复合材料未来十年中，在航空航天，汽车和其他市场的应用前景怎样？有哪些机遇和挑战呢？

01 航空航天

图中为一架夏威夷航空波音787，波音787于2011年首次投入使用。来源：波音

从2010年-2020年，在这过去的十年中，复合材料带给我们哪些创新呢？又有哪些改变了现在我们的生活呢？

在航空航天的传统复合材料市场中，波音787于2011年开始服役，而具有类似复合材料的空中客车A350 XWB出现在2015年。庞巴迪的 C系列单通道飞机（用树脂注入制备复合材料机翼），在2016年开始服役。空中客车随后在2018年收购了C系列产品线，并将其更名为A220。最终，令人遗憾的是，2019年，欧洲飞机制造业巨头空中客车公司发表声明说，由于大客户削减订单，空中客车决定停止生产A380超大型喷气式客机，并在2021年完成所有A380订单交付。

来源：空客官网

02 汽车领域

在汽车领域，2013年，宝马通过i3和i8震惊了整个行业，建立了一个全球性的垂直供应链，造成许多人推测，碳纤维在汽车领域广泛应用的时代很快就会到来。两年后，宝马推出了经过重新设计的7系列，这是一辆多材料车辆，其中约有15个碳纤维结构部件，这暗示着大众化的替代之路。

图片：由碳纤维、钢、铝构成的全新BMW 7系智能轻量化车身结构

通用汽车于2018年推出了业内首个碳纤维复合皮卡货箱。实际上，在2001年通用汽车已经建造了首个用于全尺寸卡车的生产线。2019年的GMC CarbonPro车厢还采用了帝人公司的热塑性复合材料制造工艺，该工艺将20毫米长的碳纤维与尼龙6结合在一起，并进行模压成型，零件循环时间仅为60-80秒。

来源：GMC

03 回收领域

在复合材料回收领域，尤其是碳纤维复合材料（除废纤维之外），十年前，几乎没有回收的供应基础，到后来有十几个供应商，再到现在有了许多供应商向下游应用领域提供了大量产品。在过去的十年里，复合材料在回收领域已经长足的发展。但是目前，高效率回收仍面临技术难关。

风力发电

风能行业拥有标志性的十年，全球产能已超过三倍，并被证明是复合材料的强劲市场。这部分将在下期有更详细地介绍，因此这里将重点介绍航空航天和汽车。

04 未来十年复合材料的发展趋势

IACMI的复合材料专家Dale Brosius访问了英国多家专注于复合材料的研究机构，并于2019年12月访问了德国北部和南部的多个弗劳恩霍夫研究所和DLR研究所，以及为航空航天和汽车市场服务的多家生产企业。尽管国家之间存在一定程度的差异，但主要的推动力是提高生产速度和降低成本占主导地位，而回收利用以及相关的研发工是可持续性不可或缺的一部分。

目前虽然在航空航天领域仍然存在各种问题，但航空航天复合材料的未来变得越来越清晰。尽管没有正式宣布更换波音和空中客车单通道飞机的正式声明，但很明显，许多航空航天研究都集中在以更高的速率提供技术来制造，加工，检查和组装大型先进复合材料结构。

每年交付100至140架宽体飞机是一回事，而完全由复合材料主结构每年制造700至900架单通道飞机则是另一回事。当考虑无人驾驶飞机（UAV）和城市空中机动性（UAM）（例如出租车）的相邻市场时，每年的交易量可能会达到数千。

虽然在航空航天领域中，大家对热塑性复合材料有相当大的兴趣，客机的大型结构最有可能保留在热固性复合材料中（真空注入或在预浸料热压罐工艺），而在其他较小的部件中则使用热塑性复合材料。对于UAV和UAM市场，希望业界考虑使用热塑性复合材料，并结合为汽车开发的技术，例如高压树脂传递模塑（HP-RTM），拉挤成型和压缩模塑。

另一方面，汽车领域显示出很大的不确定性。人们仍然对碳纤维抱有浓厚的兴趣，但是现在必须根据其他驱动力（电气化，移动性和自主性）来考虑碳纤维的价值，而不仅仅是为了轻量化而进行轻量化。

在过去的十年中，碳纤维复合材料的循环时间和成本已降低了50％或更多，而且还有待进一步发展。非连续碳纤维，无论是回收的还是来自成本较低的前体/工艺的碳纤维，将在自动化程度高且报废率低的地方找到作为压缩或注塑复合材料的补强之所。尽管宝马最近宣布将继续制造i3直到2024年，但整个德国汽车工业都已从连续碳纤维的新应用中退出。

大批量汽车结构件中碳纤维的未来将取决于最终零件成本能否降至每公斤18欧元（约合每磅10美元）以下。可能的中期解决方案包括连续的玻璃纤维或混合的玻璃/碳结构，以及增加的混合包覆成型部件的开发。

未来十年复合材料的产量将是多少？对于航空航天领域，未来看起来一片光明。但是对于汽车领域，我们仍然需要一些突破。