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复材行业市场报告及预测

来源:国际复材技术商情 发布时间:2022-06-10 1322
化工增强塑料 特别报道
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随着新冠疫情进入第三个年头且供应链问题持续存在,复合材料行业将面临什么?

随着新的一年开始,新冠变体导致病例激增,一种似曾相识的感觉渗透到了商业环境中。但经济学家表示,2022 年有理由保持乐观。本文重点关注复合材料行业的两个关键细分市场,并提供有关玻璃和碳纤维的行业预测。

汽车市场

人们还记得,去年汽车生产有望强劲复苏,但令人失望的是,由于供应链的中断抑制了同比增长。然而,由于生产预计将在未来24个月恢复到疫情前的水平,该行业的供应商将迎来光明的日子。此外,向电动汽车的持续转变,将推动汽车行业越来越多地使用复合材料。


2021年,全球轻型汽车复合材料市场为37亿磅,远低于几年前的水平。由于疫情造成的停产,2020年全球轻型汽车产量暴跌16%,需求恢复的速度超过了紧张的供应链所能支持的速度。在经历了2021年的强劲开局后,全球产量仅比灾难性的2020年增长了微不足道的2%,使汽车复合材料的消费量比疫情前水平低了20%。


尽管过去两年困难重重,但汽车复合材料供应商即将迎来繁荣复苏的好日子。汽车需求依然强劲,尤其是在北美。预计供应链的限制将在2022年期间得到缓解,生产应在2023年底或2024年初恢复到疫情前的水平。经受住了过去两年风暴的供应商有理由希望,未来两年的商业环境将更加友好,预计销量将以每年8 - 10%的速度增长。


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除了借助市场复苏的东风,复合材料在成本、重量和性能方面,为汽车制造商带来的价值继续赢得汽车的应用。电动汽车由于发动机罩内温度较低以及目前在市场上的地位,特别适合复合材料,这将扩大汽车复合材料制造商的可用市场。


去除内燃机及其排气系统,将显著降低许多汽车零部件的工作温度要求,为复合材料创造了新的机遇。与冲压金属组件相比,电池盖和外壳非常适合复合材料,因为它们具有高强度重量比、耐腐蚀性、设计灵活性和零件整合机会。通过选择合适的树脂体系或添加膨胀涂料,可以满足电动汽车部件耐火新标准的挑战。


电动汽车未来的进一步发展也有利于复合材料的增长。由于目前的电池成本高于同等汽油发动机,因此电动汽车在市场上售价较高。高的售价限制了销量,随着产量的减少,钢或铝冲压件的固定成本在单位零件成本中所占的比例越来越大,在种情况下,选择复合材料有助于降低成本。尤其突显了复合材料在封闭板和卡车车厢等应用中的经济性。这种趋势至少会在接下来的五年之内持续下去,预计之后电动汽车的成本将接近内燃机汽车。


汽车复合材料的增长轨迹以2017 年为基准年,并预测到2025年的汽车产量和汽车复合材料销量来说明。如果复合材料继续像过去10年那样超越市场,汽车复合材料的产量将比轻型汽车的产量早一整年超过基准年。

美国玻纤市场

自新冠疫情爆发两年多以来,其影响至今仍然存在于各类制造业务中,也打乱了整个供应链,玻璃纤维行业也不例外。航运延误、海运和集装箱成本增加、出口减少和客户需求等因素导致北美玻璃纤维、环氧树脂和聚酯树脂等复合材料的原材料出现了短缺。


即使存在供应链问题,2021年美国玻璃纤维市场仍增长10.8%,需求从2020年的25亿磅增加到27亿磅。建筑、管道和储罐、电气和电子、风能、消费品和海洋应用经历了显著的增长,而航空航天市场在2021年出现下降。


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美国玻璃纤维行业在2021年风能产业的增长中获得了相当大的收益。这是因为,美国玻璃纤维行业为了在2021年年底之前获得生产税抵免(PTC),而抓紧开工。作为新冠疫情救助计划的一部分,美国政府对2021年12月31日之前开始建设的风电项目的PTC额度扩大到全部信贷额度的60%。美国风能市场在2020年实现两位数增长后,2021年增为长8%。


在疫情期间,随着消费者在户外寻求安全、与社会保持距离的休闲活动,海洋市场也有所增长。2021年,美国船用玻璃纤维市场将增长为18%。


在玻璃纤维行业的供需动态方面,由于所有最终用途行业的玻璃纤维消费量的增长,利用率从2020年的85%增加到2021年的91%。2021年全球玻璃纤维产能为129亿磅。Lucintel预测2022年玻璃纤维工厂产能利用率将达到95%。


未来15到20年,玻璃纤维行业将有实质性的创新,特别是高强高模玻璃纤维的发展,与碳纤维等其他高性能纤维展开竞争。将导致进一步创新的两大细分市场趋势是轻量化和二氧化碳减排。


例如,由于海上风力涡轮机数量的增加、旧涡轮机的重新供电以及在接收高速风的地区安装高涡轮机容量的装置,轻型解决方案在风能市场中变得越来越重要。在整个市场中,风力涡轮机的平均尺寸持续增长,这导致需要更大更强的叶片。这反过来又创造了对更轻、更强材料的需求。包括欧文斯科宁和巨石在内的几家公司已经开发出高模量玻璃纤维以满足市场需求。


虽然GFRP复合材料是船舶行业的主要材料,但新技术正在改变这个市场的面貌。开发了先进3D技术的Moi Composites生产了MAMBO(马达增材制造船)。这艘6.5米长的3D打印动力艇由连续的玻璃纤维增强热固性复合材料制成,没有船体和甲板的划分,采用传统复合材料制造无法实现的凹凸形状。海洋工业也已采取措施实现更大的可持续性。RS Electric Boats 开发了第一艘全电动刚性充气艇(RIB),在主要结构部件中加入了玻璃纤维和再生碳纤维。


总之,预计玻璃纤维在各个行业的使用将从疫情不良影响中恢复过来。运输、建筑、管道和储罐,尤其是海运市场,将在帮助美国市场恢复到疫情前的状况方面发挥重要作用。总体而言,预计美国玻璃纤维市场将在2022年实现强劲增长,并从疫情造成的影响中完全恢复。

航空航天市场

与其他行业一样,飞机行业也受到了新冠肺炎疫情的严重打击。2020年,全球飞机交付量较2019年下降35%,全球航空旅行需求下降66%。自喷气式飞机时代开始以来,航空业还没有见过这样的数字。


然而,我们有理由保持谨慎乐观。根据年底的初步数据,该行业在2021年增长了7.5%。2022年应该会有22%的强劲增长。




去年,军事交付受到打击,完全是由于后勤原因,包括与疫情相关的工厂关闭和供应链中断。但实际需求并没有受到影响。最初由于疫情原因宣布削减国防预算的国家,如韩国,改变了这些计划,并在去年增加了支出。


国防需求一直很强劲,这既是出于地缘政治原因,也是因为国防开支被视为政府在非常困难时期支持国家航空航天工业和国家经济的一种好方法。军工产出将在2022年完全恢复到疫情前的水平,之后还会有进一步的强劲增长。


公务机也迅速恢复,利用率最近超过了2019年的峰值水平。推动需求的三大因素——企业利润、股市和油价——都处于非常高的水平,再加上人们强烈希望避免服务削减和航空运输的高客座率。交付数量也在相应恢复,明年我们将看到(在数量上)恢复到2019年的峰值水平。


喷气客机——通常占工业总产出的60%左右——总体状况良好。我们预计2023年初空中交通将恢复到2019年的峰值水平。燃油价格从创纪录低点回升至每桶80美元的高位,而客机融资成本仍相当低。这个比率——燃料成本与资本成本的比率——是除航空运输之外,决定客机市场健康状况的最重要因素。当昂贵(但不太贵)的燃料刺激人们更换旧飞机,当新飞机有廉价融资时,市场表现最佳。现在,这个比率看起来很好。


最大的工业部门是单通道客机。2021年的交付量增加了40%以上,2022年将再增加40%以上。这在很大程度上是受北美和中国国内市场强劲复苏的推动。此外,波音737 MAX的生产和交付恢复也会带来影响,除了已经生产的MAX外,明年的目标是每月交付31架新造飞机。



与此同时,空客的目标是创造单通道价格的记录。A320系列产量在疫情期间下降到每月40架,但制造商在2021年11月交付了58架。它的目标是到2023年中期达到每月64架,并在接下来的几年中达到70到75架。


双通道喷气式飞机是这种积极观点的唯一例外。疫情之前就存在宽体产能过剩问题。此外,这部分业务依赖于国际航空运输,而国际航空运输受到的打击最严重,需要很长的时间才能恢复。与此同时,疫情加速了国际航线向单通道的转变,特别是空客的A321neo。


我们复苏预测中的一些飞机不涉及新的制造。今年将有数十架787飞机和数百架737 MAX飞机交付,因此供应商群不会从中受益太多。通货膨胀也可能影响供应商的盈利能力。如果通胀持续,利率将上升,影响喷气式客机融资。如果Omicron变体或其他病毒变体导致停机、关闭边界和另一次空中交通下滑,一些航空公司和供应商可能无法承受另一场重大危机。

碳纤维市场

近年来,碳纤维已经取得了长足的进步,几乎影响了从航空航天到汽车和体育用品的所有市场。碳纤维的主要优点是高拉伸强度、高刚度、低密度和高耐化学性,因此在各个领域的利用率逐年增加。在2010年至2019年期间,碳纤维行业经历了持续增长,需求从2010年的8230万磅增加到2019年的超过1.92亿磅(26亿美元)。


然后在2020年,新冠疫情带来了前所未有的破坏,整个碳纤维行业下降了9.7%。2021年初,碳纤维行业表现良好,呈现积极迹象。然而,到年底,由于供应链问题和航空航天和汽车行业的需求下降,碳纤维的总体需求只增长了4.4%。去年,风力涡轮机安装数量的增加和高端运动设备需求的增长是碳纤维行业的关键驱动因素。


航空航天是碳纤维的主要终端用户之一,在2020年和2021年受到严重影响。在疫情之前,空客A350和波音787梦想客机的生产速度分别为每月12架和14架。但是,由于旅行禁令和其他与新冠肺炎相关的危机,2021年这些飞机的产量下降到每月2架和3架。其结果是,航天用碳纤维需求在2020年大幅下降46%之后,在2021年下降了33%。


Lucintel预测,由于航空航天市场复苏缓慢,以及风电市场增长放缓,2022年全球碳纤维需求将增加约2.6%。其中,风电市场对碳纤维增强聚合物的需求在2020年和2021年增长了两位数。然而,很多新机会正在出现。Lucintel认为碳纤维在三个领域有着广阔的前景:城市空中交通、储氢和燃料电池。相关技术和应用尚处于起步阶段,但为未来的增长提供了巨大的潜力。


城市空中交通(UAM)/空中出租车——城市人口的增加将导致道路拥堵,人们需要可以减少交通问题并节省旅程时间的交通方式。电动垂直起降(eVTOL)车辆或空中出租车是一种未来的运输方式,其结构和内部组件将依赖碳纤维增强塑料(CFRP)部件。


氢储存的压力容器——对脱碳的重视正在推动氢基燃料的需求。储氢罐用于运输(汽车、卡车、铁路、航空航天等)、配送(移动管道)和加氢站。用于氢气储存的压力容器(IV型)在汽车和航空航天工业中得到越来越多的应用。碳纤维复合材料是制造IV型、V型压力容器的理想材料。然而,在这些应用中,碳纤维的高成本是一个挑战,特别是在氢气罐需求快速增长的情况下。


燃料电池——发展中国家对便携式设备的需求和对氢燃料电池汽车的兴趣正在推动燃料电池的需求。碳纤维复合材料被用于燃料电池堆的关键部件。双极板和气体扩散层等主要部件都使用了CFRP,这不仅降低了系统重量和部件数量,还提高了机械强度和耐腐蚀性。


随着最终用户寻求材料的高强度和刚度特性的性能优势,这些和其他新兴应用将继续推动碳纤维的增长。


来源:荣格-《国际复材技术商情》

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