性和零件整合機會。通過選擇合適的樹脂體系或添加膨脹涂料,可以滿足電動汽車部件耐火新標準的挑戰。

 

電動汽車未來的進一步發展也有利于復合材料的增長。由于目前的電池成本高于同等汽油發動機,因此電動汽車在市場上售價較高。高的售價限制了銷量,隨著產量的減少,鋼或鋁沖壓件的固定成本在單位零件成本中所占的比例越來越大,在種情況下,選擇復合材料有助于降低成本。尤其突顯了復合材料在封閉板和卡車車廂等應用中的經濟性。這種趨勢至少會在接下來的五年之內持續下去,預計之后電動汽車的成本將接近內燃機汽車。

 

汽車復合材料的增長軌跡以2017 年為基準年,并預測到2025年的汽車產量和汽車復合材料銷量來說明。如果復合材料繼續像過去10年那樣超越市場,汽車復合材料的產量將比輕型汽車的產量早一整年超過基準年。

 

航空航天市場

 

與其他行業一樣,飛機行業也受到了新冠肺炎疫情的嚴重打擊。2020年,全球飛機交付量較2019年下降35%,全球航空旅行需求下降66%。自噴氣式飛機時代開始以來,航空業還沒有見過這樣的數字。

 

然而,我們有理由保持謹慎樂觀。根據年底的初步數據,該行業在2021年增長了7.5%。2022年應該會有22%的強勁增長。

 

去年,軍事交付受到打擊,完全是由于后勤原因,包括與疫情相關的工廠關閉和供應鏈中斷。但實際需求并沒有受到影響。最初由于疫情原因宣布削減國防預算的國家,如韓國,改變了這些計劃,并在去年增加了支出。

 

國防需求一直很強勁,這既是出于地緣政治原因,也是因為國防開支被視為政府在非常困難時期支持國家航空航天工業和國家經濟的一種好方法。軍工產出將在2022年完全恢復到疫情前的水平,之后還會有進一步的強勁增長。

 

公務機也迅速恢復,利用率最近超過了2019年的峰值水平。推動需求的三大因素——企業利潤、股市和油價——都處于非常高的水平,再加上人們強烈希望避免服務削減和航空運輸的高客座率。交付數量也在相應恢復,明年我們將看到(在數量上)恢復到2019年的峰值水平。

 

噴氣客機——通常占工業總產出的60%左右——總體狀況良好。我們預計2023年初空中交通將恢復到2019年的峰值水平。燃油價格從創紀錄低點回升至每桶80美元的高位,而客機融資成本仍相當低。這個比率——燃料成本與資本成本的比率——是除航空運輸之外,決定客機市場健康狀況的最重要因素。當昂貴(但不太貴)的燃料刺激人們更換舊飛機,當新飛機有廉價融資時,市場表現最佳?,F在,這個比率看起來很好。

 

最大的工業部門是單通道客機。2021年的交付量增加了40%以上,2022年將再增加40%以上。這在很大程度上是受北美和中國國內市場強勁復蘇的推動。此外,波音737 MAX的生產和交付恢復也會帶來影響,除了已經生產的MAX外,明年的目標是每月交付31架新造飛機。

 

與此同時,空客的目標是創造單通道價格的記錄。A320系列產量在疫情期間下降到每月40架,但制造商在2021年11月交付了58架。它的目標是到2023年中期達到每月64架,并在接下來的幾年中達到70到75架。

 

雙通道噴氣式飛機是這種積極觀點的唯一例外。疫情之前就存在寬體產能過剩問題。此外,這部分業務依賴于國際航空運輸,而國際航空運輸受到的打擊最嚴重,需要很長的時間才能恢復。與此同時,疫情加速了國際航線向單通道的轉變,特別是空客的A321neo。

 

我們的復蘇預測中的一些飛機不涉及新的制造。今年將有數十架787飛機和數百架737 MAX飛機交付,因此供應商群不會從中受益太多。通貨膨脹也可能影響供應商的盈利能力。如果通脹持續,利率將上升,影響噴氣式客機融資。如果Omicron變體或其他病毒變體導致停機、關閉邊界和另一次空中交通下滑,一些航空公司和供應商可能無法承受另一場重大危機。

 

美國玻璃纖維市場

 

自新冠疫情爆發兩年多以來,其影響至今仍然存在于各類制造業務中,也打亂了整個供應鏈,玻璃纖維行業也不例外。航運延誤、海運和集裝箱成本增加、出口減少和客戶需求等因素導致北美玻璃纖維、環氧樹脂和聚酯樹脂等復合材料的原材料出現了短缺。

 

即使存在供應鏈問題,2021年美國玻璃纖維市場仍增長10.8%,需求從2020年的25億磅增加到27億磅。建筑、管道和儲罐、電氣和電子、風能、消費品和海洋應用經歷了顯著的增長,而航空航天市場在2021年出現下降。

 

美國玻璃纖維行業在2021年風能產業的增長中獲得了相當大的收益。這是因為,美國玻璃纖維行業為了在2021年年底之前獲得生產稅抵免(PTC),而抓緊開工。作為新冠疫情救助計劃的一部分,美國政府對2021年12月31日之前開始建設的風電項目的PTC額度擴大到全部信貸額度的60%。美國風能市場在2020年實現兩位數增長后,2021年增為長8%。

 

在疫情期間,隨著消費者在戶外尋求安全、與社會保持距離的休閑活動,海洋市場也有所增長。2021年,美國船用玻璃纖維市場將增長為18%。

 

圖片在玻璃纖維行業的供需動態方面,由于所有最終用途行業的玻璃纖維消費量的增長,利用率從2020年的85%增加到2021年的91%。2021年全球玻璃纖維產能為129億磅。Lucintel預測2022年玻璃纖維工廠產能利用率將達到95%。

 

未來15到20年,玻璃纖維行業將有實質性的創新,特別是高強高模玻璃纖維的發展,與碳纖維等其他高性能纖維展開競爭。將導致進一步創新的兩大細分市場趨勢是輕量化和二氧化碳減排。

 

例如,由于海上風力渦輪機數量的增加、舊渦輪機的重新供電以及在接收高速風的地區安裝高渦輪機容量的裝置,輕型解決方案在風能市場中變得越來越重要。在整個市場中,風力渦輪機的平均尺寸持續增長,這導致需要更大更強的葉片。這反過來又創造了對更輕、更強材料的需求。包括歐文斯科寧和巨石在內的幾家公司已經開發出高模量玻璃纖維以滿足市場需求。

 

雖然GFRP復合材料是船舶行業的主要材料,但新技術正在改變這個市場的面貌。開發了先進3D技術的Moi Composites生產了MAMBO(馬達增材制造船)。這艘6.5米長的3D打印動力艇由連續的玻璃纖維增強熱固性復合材料制成,沒有船體和甲板的劃分,采用傳統復合材料制造無法實現的凹凸形狀。海洋工業也已采取措施實現更大的可持續性。RS Electric Boats 開發了第一艘全電動剛性充氣艇(RIB),在主要結構部件中加入了玻璃纖維和再生碳纖維。

 

總之,預計玻璃纖維在各個行業的使用將從疫情不良影響中恢復過來。運輸、建筑、管道和儲罐,尤其是海運市場,將在幫助美國市場恢復到疫情前的狀況方面發揮重要作用??傮w而言,預計美國玻璃纖維市場將在2022年實現強勁增長,并從疫情造成的影響中完全恢復。

 

碳纖維市場

 

近年來,碳纖維已經取得了長足的進步,幾乎影響了從航空航天到汽車和體育用品的所有市場。碳纖維的主要優點是高拉伸強度、高剛度、低密度和高耐化學性,因此在各個領域的利用率逐年增加。在2010年至2019年期間,碳纖維行業經歷了持續增長,需求從2010年的8230萬磅增加到2019年的超過1.92億磅(26億美元)。

 

然后在2020年,新冠疫情帶來了前所未有的破壞,整個碳纖維行業下降了9.7%。2021年初,碳纖維行業表現良好,呈現積極跡象。然而,到年底,由于供應鏈問題和航空航天和汽車行業的需求下降,碳纖維的總體需求只增長了4.4%。去年,風力渦輪機安裝數量的增加和高端運動設備需求的增長是碳纖維行業的關鍵驅動因素。

 

航空航天是碳纖維的主要終端用戶之一,在2020年和2021年受到嚴重影響。在疫情之前,空客A350和波音787夢想客機的生產速度分別為每月12架和14架。但是,由于旅行禁令和其他與新冠肺炎相關的危機,2021年這些飛機的產量下降到每月2架和3架。其結果是,航天用碳纖維需求在2020年大幅下降46%之后,在2021年下降了33%。

 

Lucintel預測,由于航空航天市場復蘇緩慢,以及風電市場增長放緩,2022年全球碳纖維需求將增加約2.6%。其中,風電市場對碳纖維增強聚合物的需求在2020年和2021年增長了兩位數。然而,很多新機會正在出現。Lucintel認為碳纖維在三個領域有著廣闊的前景:城市空中交通、儲氫和燃料電池。相關技術和應用尚處于起步階段,但為未來的增長提供了巨大的潛力。

 

城市空中交通(UAM)/空中出租車——城市人口的增加將導致道路擁堵,對可以減少交通問題并節省旅程時間的競爭性交通方式的需求。電動垂直起降(eVTOL)車輛或空中出租車是一種未來的運輸方式,其結構和內部組件將依賴碳纖維增強塑料(CFRP)部件。

 

氫儲存的壓力容器——對脫碳的重視正在推動氫基燃料的需求。儲氫罐用于運輸(汽車、卡車、鐵路、航空航天等)、配送(移動管道)和加氫站。用于氫氣儲存的壓力容器(IV型)在汽車和航空航天工業中得到越來越多的應用。碳纖維復合材料是制造IV型、V型壓力容器的理想材料。然而,在這些應用中,碳纖維的高成本是一個挑戰,特別是在氫氣罐需求快速增長的情況下。

 

燃料電池——發展中國家對便攜式設備的需求和對氫燃料電池汽車的興趣正在推動燃料電池的需求。碳纖維復合材料被用于燃料電池堆的關鍵部件。雙極板和氣體擴散層等主要部件都使用了CFRP,這不僅降低了系統重量和部件數量,還提高了機械強度和耐腐蝕性。

 

隨著最終用戶尋求材料的高強度和剛度特性的性能優勢,這些和其他新興應用將繼續推動碳纖維的增長。(來源:榮格)

 

 
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