美國國家船舶制造商協會年度船舶銷售數據顯示，2023 年和 2024 年零售動力艇數量將繼續下降。來源 | NMMA 在 IBEX 2024 上的行業現狀介紹

2024年1月，美國國家船舶制造商協會 (NMMA，華盛頓特區，美國)發布了其 2023 年統計數據。新動力艇零售額預計將下降1-3%至258,000艘。雖然大多數動力艇類別的銷量下降了 5-25%，但個人水上摩托艇（入門級定價，最多可容納三人）增長了20-25%，預計2023年新零售總量將達到85,000-90,000 艘。“隨著2023年利率和通貨膨脹的上升，我們看到越來越多的劃船消費者對價格敏感，決定等待形勢好轉再購買下一艘船，同時購買個人水上摩托艇，”NMMA總裁Frank Hugelmeyer表示。

NMMA 預測，2024 年新船銷量將與2023年持平，預計選舉年持續的高利率和消費者信心不穩定將產生影響。同時，它指出，動力艇制造商將繼續專注于采用新興技術的創新型新產品，包括通過可持續船用燃料、氫(H 2)、電力和混合動力推進系統實現休閑船舶脫碳的解決方案。

全球在線游艇市場集團 BoatsGroup.com 在其2024年 8月市場報告中證實了這一市場概況。其數據顯示，2024年上半年全球銷售額下降9.1%，主要原因是二手船銷售（-12.4%），而新船銷售額增長5.3%。高利率和通貨膨脹再次被提及，解釋了為什么新船銷售的主要驅動力是長度不足26英尺的船只，2024年上半年總計超過12,000艘。

2024年8月還發布了一份關于該市場主要趨勢的報告，其中包括可持續性、材料和技術創新、定制和獨特功能以及可負擔性：

可持續性：人們對電動和混合動力船的興趣日益濃厚，因為它們運行更安靜、排放更低、維護更少。這些船通常采用復合材料制成，還采用太陽能電池板和智能技術來提高運行效率。

材料和技術：碳纖維由于重量輕而使用量不斷增加，而生物基和可回收復合材料的使用量也在增加。同時，智能導航系統、防撞等先進安全功能以及自主技術和人工智能的日益融合是新興趨勢，可提供自動對接和預測性維護等功能。

定制：船員希望通過外部顏色和圖形以及定制技術和性能選項實現個性化。這包括根據他們的喜好增加空間和可用性。

可負擔性：市場對價格仍然非常敏感，這支持了人們對舷外摩托艇以及個人水上摩托艇的持續偏好，與其他細分市場相比，這些產品的銷量繼續增長。

船舶趨勢

根據《國際航運新聞》 2024 年 9 月的一篇文章，對于大型海上船舶和船只而言，最重要的趨勢仍然是減少碳足跡。這包括新燃料、燃油效率技術（例如優化的船體形狀和空氣潤滑系統）以及零排放技術（如H 2和風力推進）的發展。事實上，專家預測，廣泛使用風力推進和替代燃料對于實現國際海事組織（IMO，英國倫敦）的目標至關重要。這些包括：

• 2050年實現溫室氣體凈零排放，終止使用化石燃料
• 2030年減排20%（力爭30%）的檢查點
• 到2030年，實現近零/凈零溫室氣體排放技術和燃料的普及率達到5-10%
• 到2040年，檢查站的排放量減少70%（爭取減少80%）。

其他趨勢包括航運的數字化轉型和自主船舶的增加——推動了對網絡安全和數據標準的需求增加——以及在生產和運營中使用自動化、機器學習和基于云的系統。

FIBRE4YARDS 調查涵蓋 了歐盟國家的 39 家造船廠，其中西班牙、法國和葡萄牙位居前列 （上圖），所生產的船舶主要分為四類（下圖）。來源 | “復合材料、技術和制造：歐盟造船廠的現狀”

2023年歐盟造船廠復合材料使用情況報告重申了這些趨勢，以及它們如何推動人們對使用復合材料的興趣日益增加。該報告討論了作為FIBRE4YARDS 項目的一部分進行的一項調查，該調查詢問了造船廠對先進復合材料建造技術的經驗和興趣，包括自適應模具、自動膠帶鋪設/纖維鋪放、彎曲拉擠型材、增材制造 (AM)、熱沖壓、模塊化和系列化造船以及生產數字化。

在聯系的426家造船廠中，有39家做出了回應。這些造船廠按生產的船舶類型進行分類（見下圖），大多數造船廠生產多種類型的船舶，其中21% 生產客船+服務船或特殊用途船+服務船。如下所示，77% 的受訪造船廠在內部或通過分包商使用復合材料。最常見的材料和工藝大多是意料之中的，但令人驚訝的是，碳纖維和環氧樹脂的使用排名很高。

FIBRE4YARDS 調查中關于復合材料的使用以及造船廠對哪些技術感興趣的回復。來源 | “復合材料、技術和制造：歐盟造船廠的現狀”

船舶3D打印、模具插頭

10XL 為2024 年奧運會使用的自動渡輪（左）和 Felicity Boats 新款 Felicity 1000 （右下）制作的3D 打印船體，而 Impacd Boats 則使用再生塑料 3D 打印而成（右上）。來源 | 10XL 和 Impacd Boats

3D打印復合材料在造船和海洋應用中的使用持續增長。2024年3月，CEAD 集團（荷蘭代爾夫特）指出了船舶制造領域的幾項3D打印新進展。其中之一是為2024年巴黎奧運會設計的3D打印自動渡輪。它由荷蘭造船廠（鹿特丹附近的 Hardinxveld-Giessendam）委托，由附近的打印服務10XL（10XL一家3D打印公司的運營商）使用機器人3D打印機創建。10XL還與 Impacd Boats（荷蘭弗里斯蘭省沃德森德）合作，后者目前正在用回收材料打印其電動單桅帆船的船體。創始人Marieke de Boer 指出，每艘Impacd 3D 打印船都可以回收約八次。

自2016年以來，10XL率先采用再生塑料進行大面積增材制造。該公司還參與了其他海事項目，包括為海軍制造大型船舶家具和隱形水下無人駕駛航行器 (UUV)。在2024年對其技術進行仔細審查和改進后，10XL現在宣稱擁有全層溫度控制、工業級填充和各向同性材料性能。2024年10月，該公司為Felicity Boats International（荷蘭弗拉訥克）交付了新型 Felicity 1000 型鯉魚漁船。

請注意，盡管 Impacd Boats 和 Felicity Boats 主要使用非增強再生塑料，但CEAD機器通常在其擠出頭中使用纖維增強熱塑性顆粒，也可以使用連續纖維。CEAD希望確保3D打印復合材料也能在海洋領域取得進展，并于2024年10月宣布將在代爾夫特開設一個海事應用中心 。該設施將配備一臺12米長的擠出式3D打印機，用于生產船體，以及其他幾臺LFAM機器（如ATLAM 和 Flexcube）。該中心旨在促進海洋行業領導者與 CEAD 專家之間的合作，以開發大型 3D 打印船舶和海洋部件，分享知識并在監管和認證等領域取得進步。首批項目已經簽署，一場以行業為重點的活動計劃于 2025 年第一季度末舉行，正式開幕定于2025年第三季度。

CEAD 的技術采用玻璃纖維、碳纖維或天然纖維增強的熱塑性復合材料。這種方法無需模具，從而減少了生產時間和勞動密集型工序。

CEAD 擠出頭還用于更快、更可持續的船用插頭生產。多年來， Rapid Prototyping（匈牙利布達佩斯）一直使用 CNC加工的聚氨酯泡沫和手工鋪設的玻璃纖維增強塑料 (GFRP) 制造模具。2020年，該公司從CEAD采購了一臺 E25機器人擠出機，將其集成到其4,850 × 2,635 × 1,460毫米龍門 CNC 機床中，并開始使用該系統生產含有30%短玻璃纖維增強聚丙烯 (PP) 的模具和原型。據老板György Juhász介紹，這最多可將人工時間縮短50%，同時縮短交貨時間。

使用 3D 打印制作船模插頭首先要將插頭的 CAD 圖紙 分成 3D 打印塊，組裝和整流后即可得到可立即使用的插頭。來源 | Rapid Prototyping 母公司 Foarboc Ltd. 和 Como Yacht Ltd.

他指出，使用 3D 打印插頭可以改善最終產品，同時與使用泡沫的傳統插頭相比，需要的玻璃纖維和油漆層更少。它還優化了工作流程，每個插頭打印成多個部件，可以在打印下一個部件的同時進行加工。打印和銑削所有部件后，將它們與粘合劑和小塑料插件連接起來。插頭完成后，使用手工鋪層從插頭制作玻璃纖維/PP 模具，這將成為制造最終游艇船體的基礎。2022 年，Rapid Prototyping 通過制造一個由 44 個部件組成的 55 英尺船體插頭來測試這一生產工藝，證明了勞動力和浪費的減少。

碳纖維船舷側、船舶粘接修復

帆船用碳纖維復合材料甲板室。來源 | Vabo Composites

船舶制造/海洋應用的另一個持續趨勢是使用碳纖維來減輕重量，尤其是在甲板室和上層建筑中。例如，Vabo Composites（荷蘭埃默洛爾德）為一家著名的荷蘭帆船制造商生產了兩座輕質碳纖維復合材料甲板室。“通過使用復合材料，我們為客戶提供了無與倫比的強度、輕質結構和耐用性的組合，”該公司在一份新聞稿中解釋道。

StrengthBond 和 DuraBond 海上項目

碳纖維也是大型（例如 40 平方米）層壓/粘合復合材料補片的首選材料，用于修復鋼制容器（包括船舶和海上采油船）的腐蝕。“但對于作為這些海事應用主要結構的寬平板，沒有標準化的修復方法，”法國南特船級社復合材料部門負責人 Stéphane Paboeuf 解釋道。為了解決這個問題，法國船級社與行業合作伙伴聯盟合作開展了 StrengthBond Offshore 項目（2019-2023 年）。

在 StrengthBond Offshore 項目中測試了碳纖維復合材料修補。來源 | Bureau Veritas，StrengthBond Offshore

該項目開發了一種用于此類修復強度分析的穩健方法，包括用于評估和驗證設計、表面處理和制造協議以及物理測試的數值工具。后者包括開發一種新的等效界面樣本，該樣本能夠表征粘合復合材料補片內的多個界面。到項目結束時，已完成 250 多個樣本測試和 115 個數值模擬，包括對大尺寸樣本的疲勞測試，包括 50,000 至 500 萬次循環。

修補片鋪層，其中藍色和灰色層為碳纖維，綠色層為用于電隔離的玻璃，鋼基材為橙色。測試的長斜角和短斜角顯示在右上角。來源 | StrengthBond Offshore

這些修補件之所以使用碳纖維，是因為“如果我們使用玻璃纖維，則需要過大的厚度，”Paboeuf 說，“但我們確實在碳纖維和鋼之間使用了幾層玻璃纖維，以防止電化學腐蝕。”修補件使用環氧樹脂修復，不使用粘合劑，并在 80°C 下進行后固化，總周期為 16 小時。測試了兩種不同的制造工藝：真空輔助樹脂灌注和真空袋裝手工鋪層。結果表明，兩者的強度大致相同。但是，長斜接接頭設計的修補件強度比短斜接接頭設計高 38%。

后續的 3 年項目 DuraBond Offshore 于 2024 年 11 月啟動，該項目將涉及在水和碳氫化合物以及高溫和低溫下老化樣品，然后在靜態載荷和疲勞條件下進行測試。Paboeuf 表示，通過這種測試，“我們可以評估環境對補片強度的影響，從而調整安全系數并確認長期性能。”

東麗 VARTM 船舶維修

碳纖維供應商東麗工業公司（日本東京）也在進行船舶的粘合復合材料修復。2024 年9月，東麗宣布其真空輔助樹脂傳遞模塑 (VARTM) 工藝已獲得美國船級社美國船級社（ABS，德克薩斯州休斯頓）的型式認可，可用于碳纖維增強聚合物 (CFRP) 層壓板修復。此項批準使 VARTM 可以應用于 ABS 認證的船舶，從而減少工程審查和驗證所需的時間。修復過程將東麗碳纖維編織物應用于鋼結構表面。然后用真空袋覆蓋織物并注入固化的環氧樹脂，粘合 CFRP 以恢復腐蝕區域的強度。

風能、電力和氫動力推進用復合材料

GT Wings 將與 KS Composites 合作打造其船舶 AirWing 推進系統。來源 | GT Wings

2024年8月，英國風力推進公司GT Wings宣布與KS Composites（英國梅爾頓莫布雷）建立戰略合作伙伴關系，以生產其 AirWing 技術。AirWing 專為商業航運而設計，旨在將燃料消耗和碳排放量減少高達 30%，幫助船東滿足嚴格的歐盟 (EU) 和 IMO 環境標準，同時實現大幅節省燃料。第一臺 AirWing 裝置計劃于 2024 年第四季度安裝在 Carisbrooke Shipping 運營的一艘 124 米長的普通貨船上。2024 年 10 月，GT Wings 獲得了由 Innovate UK 提供的智能航運加速基金 (SSAF) 的資助，重點是開發實現英國海運業脫碳所需的技術。

Artemis Technologies 電動水翼船的建造和船翼均采用復合材料。來源 | Artemis Technologies

復合材料也是輕型電動船和水翼船的關鍵，通常用于進一步提高其性能。2024年8月，Artemis Technologies（英國貝爾法斯特）宣布在北美引起廣泛關注后，在美國開設第一家辦事處。該公司設計、制造和制造由其 eFoiler 系統驅動的100% 電動水翼船。Artemis 船舶采用復合/金屬箔以及玻璃和碳纖維復合材料結構。“海運業正在經歷一場向更可持續運營的變革性轉變，”Artemis Technologies 聯合創始人 David Tyler 說。這包括數百個渡輪系統，這些渡輪系統目前在人口稠密且往往處于邊緣地位的社區的航線上使用低效的柴油發動機運行。“渡輪運營商越來越認識到，他們必須采用電力來減少排放并實現船隊的現代化，”Tyler 補充道。“我們有經過嘗試、測試和驗證的解決方案，可以讓這一轉變取得商業成功。”

綠色和平組織的新 75 米船上將使用 4 型 CFRP 壓力容器來儲存 H2燃料。來源 | Hexagon Purus Maritime

與此同時，Hexagon Purus Maritime （挪威奧勒松）是Hexagon Purus（挪威奧斯陸）的全資子公司，該公司正在開發和供應 4 型 CFRP 壓力容器，為一系列零排放船舶提供H2儲存。2024 年 9 月，該公司宣布與 Freire Shipyard（西班牙維哥）簽訂了一份合同，為綠色和平組織的新75米船提供壓縮氣體H2系統的儲罐。該系統計劃于2027年交付。Hexagon Purus Maritime 指出，讓綠色H2可用于海事領域對于減少全球溫室氣體排放至關重要。該公司有多個項目正在開發中。到2050年，綠色H2預計將滿足全球 25% 的能源需求。

繼續推動可持續發展

海洋應用的可持續性不僅限于脫碳推進，還包括復合材料帶來的輕量化，還包括尋找能耗更低、碳排放更少的材料和工藝。泡沫和復合材料供應商Diab（瑞典拉霍爾姆）在2024 年 9 月慶祝 50 周年合作的公告中指出， Brødrene AA（挪威海因）在其快速、節能的渡輪中使用了泡沫芯 CFRP 結構。它指出，Brødrene AA 使用復合材料延長了其船舶的使用壽命，最大限度地減少了更換需求并降低了總體生命周期成本。但 Diab 還報告稱，其在減少材料碳足跡方面取得了重大進展，在2016年至2023年間實現了50%的減排。

這張來自 Beneteau 的圖片展示了循環經濟，該概念應用于該公司使用 Elium 制造的First 44e型號。來源 | Beneteau 集團

Flax27 Daysailer的整個外部和內部結構均采用注入亞麻纖維復合材料、生物基環氧樹脂和再生 PET 泡沫芯制成。來源 | Greenboats

2024年2月的CW文章討論了許多推進回收和生物基材料的造船廠和項目。其中包括使用Arkema （法國科隆布）的 Elium 熱塑性樹脂進行回收的演示，以及ExoTechnologies （英國馬恩島道格拉斯）研發中心及其子公司 The Ultimate Boats Co.（蘇格蘭克萊德班克）的努力，以及Innovation Yachts（法國萊薩布勒多洛訥/韋爾）對玄武巖纖維的使用和Greenboats （德國不來梅）對亞麻纖維的使用。

另一家使用玄武巖纖維的公司是BRūT Yachts（比利時安特衛普），其29GT船體的50% 由 Basaltex（比利時韋弗爾海姆）的再生材料制成。

與此同時，擁有專利可回收復合材料技術 rComposite 的意大利公司Northern Light Composites (nlcomp，蒙法爾科內)于2024年7月宣布，它獲得了超過 50 萬歐元的資金，以加速解決方案的開發和商業化，包括面向歐洲市場的新船艇系列。該公司報告稱，此舉響應了對環保解決方案日益增長的需求，并為船舶行業更可持續的未來做出了貢獻。

2024年11月，Sicomin（法國 Châteauneuf les Martigues）宣布推出Skaw (A)水翼巡航游艇，該游艇由其與Skaw Sailing（法國 Lorient）和復合材料船舶制造商Shoreteam （法國 Colombelles）合作建造。該游艇采用 Sicomin 的高模量 GreenPoxy 樹脂建造而成，包括用于灌注較大部件的 SR InfuGreen 171 和用于手工層壓和粘合二級結構的 SR GreenPoxy 170。據該公司介紹，這些樹脂使 Shoreteam 能夠實現超輕的5,000公斤排水量和實現水翼所需的高機械性能。

MiniLab 是Avel Robotics （法國洛里昂）聯合創始人兼首席技術官 Adrien Marchandise 于 2023 年發起的一項計劃，旨在促進可持續發展并減少帆船業對環境的影響。Avel Robotics 是使用自動纖維鋪放 (AFP) 為 IMOCA 賽帆船制造高性能 CFRP 箔的先驅。

MiniLab 與行業和研究伙伴合作，推進可持續發展解決方案的 TRL。 來源 | MiniLab

Marchandise 將 MiniLab 描述為一個開放式創新生態系統，它圍繞全面的示范項目將公共和私人合作伙伴聯系起來，以開發和測試技術。“MiniLab 有兩個方面，”他解釋道。“一個是協作平臺，涉及行業、技術中心和大學，以開發可持續的概念驗證原型。另一個是通過 n°754 Mini 6.5 米帆船賽帆船進行的現場測試實驗室，合作伙伴可以在現實世界的航行條件下驗證這些原型的穩健性。”

MiniLab 時間表，包括實現可回收復合水翼船和下一艘采用 100% 可持續材料制成的船的項目。來源 | MiniLab

2023 年，Marchandise 啟動了一項由 MiniLab、Avel Robotics 和技術創新中心Compositic （法國普洛埃默爾）共同資助的合作項目， 以對不同的熱塑性復合材料 (TPC) 進行基準測試。首先要展示的材料是Suprem（瑞士 Montagny-près-Yverdon）和 Victrex（英國 Clevelys）提供的碳纖維增強膠帶以及 Diab 的熱塑性泡沫。Mini 6.5 的翼片將由這些材料制成，并將在 2025 年賽季進行測試。“我在這些部件中集成了很多傳感器來測量運行中的材料，”Marchandise 說。

與此同時，MiniLab 啟動了由 Avel Robotics 和布列塔尼地區共同資助的大型項目。“我們將開發一種抗壓強度更高的熱塑性材料，” Marchandise 說道。“我們的目標是開始大規模生產用于大型帆船的熱塑性復合箔，我們希望在2026年為 IMOCA 級賽艇制造第一批此類箔。”

“十五五”是全面貫徹能源安全新戰略，落實高質量發展，確保實現碳達峰和新型能源體系建設加速推進的關鍵時期。為順應綠色、低碳、智能發展新趨勢，開辟綠色智能船舶產業“新賽道”，帶動船舶制造產業蓬勃發展，打造船舶制造產業發展新優勢，構建船舶制造產業新格局，共同探討船舶制造產業發展路徑，復材網將于3月13-15日在廣東•廣州召開“第三屆船舶與復合材料新船型、新技術、新工藝、新模式產業化發展大會暨船廠工藝現場演示交流會”，推動復合材料船舶領域向更清潔、高效、智能的方向發展。

碳纖維、玻璃纖維等材料已經廣泛應用于游艇、賽艇、漁船、競賽帆船、高速客艇、皮劃艇、龍舟、休閑艇及軍用船舶等領域，彰顯出船舶結構優化、降低成本、增強性能等方面的不可替代性。光伏邊框和新能源電池殼體均采用復合材料制造，更好地推動綠色智能船舶模式創新。展望未來，復合材料在船舶領域應用占比會越來越高。

會議以“科技賦能產業鏈 創新助力碳中和”為主題，圍繞中國船舶產業鏈發展、創新服務及相關規范標準研究，船艇電動化-技術創新發展，船艇裝備制造工藝等議題進行深入探討，深度聚焦復合材料在船舶設計與制造中的智能化、高效化和環?；l展，探討如何采用數字化、規?；纳a制造工藝，提升船舶制造業的技術水平和建造品質，共同推動智能航運技術創新，促進船舶產業的綠色低碳轉型。會議期間安排參觀廣東中威復合材料有限公司的真空灌注車間（主要是船體成型車間，講解40米級碳纖維船體一次性真空成型）、舾裝車間（主要進行船體的拼裝和整船的舾裝建造，還有碳纖維平板的制造）以及參觀亞洲最大的的40米級全碳纖維純電渡輪 ，提問交流，探討相關工藝技術問題。誠邀國內外船舶行業專家、各大船廠代表、學者、和行業同仁蒞臨大會，共謀復材新未來!

組織機構

主辦單位:

復材網

 

協辦單位:

中國造船工程學會船舶材料學術委員會

武漢理工大學材料科學與工程學院復合材料與工程

中國(三亞)郵輪游艇產業創新聯盟

廣東省游艇行業協會

廣東漁船漁機漁具行業協會

廣東中威復合材料有限公司

新陽科技集團有限公司