Τα σύνθετα υλικά χρησιμοποιούνται εμπορικά για περισσότερα από 50 χρόνια. Στα αρχικά στάδια της εμπορευματοποίησης, χρησιμοποιούνται μόνο σε εφαρμογές υψηλής τεχνολογίας όπως η αεροδιαστημική και η άμυνα. Καθώς η τεχνολογία συνεχίζει να εξελίσσεται, τα σύνθετα υλικά αρχίζουν να εμπορευματοποιούνται σε διάφορες βιομηχανίες τελικών χρηστών, όπως τα αθλητικά είδη, η πολιτική αεροπορία, η αυτοκινητοβιομηχανία, η ναυτιλία, τα πολιτικά μηχανικά έργα και οι κατασκευές. Μέχρι στιγμής, το κόστος των σύνθετων υλικών (τόσο των πρώτων υλών όσο και της κατασκευής) έχει μειωθεί σημαντικά σε σύγκριση με τα προηγούμενα χρόνια, επιτρέποντάς τους να χρησιμοποιούνται σε μεγάλη κλίμακα σε έναν αυξανόμενο αριθμό βιομηχανιών.
Το σύνθετο υλικό είναι ένα μείγμα ινών και ρητίνης σε μια συγκεκριμένη αναλογία. Ενώ η ρητινώδης μήτρα καθορίζει το τελικό σχήμα του σύνθετου υλικού, οι ίνες λειτουργούν ως ενισχύσεις για την ενίσχυση του σύνθετου εξαρτήματος. Η αναλογία ρητίνης προς ίνα ποικίλλει ανάλογα με την αντοχή και την ακαμψία του εξαρτήματος που απαιτείται από τον κατασκευαστή Tier 1 ή Original Equipment Manufacturer (OEM).
Η κύρια φέρουσα δομή απαιτεί μεγαλύτερο ποσοστό ινών σε σύγκριση με τη ρητινώδη μήτρα, ενώ η δευτερογενής δομή απαιτεί μόνο το ένα τέταρτο των ινών στη ρητινώδη μήτρα. Αυτό ισχύει για τις περισσότερες βιομηχανίες, η αναλογία ρητίνης προς ίνες εξαρτάται από τη μέθοδο κατασκευής.
Η βιομηχανία θαλάσσιων σκαφών αναψυχής έχει γίνει η κύρια δύναμη στην παγκόσμια κατανάλωση σύνθετων υλικών, συμπεριλαμβανομένων των υλικών αφρώδους πυρήνα. Ωστόσο, έχει επίσης βιώσει ύφεση, με την επιβράδυνση της ναυπηγικής βιομηχανίας και την αύξηση των αποθεμάτων. Αυτή η μείωση της ζήτησης μπορεί να οφείλεται στην επιφυλακτικότητα των καταναλωτών, στη μείωση της αγοραστικής δύναμης και στην ανακατανομή περιορισμένων πόρων σε πιο κερδοφόρες και βασικές επιχειρηματικές δραστηριότητες. Τα ναυπηγεία αναπροσαρμόζουν επίσης τα προϊόντα και τις επιχειρηματικές τους στρατηγικές για να μειώσουν τις ζημίες. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, πολλά μικρά ναυπηγεία αναγκάστηκαν να αποσυρθούν ή να εξαγοραστούν λόγω της απώλειας κεφαλαίου κίνησης, αδυνατώντας να διατηρήσουν την κανονική λειτουργία τους. Η κατασκευή μεγάλων σκαφών αναψυχής (>35 πόδια) δέχτηκε πλήγμα, ενώ μικρότερα σκάφη (<24 πόδια) έγιναν το επίκεντρο της μεταποίησης.
Γιατί σύνθετα υλικά;
Τα σύνθετα υλικά προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με το μέταλλο και άλλα παραδοσιακά υλικά, όπως το ξύλο, στην κατασκευή σκαφών. Σε σύγκριση με μέταλλα όπως ο χάλυβας ή το αλουμίνιο, τα σύνθετα υλικά μπορούν να μειώσουν το συνολικό βάρος ενός εξαρτήματος κατά 30 έως 40 τοις εκατό. Η συνολική μείωση του βάρους φέρνει μια σειρά από δευτερεύοντα οφέλη, όπως χαμηλότερο λειτουργικό κόστος, χαμηλότερες εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου και μεγαλύτερη απόδοση καυσίμου. Η χρήση σύνθετων υλικών μειώνει επίσης περαιτέρω το βάρος εξαλείφοντας τα συνδετικά στοιχεία μέσω της ενσωμάτωσης εξαρτημάτων.
Τα σύνθετα υλικά προσφέρουν επίσης στους κατασκευαστές σκαφών μεγαλύτερη ελευθερία σχεδιασμού, καθιστώντας δυνατή τη δημιουργία εξαρτημάτων με σύνθετα σχήματα. Επιπλέον, τα σύνθετα εξαρτήματα έχουν σημαντικά χαμηλότερο κόστος κύκλου ζωής σε σύγκριση με ανταγωνιστικά υλικά λόγω του χαμηλότερου κόστους συντήρησης και το κόστος εγκατάστασης και συναρμολόγησης λόγω της αντοχής στη διάβρωση και της ανθεκτικότητάς τους. Δεν είναι περίεργο που τα σύνθετα υλικά κερδίζουν την αποδοχή των κατασκευαστών πρωτότυπου εξοπλισμού (OEM) σκαφών και των προμηθευτών κατηγορίας 1.
Θαλάσσιο σύνθετο υλικό
Παρά τις ελλείψεις των σύνθετων υλικών, πολλά ναυπηγεία και προμηθευτές Tier 1 εξακολουθούν να είναι πεπεισμένοι ότι περισσότερα σύνθετα υλικά θα χρησιμοποιηθούν σε θαλάσσια γιοτ.
Ενώ τα μεγαλύτερα σκάφη αναμένεται να χρησιμοποιούν πιο προηγμένα σύνθετα υλικά, όπως πλαστικά ενισχυμένα με ίνες άνθρακα (CFRP), τα μικρότερα σκάφη θα αποτελέσουν τον κύριο μοχλό της συνολικής ζήτησης για θαλάσσια σύνθετα υλικά. Για παράδειγμα, σε πολλά νέα γιοτ και καταμαράν, προηγμένα σύνθετα υλικά, όπως ίνες άνθρακα/εποξειδική ρητίνη και αφρός πολυουρεθάνης, χρησιμοποιούνται για την κατασκευή κύτων, καρίνων, καταστρωμάτων, τραβέρσων, εξέδρων, διαφραγμάτων, δοκών και ιστών. Ωστόσο, αυτά τα υπερ-γιότ ή καταμαράν αποτελούν ένα μικρό μέρος της συνολικής ζήτησης για σκάφη.
Παρά τις ελλείψεις των σύνθετων υλικών, πολλά ναυπηγεία και προμηθευτές Tier 1 εξακολουθούν να είναι πεπεισμένοι ότι περισσότερα σύνθετα υλικά θα χρησιμοποιηθούν σε θαλάσσια γιοτ.
Ενώ τα μεγαλύτερα σκάφη αναμένεται να χρησιμοποιούν πιο προηγμένα σύνθετα υλικά, όπως πλαστικά ενισχυμένα με ίνες άνθρακα (CFRP), τα μικρότερα σκάφη θα αποτελέσουν τον κύριο μοχλό της συνολικής ζήτησης για θαλάσσια σύνθετα υλικά. Για παράδειγμα, σε πολλά νέα γιοτ και καταμαράν, προηγμένα σύνθετα υλικά, όπως ίνες άνθρακα/εποξειδική ρητίνη και αφρός πολυουρεθάνης, χρησιμοποιούνται για την κατασκευή κύτων, καρίνων, καταστρωμάτων, τραβέρσων, εξέδρων, διαφραγμάτων, δοκών και ιστών. Ωστόσο, αυτά τα υπερ-γιότ ή καταμαράν αποτελούν ένα μικρό μέρος της συνολικής ζήτησης για σκάφη.
Η συνολική ζήτηση για σκάφη περιλαμβάνει μηχανοκίνητα σκάφη (εσωλέμβια, εξωλέμβια και εσωτερικοκίνητα), τζετ σκάφη, ιδιωτικά σκάφη και ιστιοφόρα (γιοτ).
Οι τιμές των σύνθετων υλικών θα ακολουθήσουν ανοδική πορεία, καθώς οι τιμές των υαλονημάτων, των θερμοσκληρυνόμενων και των θερμοπλαστικών ρητινών θα αυξηθούν με τις τιμές του αργού πετρελαίου και το κόστος άλλων εισροών. Ωστόσο, οι τιμές των ινών άνθρακα αναμένεται να μειωθούν στο εγγύς μέλλον λόγω της αυξημένης παραγωγικής ικανότητας και της ανάπτυξης εναλλακτικών προδρόμων. Αλλά ο συνολικός αντίκτυπός τους στις τιμές των σύνθετων υλικών για τη ναυτιλία δεν θα είναι μεγάλος, καθώς τα πλαστικά ενισχυμένα με ίνες άνθρακα αντιπροσωπεύουν μόνο ένα μικρό μέρος της ζήτησης για σύνθετα υλικά για τη ναυτιλία.
Από την άλλη πλευρά, οι ίνες γυαλιού εξακολουθούν να είναι τα κύρια υλικά ινών για τα σύνθετα υλικά θαλάσσης, και οι ακόρεστοι πολυεστέρες και οι βινυλεστέρες είναι τα κύρια πολυμερή υλικά. Το πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC) θα συνεχίσει να κατέχει σημαντικό μερίδιο στην αγορά αφρώδους πυρήνα.
Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, τα σύνθετα υλικά ενισχυμένα με υαλονήματα (GFRP) αντιπροσωπεύουν περισσότερο από το 80% της συνολικής ζήτησης για θαλάσσια σύνθετα υλικά, ενώ τα υλικά αφρώδους πυρήνα αντιπροσωπεύουν το 15%. Τα υπόλοιπα είναι πλαστικά ενισχυμένα με ίνες άνθρακα, τα οποία χρησιμοποιούνται κυρίως σε μεγάλα σκάφη και σε εφαρμογές κρίσιμων κρούσεων σε εξειδικευμένες αγορές.
Η αναπτυσσόμενη αγορά σύνθετων υλικών για τη ναυτιλία παρουσιάζει επίσης μια τάση προς νέα υλικά και τεχνολογίες. Οι προμηθευτές σύνθετων υλικών για τη ναυτιλία έχουν ξεκινήσει μια αναζήτηση καινοτομίας, εισάγοντας νέες βιορητίνες, φυσικές ίνες, πολυεστέρες χαμηλών εκπομπών, προεμποτίσματα χαμηλής πίεσης, πυρήνες και υφαντά υλικά από υαλοβάμβακα. Όλα έχουν να κάνουν με την αύξηση της ανακυκλωσιμότητας και της ανανεώσιμης ικανότητας, τη μείωση της περιεκτικότητας σε στυρένιο και τη βελτίωση της επεξεργασιμότητας και της ποιότητας της επιφάνειας.
Ώρα δημοσίευσης: 05 Μαΐου 2022
