據(jù)Grand View Research Inc.的一份報告顯示,到2024年,全球復(fù)合材料市場規(guī)模預(yù)計將達(dá)到1308億美元,并在預(yù)測期內(nèi)以7.8%的年均復(fù)合率繼續(xù)增長。2019年及以后,復(fù)合材料行業(yè)的發(fā)展趨勢如何?由美國多家調(diào)研機(jī)構(gòu)撰寫的《2019美國復(fù)合材料行業(yè)報告》*近新鮮出爐,我們?yōu)榇蠹規(guī)碓搱蟾娴膬?nèi)容摘要:
復(fù)合材料行業(yè)正享受著連續(xù)第九年的增長,在眾多垂直領(lǐng)域都有許多機(jī)遇。作為主要的增強(qiáng)材料,玻璃纖維正在幫助推動這一機(jī)會。
2018年全球玻璃纖維產(chǎn)能為109億英鎊,目前利用率為91%。隨著幾家主要玻璃纖維生產(chǎn)商在世界各地新建工廠,玻璃纖維工廠的產(chǎn)能將在2019年有所增加。
歐文斯科寧正在擴(kuò)大其在法國尚貝里的玻璃纖維生產(chǎn)廠的產(chǎn)能,這將幫助該公司滿足歐洲對熱塑性塑料日益增長的需求。其他擴(kuò)大產(chǎn)能的玻璃纖維供應(yīng)商包括中國巨石和日本NEG。中國巨石正在埃及建設(shè)一座20萬噸產(chǎn)能的工廠,并在美國南卡羅來納州建立了一座產(chǎn)能為8萬噸的工廠。日本NEG則收購了美國PPG的玻璃纖維業(yè)務(wù),擴(kuò)大了在美國的業(yè)務(wù)。
隨著越來越多的原始設(shè)備制造商使用復(fù)合材料,玻璃鋼的未來看起來很有希望。在許多應(yīng)用領(lǐng)域——混凝土加強(qiáng)筋、窗框型材、電線桿、鋼板彈簧等——復(fù)合材料的使用率還不到1%。對技術(shù)和創(chuàng)新的投資將有助于復(fù)合材料市場在此類應(yīng)用中的顯著增長。但這將需要開發(fā)顛覆性技術(shù)、行業(yè)公司之間的重大合作、重新設(shè)計價值鏈以及銷售復(fù)合材料和*終用途產(chǎn)品的新方法。
復(fù)合材料行業(yè)是一個復(fù)雜的、知識密集型的行業(yè),擁有數(shù)百種原材料產(chǎn)品組合和數(shù)千種應(yīng)用。因此,行業(yè)需要根據(jù)協(xié)同效應(yīng)、能力大小、創(chuàng)新潛力、機(jī)會可行、競爭強(qiáng)度、利潤潛力、可持續(xù)性等因素,識別并優(yōu)先考慮一些大宗用途的應(yīng)用,以推動增長。運(yùn)輸、建筑、管道和儲罐是美國復(fù)合材料工業(yè)的三大組成部分,占總使用量的69%。
總體而言,玻璃纖維行業(yè)有很大的增長潛力,因為它目前只占了整個結(jié)構(gòu)材料市場的一小部分。
為了獲得相對于傳統(tǒng)材料的競爭優(yōu)勢,行業(yè)需要專注于以下幾個重要方面:
對工程師和設(shè)計師進(jìn)行培訓(xùn),讓他們了解復(fù)合材料在土木工程、汽車、管道和儲罐等大批量市場中的優(yōu)勢。
通過處理復(fù)合材料的維修和回收問題,發(fā)展類似鋼鐵和鋁的從搖籃到墳?zāi)沟幕A(chǔ)設(shè)施。
為大批量市場開發(fā)成熟的先進(jìn)制造工藝,以1到2分鐘為周期。降低材料和零件成本,使復(fù)合材料零件具有與鋼鐵和鋁零件的競爭力。發(fā)展顛覆性技術(shù),在生命周期和性能方面獲得競爭優(yōu)勢。
碳纖維市場繼續(xù)以每年10%到15%的速度增長。2018年,全球碳纖維需求量約為85000公噸。去年的增長是由航空航天項目、風(fēng)電葉片和各種工業(yè)應(yīng)用中碳纖維使用量的增量增長帶動的。
在可預(yù)見的未來,預(yù)計這一產(chǎn)業(yè)將保持該增長速度。其中,航空航天和風(fēng)電葉片的應(yīng)用各占市場的五分之一左右,而汽車和體育用品占據(jù)市場的六分之一左右。剩余的25%到30%的市場包括各種各樣的應(yīng)用:注塑塑料、壓力容器、建筑和基礎(chǔ)設(shè)施加固、工具、海洋、石油和天然氣。隨著更多應(yīng)用和程序投入生產(chǎn),所有細(xì)分市場都在增長。
碳纖維生產(chǎn)的行業(yè)能力正在收緊。工業(yè)銘牌容量(額定產(chǎn)能)可能為14萬公噸,但考慮到生產(chǎn)產(chǎn)品的組合和品種以及工藝固有的擊倒效應(yīng),有效工業(yè)凈容量僅為10萬公噸左右。因此,我們目前看到,無論是長期生產(chǎn)商還是新進(jìn)入場的參與者,都有幾家新工廠和產(chǎn)能擴(kuò)張正在進(jìn)行。
中國是新進(jìn)的參與者,占世界碳纖維需求的20%到25%,而且中國也有追趕的能力和空間:中國生產(chǎn)商擁有世界銘牌產(chǎn)能的12%到15%,但生產(chǎn)的碳纖維不到世界碳纖維的5%。中國公司有充分的資源來實現(xiàn)更多的自我發(fā)展目標(biāo)。預(yù)計2019-2020年碳纖維需求將突破10萬噸,且預(yù)計產(chǎn)能還將增加。
在任何應(yīng)用中,對碳纖維增強(qiáng)塑料CFRP的接受與否將取決于技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)效益。在大多數(shù)應(yīng)用中,碳纖維的主要技術(shù)優(yōu)勢來自于材料的高強(qiáng)度重量性能,從而降低了重量結(jié)構(gòu)。
所有*終用途的細(xì)分市場都顯示出巨大的增長潛力。航空航天、風(fēng)電葉片、體育用品和模塑料都是很好的*終用途,隨著越來越多的項目被設(shè)計成使用碳纖維復(fù)合材料,它們將繼續(xù)保持增長。壓力容器(用于壓縮天然氣、液化石油氣、氫氣等)以及建筑和基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用是較新的*終用途,隨著其效益和施工方法的進(jìn)一步開拓,增長潛力巨大。
汽車應(yīng)用具有*高的市場潛力。由于大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用的采用和自動化程度的提高,碳纖維的成本和碳纖維增強(qiáng)塑料零部件的制造成本預(yù)計都將下降,因此碳纖維在汽車應(yīng)用中的機(jī)會幾乎是不可想象的。大批量生產(chǎn)將導(dǎo)致更低的成本和更大的接受度。
美國的經(jīng)濟(jì)增長是通過基礎(chǔ)設(shè)施投資實現(xiàn)的,但資金缺口已經(jīng)形成,威脅到未來的增長和增長速度。在未來10年里,美國土木工程師學(xué)會(ASCE)預(yù)計收入和需求之間的資金缺口將達(dá)1.4萬億美元,如果不能大幅縮小資金缺口,將導(dǎo)致美國國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)損失3.9萬億美元,就業(yè)機(jī)會減少250萬人;由于基礎(chǔ)設(shè)施薄弱,每家每年將花費(fèi)3400美元。
纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料產(chǎn)品和相關(guān)系統(tǒng)可以有效地修復(fù)或改造美國正在使用的基礎(chǔ)設(shè)施,而更換成本僅為原成本的一小部分。特別是在高腐蝕地區(qū),與傳統(tǒng)建筑材料相比,它們可以帶來更經(jīng)濟(jì)的替換。
碳纖維生產(chǎn)的行業(yè)能力正在收緊。工業(yè)銘牌容量(額定產(chǎn)能)可能為14萬公噸,但考慮到生產(chǎn)產(chǎn)品的組合和品種以及工藝固有的擊倒效應(yīng),有效工業(yè)凈容量僅為10萬公噸左右。因此,我們目前看到,無論是長期生產(chǎn)商還是新進(jìn)入場的參與者,都有幾家新工廠和產(chǎn)能擴(kuò)張正在進(jìn)行。
中國是新進(jìn)的參與者,占世界碳纖維需求的20%到25%,而且中國也有追趕的能力和空間:中國生產(chǎn)商擁有世界銘牌產(chǎn)能的12%到15%,但生產(chǎn)的碳纖維不到世界碳纖維的5%。中國公司有充分的資源來實現(xiàn)更多的自我發(fā)展目標(biāo)。預(yù)計2019-2020年碳纖維需求將突破10萬噸,且預(yù)計產(chǎn)能還將增加。
在任何應(yīng)用中,對碳纖維增強(qiáng)塑料CFRP的接受與否將取決于技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)效益。在大多數(shù)應(yīng)用中,碳纖維的主要技術(shù)優(yōu)勢來自于材料的高強(qiáng)度重量性能,從而降低了重量結(jié)構(gòu)。
所有*終用途的細(xì)分市場都顯示出巨大的增長潛力。航空航天、風(fēng)電葉片、體育用品和模塑料都是很好的*終用途,隨著越來越多的項目被設(shè)計成使用碳纖維復(fù)合材料,它們將繼續(xù)保持增長。壓力容器(用于壓縮天然氣、液化石油氣、氫氣等)以及建筑和基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用是較新的*終用途,隨著其效益和施工方法的進(jìn)一步開拓,增長潛力巨大。
汽車應(yīng)用具有*高的市場潛力。由于大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用的采用和自動化程度的提高,碳纖維的成本和碳纖維增強(qiáng)塑料零部件的制造成本預(yù)計都將下降,因此碳纖維在汽車應(yīng)用中的機(jī)會幾乎是不可想象的。大批量生產(chǎn)將導(dǎo)致更低的成本和更大的接受度。
美國的經(jīng)濟(jì)增長是通過基礎(chǔ)設(shè)施投資實現(xiàn)的,但資金缺口已經(jīng)形成,威脅到未來的增長和增長速度。在未來10年里,美國土木工程師學(xué)會(ASCE)預(yù)計收入和需求之間的資金缺口將達(dá)1.4萬億美元,如果不能大幅縮小資金缺口,將導(dǎo)致美國國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)損失3.9萬億美元,就業(yè)機(jī)會減少250萬人;由于基礎(chǔ)設(shè)施薄弱,每家每年將花費(fèi)3400美元。
纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料產(chǎn)品和相關(guān)系統(tǒng)可以有效地修復(fù)或改造美國正在使用的基礎(chǔ)設(shè)施,而更換成本僅為原成本的一小部分。特別是在高腐蝕地區(qū),與傳統(tǒng)建筑材料相比,它們可以帶來更經(jīng)濟(jì)的替換。
汽車新技術(shù)的出現(xiàn)也將影響到該行業(yè)未來對復(fù)合材料的需求。目前,電動動力總成和自動駕駛汽車對汽車材料的影響目前是爭論的焦點(diǎn)。電動車輛具有必須封閉的大型電池,以提供對環(huán)境和路面的保護(hù)。無人駕駛汽車將改變?nèi)藗兣c汽車互動的方式,并為車的內(nèi)部功能創(chuàng)造新的需求和愿望。對于復(fù)合材料而言,這些技術(shù)變化的時間和規(guī)模,將決定它們是短期還是長期具有吸引力的機(jī)會。
復(fù)合材料在汽車行業(yè)的市場份額仍有很大的提升空間。在短期內(nèi),對輕量級結(jié)構(gòu)的需求將推動復(fù)合材料的新應(yīng)用,以幫助滿足日益增長的監(jiān)管障礙。
歐洲的復(fù)合材料工業(yè)連續(xù)第六年增長,與前一年相比增長了2%,估計總產(chǎn)量為114萬公噸。同過去幾年一樣,歐洲生產(chǎn)的玻璃鋼數(shù)量反映了在各個市場部門觀察到的趨勢。主要用于汽車工業(yè)的熱塑性塑料的生產(chǎn),總體上仍比大多數(shù)熱固性材料的生產(chǎn)增長更為強(qiáng)勁。
盡管歐洲的玻璃鋼產(chǎn)量持續(xù)增長,但其產(chǎn)量仍落后于全球平均的市場趨勢。特別是在亞洲和美國,近年來的產(chǎn)量一直在以超過2%的速度增長。
一項按國家分類的分析突出了歐洲內(nèi)部的各種趨勢。區(qū)域市場之間存在著很大的差異,需要進(jìn)行單獨(dú)的分析。例如,德國的玻璃鋼加工十分注重運(yùn)輸部門和電子/電子工業(yè)。相比之下,土耳其的基礎(chǔ)設(shè)施市場正在蓬勃發(fā)展,而挪威和瑞典的石油和天然氣行業(yè)則表現(xiàn)強(qiáng)勁。
從積極的方面看,所審查的任何歐洲區(qū)域的生產(chǎn)都沒有下降。西班牙、葡萄牙、法國和意大利等南歐國家今年的經(jīng)濟(jì)增長率均高于平均水平。2012年以來,西班牙、葡萄牙產(chǎn)量明顯穩(wěn)定,近期呈上升趨勢。德國仍是歐洲復(fù)合材料的領(lǐng)導(dǎo)者,2018年的總產(chǎn)量為22.9萬噸。
東歐國家的市場增長率高于平均水平2.5%。在比荷盧三國(比利時、荷蘭和盧森堡)、斯堪的納維亞、奧地利和瑞士,報告的水平保持不變,因此低于平均水平。英國和愛爾蘭的產(chǎn)量僅增長了1.3%。
除了用于系列生產(chǎn)的既定材料(如SMC/BMC和熱塑性塑料)外,既定的連續(xù)工藝(如拉擠)也再次成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
不同的細(xì)分市場也為提高玻璃鋼產(chǎn)量帶來了希望。GFRP在天線結(jié)構(gòu)和建筑覆層中具有較大的應(yīng)用潛力。復(fù)合材料已經(jīng)在日益增長的航空航天領(lǐng)域的輕質(zhì)建筑概念中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。能源部門也在擴(kuò)張,近年來變得越來越重要。這一趨勢將持續(xù)多年。
由于GFRP和其他復(fù)合材料的通用性和與其他材料結(jié)合的非凡適用性,它們在許多應(yīng)用中具有突出的潛力。然而,對這些材料的認(rèn)識仍然十分有限,決策者無法廣泛考慮這些材料。這種情況必須改變,因為組合通常是一種很好的選擇,如果不是更好的話。如果客戶能夠重新評估這些材料和復(fù)合材料是否符合標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范,那么未來幾年歐洲市場的增長速度將比以往更快。
中國占全球建筑總量的一半以上,這是復(fù)合材料的主要推動力。過去10年,快速增長的汽車、鐵路、建筑和風(fēng)能行業(yè)對先進(jìn)材料的巨大需求,徹底改變了中國復(fù)合材料行業(yè)。在原材料、夾層芯材及輔助材料、制造工藝、模具、設(shè)計技術(shù)及應(yīng)用等方面取得了顯著進(jìn)展。
中國的玻璃鋼工業(yè)直到1995年左右才開始起步,而美國的復(fù)合材料工業(yè)早在二十世紀(jì)70年代初就已全面發(fā)展起來。在過去20年的快速發(fā)展中,中國已成為世界上*大的玻璃纖維生產(chǎn)國和供應(yīng)國。今天,中國玻璃纖維復(fù)合材料行業(yè)的市場規(guī)模是美國的兩倍。中國利用玻璃鋼的主要垂直領(lǐng)域包括電力、交通、建筑、水處理、風(fēng)能和化工。
玻璃纖維產(chǎn)能已達(dá)385萬噸,其中中國巨石、泰山玻纖、重慶國際復(fù)合材料占60%以上。中國有近5000家復(fù)合材料生產(chǎn)企業(yè),玻璃纖維復(fù)合材料年出貨量462萬噸。
中國工業(yè)對碳纖維的研究、開發(fā)和商業(yè)化落后工業(yè)化國家約35年,市場仍處于起步階段。2000年,中國政府和行業(yè)開始投資碳纖維的生產(chǎn)。在2017年,只有7家公司能夠每年生產(chǎn)1000噸以上的碳纖維來滿足中國國內(nèi)市場的需求。中國碳纖維工業(yè)在數(shù)量、質(zhì)量、性能、應(yīng)用等方面與工業(yè)化國家還存在較大差距。目前,中國的CFRP復(fù)合材料在體育休閑產(chǎn)品和一般工業(yè)(如風(fēng)能、汽車、交通和建筑)上的消耗量幾乎相當(dāng)。
盡管市場起步較晚,但2017年中國碳纖維產(chǎn)量與進(jìn)口碳纖維一起達(dá)到了5700噸的出貨量,能夠滿足國內(nèi)23487噸的市場需求。未來看上去很光明,中國擁有*大的聚丙烯腈(PAN)纖維的生產(chǎn)量,這將使聚丙烯腈基碳纖維及復(fù)合材料行業(yè)在未來十年繼續(xù)擴(kuò)大。
中國復(fù)合材料行業(yè)的發(fā)展,市場滲透率的顯著提高,為海外企業(yè)提供了巨大的機(jī)遇。以中國風(fēng)能市場為例:在過去10年里,中國風(fēng)電行業(yè)以平均每年41%的速度增長,到2017年,風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到1.88億千瓦。該行業(yè)的目標(biāo)是到2020年總裝機(jī)容量達(dá)到2億千瓦,其中海上裝機(jī)容量為3000萬千瓦。所有主要的風(fēng)能公司在中國都有業(yè)務(wù),包括維斯塔斯、通用電氣、西門子Gamesa和LM風(fēng)電。
中國復(fù)合材料行業(yè)預(yù)計兩年后將迎來一個轉(zhuǎn)折點(diǎn),屆時國內(nèi)碳纖維產(chǎn)量將超過進(jìn)口數(shù)量。多家公司將擁有高性能級碳纖維(T700/T800/T1000)生產(chǎn)線,并計劃應(yīng)對技術(shù)挑戰(zhàn),確保國內(nèi)產(chǎn)品與進(jìn)口產(chǎn)品競爭。
為促進(jìn)復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用,中國復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)正在研究低成本設(shè)計制造技術(shù)、結(jié)構(gòu)多功能集成技術(shù)、環(huán)保材料、修復(fù)改造技術(shù)、循環(huán)利用技術(shù)。隨著復(fù)合材料的優(yōu)勢得到更廣泛的傳播,特別是在下游終端用戶中,該行業(yè)也將從中受益。此外,自動化生產(chǎn)、現(xiàn)代化管理和規(guī)模化生產(chǎn),加上嚴(yán)格的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制,以及各種市場的不斷擴(kuò)大,必將使中國復(fù)合材料工業(yè)在未來十年以每年兩位數(shù)的速度增長。
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