Композитные материалы используются в коммерческих целях уже более 50 лет. На начальном этапе коммерциализации они применяются только в высокотехнологичных приложениях, таких как аэрокосмическая и оборонная промышленность. По мере развития технологий композитные материалы начинают коммерциализироваться в различных отраслях, таких как производство спортивных товаров, гражданская авиация, автомобилестроение, судостроение, гражданское строительство и строительство. Стоимость композитных материалов (как сырья, так и производства) значительно снизилась по сравнению с предыдущими годами, что позволяет широко использовать их во всё большем числе отраслей.
Композитный материал представляет собой смесь волокон и смолы в определённой пропорции. Смоляная матрица определяет окончательную форму композита, а волокна служат армирующим элементом, усиливающим композитную деталь. Соотношение смолы и волокон варьируется в зависимости от прочности и жёсткости детали, требуемых производителем первого уровня (Tier 1) или производителем оригинального оборудования (OEM).
Первичная несущая конструкция требует большей доли волокон по сравнению с матрицей из смолы, тогда как вторичная конструкция требует лишь четверть волокон матрицы из смолы. Это применимо к большинству отраслей промышленности, соотношение смолы и волокон зависит от метода производства.
Индустрия морских яхт стала основным потребителем композитных материалов, включая пенопластовые материалы. Однако она также пережила спад, вызванный замедлением судостроения и ростом запасов. Это снижение спроса может быть связано с осторожностью потребителей, снижением покупательной способности и перераспределением ограниченных ресурсов в пользу более прибыльных и основных видов деятельности. Верфи также перестраивают свою продукцию и бизнес-стратегии для сокращения убытков. В этот период многие небольшие верфи были вынуждены прекратить свою деятельность или быть приобретены из-за потери оборотного капитала и неспособности поддерживать нормальный уровень бизнеса. Производство больших яхт (>35 футов) пострадало, в то время как производство небольших судов (<24 футов) стало основным направлением.
Почему композитные материалы?
Композитные материалы обладают множеством преимуществ по сравнению с металлом и другими традиционными материалами, такими как дерево, в судостроении. По сравнению с металлами, такими как сталь или алюминий, композитные материалы позволяют снизить общий вес детали на 30–40%. Общее снижение веса даёт целый ряд дополнительных преимуществ, таких как снижение эксплуатационных расходов, сокращение выбросов парниковых газов и повышение топливной экономичности. Использование композитных материалов также дополнительно снижает вес за счёт отказа от крепёжных элементов благодаря интеграции компонентов.
Композитные материалы также предоставляют судостроителям большую свободу проектирования, позволяя создавать детали сложной формы. Кроме того, композитные компоненты имеют значительно более низкую стоимость жизненного цикла по сравнению с конкурирующими материалами благодаря более низким затратам на обслуживание, а также более низкой стоимости установки и сборки благодаря их коррозионной стойкости и долговечности. Неудивительно, что композиты завоевывают популярность среди производителей судостроения и поставщиков первого уровня.
Морской композит
Несмотря на недостатки композитных материалов, многие верфи и поставщики первого уровня по-прежнему убеждены, что в морских яхтах будет использоваться больше композитных материалов.
В то время как ожидается, что на более крупных судах будут использоваться более современные композиты, такие как пластик, армированный углеродным волокном (CFRP), суда меньшего размера станут основным драйвером общего спроса на морские композиты. Например, во многих новых яхтах и катамаранах современные композитные материалы, такие как углеродное волокно/эпоксидная смола и полиуретановая пена, используются для изготовления корпусов, килей, палуб, транцев, такелажа, переборок, стрингеров и мачт. Но эти суперяхты или катамараны составляют лишь небольшую часть от общего спроса на суда.
Несмотря на недостатки композитных материалов, многие верфи и поставщики первого уровня по-прежнему убеждены, что в морских яхтах будет использоваться больше композитных материалов.
В то время как ожидается, что на более крупных судах будут использоваться более современные композиты, такие как пластик, армированный углеродным волокном (CFRP), суда меньшего размера станут основным драйвером общего спроса на морские композиты. Например, во многих новых яхтах и катамаранах современные композитные материалы, такие как углеродное волокно/эпоксидная смола и полиуретановая пена, используются для изготовления корпусов, килей, палуб, транцев, такелажа, переборок, стрингеров и мачт. Но эти суперяхты или катамараны составляют лишь небольшую часть от общего спроса на суда.
Общий спрос на лодки включает моторные лодки (со стационарным, подвесным и кормовым приводом), реактивные катера, частные водные транспортные средства и парусные лодки (яхты).
Цены на композиты будут расти, поскольку цены на стекловолокно, термореактивные материалы и термопластичные смолы вырастут вместе с ценами на сырую нефть и другими затратами на сырье. Однако ожидается, что цены на углеродное волокно в ближайшем будущем снизятся в связи с ростом производственных мощностей и разработкой альтернативных прекурсоров. Однако общее влияние на цены на морские композиты будет незначительным, поскольку армированные углеродным волокном пластики составляют лишь незначительную часть спроса на морские композиты.
С другой стороны, стекловолокно по-прежнему остаётся основным волокнистым материалом для морских композитов, а ненасыщенные полиэфиры и винилэфиры — основными полимерными материалами. Поливинилхлорид (ПВХ) продолжит занимать значительную долю рынка пенопластовых сердечников.
Согласно статистике, более 80% общего спроса на морские композитные материалы приходится на композитные материалы, армированные стекловолокном (GFRP), а 15% — на материалы с пенопластовым сердечником. Оставшаяся часть — это армированные углеродным волокном пластики, которые в основном используются в крупных судах и в критических ударопрочных конструкциях на нишевых рынках.
Растущий рынок морских композитов также демонстрирует тенденцию к использованию новых материалов и технологий. Поставщики морских композитов стремятся к инновациям, внедряя новые биосмолы, натуральные волокна, полиэфиры с низким уровнем выбросов, препреги низкого давления, сердечники и тканые стекловолоконные материалы. Всё это направлено на повышение пригодности к переработке и возобновляемости, снижение содержания стирола, а также на улучшение технологичности и качества поверхности.
Время публикации: 05 мая 2022 г.
