復合材料未來十年中，在航空航天，汽車和其他市場的應用前景怎樣？有哪些機遇和挑戰(zhàn)呢？
航空航天
圖中為一架夏威夷航空波音787，波音787于2011年首次投入使用。圖片來源：波音
從2010年-2020年，在這過去的十年中，復合材料帶給我們哪些創(chuàng)新呢？又有哪些改變了現(xiàn)在我們的生活呢？
在航空航天的傳統(tǒng)復合材料市場中，波音787于2011年開始服役，而具有類似復合材料的空中客車A350 XWB出現(xiàn)在2015年。龐巴迪的? C系列單通道飛機（用樹脂注入制備復合材料機翼），在2016年開始服役。空中客車隨后在2018年收購了C系列產(chǎn)品線，并將其更名為A220。最終，令人遺憾的是，2019年，歐洲飛機制造業(yè)巨頭空中客車公司發(fā)表聲明說，由于大客戶削減訂單，空中客車決定停止生產(chǎn)A380超大型噴氣式客機，并在2021年完成所有A380訂單交付。
圖片來源：空客官網(wǎng)
汽車領(lǐng)域
在汽車領(lǐng)域，2013年，寶馬通過i3和i8震驚了整個行業(yè)，建立了一個全球性的垂直供應鏈，造成許多人推測，碳纖維在汽車領(lǐng)域廣泛應用的時代很快就會到來。兩年后，寶馬推出了經(jīng)過重新設(shè)計的7系列，這是一輛多材料車輛，其中約有15個碳纖維結(jié)構(gòu)部件，這暗示著大眾化的替代之路。
圖片：由碳纖維、鋼、鋁構(gòu)成的全新BMW 7系智能輕量化車身結(jié)構(gòu)
通用汽車于2018年推出了業(yè)內(nèi)首個碳纖維復合皮卡貨箱。實際上，在2001年通用汽車已經(jīng)建造了首個用于全尺寸卡車的生產(chǎn)線。2019年的GMC CarbonPro車廂還采用了帝人公司的熱塑性復合材料制造工藝，該工藝將20毫米長的碳纖維與尼龍6結(jié)合在一起，并進行模壓成型，零件循環(huán)時間僅為60-80秒。
圖片來源：GMC
回收領(lǐng)域
在復合材料回收領(lǐng)域，尤其是碳纖維復合材料（除廢纖維之外），十年前，幾乎沒有回收的供應基礎(chǔ)，到后來有十幾個供應商，再到現(xiàn)在有了許多供應商向下游應用領(lǐng)域提供了大量產(chǎn)品。在過去的十年里，復合材料在回收領(lǐng)域已經(jīng)長足的發(fā)展。但是目前，高效率回收仍面臨技術(shù)難關(guān)。
風力發(fā)電
風能行業(yè)擁有標志性的十年，全球產(chǎn)能已超過三倍，并被證明是復合材料的強勁市場。這部分將在下期有更詳細地介紹，因此這里將重點介紹航空航天和汽車。
未來十年復合材料的發(fā)展趨勢
IACMI的復合材料專家Dale Brosius訪問了英國多家專注于復合材料的研究機構(gòu)，并于2019年12月訪問了德國北部和南部的多個弗勞恩霍夫研究所和DLR研究所，以及為航空航天和汽車市場服務的多家生產(chǎn)企業(yè)。盡管國家之間存在一定程度的差異，但主要的推動力是提高生產(chǎn)速度和降低成本占主導地位，而回收利用以及相關(guān)的研發(fā)工是可持續(xù)性不可或缺的一部分。
目前雖然在航空航天領(lǐng)域仍然存在各種問題，但航空航天復合材料的未來變得越來越清晰。盡管沒有正式宣布更換波音和空中客車單通道飛機的正式聲明，但很明顯，許多航空航天研究都集中在以更高的速率提供技術(shù)來制造，加工，檢查和組裝大型先進復合材料結(jié)構(gòu)。
每年交付100至140架寬體飛機是一回事，而完全由復合材料主結(jié)構(gòu)每年制造700至900架單通道飛機則是另一回事。當考慮無人駕駛飛機（UAV）和城市空中機動性（UAM）（例如出租車）的相鄰市場時，每年的交易量可能會達到數(shù)千。
雖然在航空航天領(lǐng)域中，大家對熱塑性復合材料有相當大的興趣，客機的大型結(jié)構(gòu)最有可能保留在熱固性復合材料中（真空注入或在預浸料熱壓罐工藝），而在其他較小的部件中則使用熱塑性復合材料。對于UAV和UAM市場，希望業(yè)界考慮使用熱塑性復合材料，并結(jié)合為汽車開發(fā)的技術(shù)，例如高壓樹脂傳遞模塑（HP-RTM），拉擠成型和壓縮模塑。
另一方面，汽車領(lǐng)域顯示出很大的不確定性。人們?nèi)匀粚μ祭w維抱有濃厚的興趣，但是現(xiàn)在必須根據(jù)其他驅(qū)動力（電氣化，移動性和自主性）來考慮碳纖維的價值，而不僅僅是為了輕量化而進行輕量化。
在過去的十年中，碳纖維復合材料的循環(huán)時間和成本已降低了50％或更多，而且還有待進一步發(fā)展。非連續(xù)碳纖維，無論是回收的還是來自成本較低的前體/工藝的碳纖維，將在自動化程度高且報廢率低的地方找到作為壓縮或注塑復合材料的補強之所。盡管寶馬最近宣布將繼續(xù)制造i3直到2024年，但整個德國汽車工業(yè)都已從連續(xù)碳纖維的新應用中退出。
大批量汽車結(jié)構(gòu)件中碳纖維的未來將取決于最終零件成本能否降至每公斤18歐元（約合每磅10美元）以下。可能的中期解決方案包括連續(xù)的玻璃纖維或混合的玻璃/碳結(jié)構(gòu)，以及增加的混合包覆成型部件的開發(fā)。
未來十年復合材料的產(chǎn)量將是多少？對于航空航天領(lǐng)域，未來看起來一片光明。但是對于汽車領(lǐng)域，我們?nèi)匀恍枰恍┩黄啤?/div>
京ICP備14000539號