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【航空航天】黃金十年!全球航空航天碳纖維中間材料市場規模將由146億激增至500億美元

 2月28日,美國知名市場研究和商業咨詢公司Allied Market Research(AMR)發布了航空航天碳纖維復合材料中間材料(包括預浸料、顆粒、模塑、織物、拉擠型材和其他)等市場分析報告。

 

根據報告顯示,2023年全球航空航天領域的碳纖維復合材料中間材料市場規模為 146 億美元,預計到 2033 年將達到 500 億美元,從 2024 年到 2033 年以 13.3% 的年復合增長率增長;包括航空航天領域對輕量化材料的迫切需求等因素,正推動碳纖維復合材料中間材料市場迎來爆發式增長。民用航空和軍用飛機產量的提升進一步強化了該趨勢。

 

航空航天用碳纖維復合材料是指將碳纖維與環氧樹脂或熱塑性塑料等聚合物基體結合制成的先進材料。碳纖維復合材料因其卓越的強度重量比和耐久性等革命性的性能優勢,已成為現代航空器不可或缺的"骨骼材料":從承載主翼到機身框架,從垂尾結構到發動機部件,其應用范圍持續擴展。在波音787和空客A350等新一代機型中,碳纖維復合材料占比已超過50%,助力整機減重20%以上,燃油效率提升達25%。此外,該材料在起落架艙門、內飾板件等次承力結構的應用,持續推動著飛機性能的全面升級。

 

由于提高燃油效率和減少溫室氣體排放的必要性,航空航天產業對輕質材料的需求不斷增加,這成為碳纖維復合材料的強大推動力。這些復合材料取代了更重的金屬,實現了顯著的燃油節省和運營成本降低。此外,民用和軍用飛機生產的增長進一步提升了市場。自動纖維鋪放(AFP)、樹脂傳遞成型(RTM)、3D打印等技術的進步提高了制造效率,降低了成本,使碳纖維復合材料對航空航天應用更具吸引力。

 

然而,航空航天市場中碳纖維復合材料中間材料的增長受到一些因素的抑制。高昂的原材料成本、能源密集型工藝以及對特殊勞動力和設備的需求導致生產成本居高不下,使得廣泛采用這些復合材料在經濟上較為困難。此外,需要高精度和先進工程技術的復雜制造工藝進一步增加了成本和生產周期。

 

從產品類型來看,預浸料持續領跑,顆粒料增速亮眼。預浸料細分市場在 2023 年占據了碳纖維復合材料中間材料市場超過四分之一的份額,在預測期內也將保持其主導地位。預浸料在航空航天領域至關重要,因其具有高比強度,有助于提高燃油效率并降低排放。該市場受對更輕材料的需求、自動化制造(自動鋪帶、自動纖維鋪放)的應用以及可回收熱塑性預浸料的開發驅動,這些都支持更快、更可持續的生產周期。電動和混動飛機的興趣增加也提升了對輕質、高強度部件的預浸料需求。此外,航空航天產業向新興市場的擴張為新的供應鏈和合作伙伴關系創造了機會,從而促進了預浸料制造的可持續增長。

 

數據顯示,顆粒細分市場在 2023 年貢獻了 15.0% 的年復合增長率。碳纖維增強聚合物顆粒因其易于處理和與注塑成型的兼容性,在大批量制造中越來越受歡迎,主要應用于汽車、消費電子和航空航天領域,特別是用于輕質、耐用的飛機內飾部件。航空航天行業對高效、成本效益生產方法的關注以及增材制造的興起正在推動對這些顆粒的需求。新興航空航天市場進一步增強了這些多功能、成本效益材料的增長潛力。

 

從結構材料來看,碳纖維復合材料主承力結構占比近六成。主結構細分市場在 2023 年占據了航空航天碳纖維復合材料中間材料市場的59%份額,預計在預測期內將保持其主導地位。主結構中對碳纖維復合材料的需求是由提高燃油效率、減少排放以及全球航空業增長(尤其是在新興市場)推動的。輕質碳纖維材料幫助航空公司滿足環境法規,并且非常適合需要高強度、低重量的大型飛機。技術進步正在降低生產成本,使復合材料更易于獲取。未來主要機會在于開發更強、更具成本效益的復合材料和混合材料,以增強抗沖擊性和熱穩定性。此外,航空航天領域增材制造的興起支持了在 3D 打印部件中整合碳纖維復合材料,這有助于提升性能并降低成本。

 

從基體類型來看,碳基復合材料強勢領航。碳基復合材料細分市場在 2023 年占據了航空航天碳纖維復合材料中間材料市場38%份額,預計在預測期內將保持其主導地位。航空航天領域的碳基復合材料細分市場因在極端溫度應用(如剎車盤、火箭噴嘴和再入大氣層飛行器保護系統)中的使用而增長。碳 -碳(C/C)復合材料因其低密度、熱導率和抗沖擊性而備受推崇,對高超音速飛行器和推進系統越來越重要。

 

從應用領域來看,商用飛機占據主導地位。商用飛機細分市場在 2023 年占據了航空航天碳纖維復合材料中間材料市場超過三分之一的份額。商用飛機行業越來越多地采用碳纖維復合材料來制造燃油效率高、輕質且環保的飛機。受新興市場航空旅行需求增長的驅動,航空公司正在擴充像波音 787 和空客 A350 這樣的飛機機隊,這些飛機使用復合材料來減輕重量并減少 20% - 30% 的燃油消耗。復合材料制造的創新,如自動纖維鋪放和可回收材料,為碳纖維復合材料市場提供了增長機會,預計該市場到 2028 年將顯著擴張。

 

從全球區域來看,北美在 2023 年占據了市場超過五分之二的份額,北美航空航天領域(由美國引領)由于對燃油效率高和輕質飛機的需求,碳纖維復合材料發展迅速。像波音和洛克希德?馬丁這樣的主要參與者在碳纖維復合材料領域推動創新,得益于政府國防支出以及自動纖維鋪放(AFP)技術等進展。美國國防部在 2023 年為航空航天領域提供的 7000 億美元資金凸顯了復合材料(特別是軍用應用)的戰略價值。