یکشنبه ۱ بهمن ۱۳۹۶ - Sunday 21 January 2018
توضیحات توضیحات
کد خبر : 1810
تاریخ انتشار : چهارشنبه ۱۳ دی ۱۳۹۶ - ۱۷:۱۹
51 بازدید

وضعیت صنعت کامپوزیت در جهان (قسمت دوم)

تقاضای جهانی برای الیاف کربن در سال 2016 با نرخ رشد 12 درصدی ( که در طول دو سال پیش از آن هم همین مقدار بوده است) به 70 هزار تن رسید. در طول شش هفت سال گذشته، میانگین نرخ رشد 10 درصد شده اند عبارتند از صنعت هوافضا، انرژی بادی و کاربردهای جدید در صنعت خودرو؛


بازار الیاف کربن
تقاضای جهانی برای الیاف کربن در سال ۲۰۱۶ با نرخ رشد ۱۲ درصدی ( که در طول دو سال پیش از آن هم همین مقدار بوده است) به ۷۰ هزار تن رسید. در طول شش هفت سال گذشته، میانگین نرخ رشد ۱۰ درصد شده اند عبارتند از صنعت هوافضا، انرژی بادی و کاربردهای جدید در صنعت خودرو. کاربرد الیاف کربن در ساخت و ساز و زیرساخت ها در بازار کنونی تنها ۵ درصد است ولی بسیاری معتقدند که پتانسیل زیادی برای رشد کاربرد الیاف کربن در این حوزه وجود دارد زیرا بسیاری از زیرساخت ها در سراسر جهان نیازمند تعمیر یا بروز رسانی هستند. تقاضا برای مخازن فشرده برای ذخیره و انتقال گاز طبیعی فشرده (CNG) و نیز ذخیره هیدروژن (برای تامین سوخت پیل سوختی) قابلیت رشد دارد و حوزه دیگر کاربرد کامپوزیت های الیاف کربن (GFRP) است.
در حوزه خودرو نیز روندی که به سمت وسایل نقلیه الکتریکی به عنوان یکی از مصرف کنندگان قطعات GFRP وجود دارد، تقاضای بیشتری را برای تولید کنندگان این خودروها به وجود خواهد آورد و باعث رشد بازار الیاف کربن خواهد شد. همچنین زمینه جدید در حمل و نقل، وسایل نقلیه ی خودرو (بدون راننده) شامل کامیون ها، اتوبوس ها و خودروهای سواری است. سازندگان تجهیزات اصلی خودرو روش های کنونی خود در این بازار را بازبینی خواهد کرد و مشخصات مورد نیاز مانند دوام و نسبت حجم به وزن موجب افزایش تقاضا برای قطعات و ساختارهای GFRP کارآمد و سبک شده است. اگر نرخ رشد الیاف کربن تنها ۸ درصد باشد، حجم این صنعت تا سال ۲۰۲۵ میلادی به ۱۲۵ هزار تن خواهد رسید که البته این حداقل مقدار پیش بینی شده است. این مقدار بیش از دو برابر حجم تولید الیاف کربن در سال ۲۰۱۵ (۶۲ هزار تن) است و در عمل و با اجرای برنامه های خاصی در صنعت خودرو می تواند سه یا چهار برابر بیشتر از این مقدار باشد. البته باید توجهه داشت که در محدوده چند میلیون پوند، بهتر است در زمینه جایگزینی قطعات موجود با قطعات GFRP هدف گذاری شود تا بر روی ساخت خودروهایی که از اساس از GFRP ساخته شده اند مانند خودروی i3 ساخت شرکت MBW.
تخمین استفاده از صنعت الیاف کربن بسیار متغیر است و بر حسب اینکه از ظرفیت اسمی استفاده شود یا ظرفیت موثر به ترتیب ۴۰ و ۱۰۰ درصد ظرفیت اضافه خواهد داشت. دانش و آگاهی در مورد پیش ماده الیاف کربن نقشی کلیدی در مدیریت فناوری تولید این الیاف دارد زیرا قیمت پیش ماده ها نیمی (یا بیشتر از نیمی) از هزینه نهایی یک کیلو الیاف کربن را تعیین میکند و کیفیت پیش ماده ها اثر قابل توجهی برکیفیت محصول الیاف کربن نهایی دارد. خلاصه آنکه صنعت الیاف کربن به صورتی پویا و دینامیک و با سرعت زیادی در حال گسترش است و به طور قطع این صنعت در آینده بسیار بزرگتر خواهد شد.

بازار کامپوزیت در صنعت هوافضا
صنعت هوافضا همچنان در مصرف کامپوزیت ها پیشگام است (به میزان افزایش سهم کاربرد کامپوزیت ها در صنایع هوافضا در سال ۲۰۱۶ میلادی و پیش بینی برای سال ۲۰۲۲ در شکل ۱ توجه شود) و این امر به دلیل تمایل بازار به سبک سازی وسایل حمل و نقل با هدف کاهش انتشار آلاینده ها و افزایش بازده سوخت است. ولی در مقایسه با سایر صنایع که با آغوش باز به استقبال کامپوزیت ها می روند، فرآیند پذیرش و تایید مواد جدید در صنعت هوا فضا زمان بر و هزینه بر است. با این حال، مدت زیادی است که سازندگان تجهیزات اصلی در صنعت هوافضا سودمندی استفاده از کامپوزیت ها نسبت به فلزات را از نظر انعطاف در طراحی، تعدیل ارتعاشات و نسبت بالای استحکام به وزن دریافته اند. بنابراین سازندگان تجهیزات اصلی تاکنون از کامپوزیت ها برای ساخت سازه هایی که بتوانند بارهای اعمالی را تحمل کنند و حجم بزرگی داشته باشند مانند بال ها، بدنه و باله عقب هواپیما، بالابرها، قسمت متحرک بال هواپیما (aileron) و بستر موتور (nacelles) استفاده کرده اند. اخیرا کامپوزیت ها به دلیل خواص FST (آتش، دود و سمیت) بهتر و نیز خاصیت ضد میکروبی در کاربردهای دیگری مانند پنجره ها، قطعات کابین هواپیما، اهرم نگهدارنده (rests arm) و تزئینات داخلی نیز نفوذ کرده اند. در بازار کامپوزیت ها ، پلیمرهای تقویت شده با الیاف کربن اولین پاسخوگی نیاز صنعت به سبک وزنی هستند. به نظر می رسد سهم کامپوزیت های الیاف کربن به دلیل امکان جایگزینی آلومینیوم و فولاد در سازه های تحت بار دارند، در سالهای آینده افزایش یابد. همچنین کامپوزیت های الیاف کربن به دلیل قابلیت استفاده در تیغه های پروانه (blades fan)، پوشش آیرودینامیکی روی توپی ملخ هواپیما (spinners)، مجراها، برگرداننده جریان خروجی موتور پیشرانه ها (thrust reversers)، لوله های هواکش (vent tubes) و پوشش محافظ موتور، ماده اصلی در بخش موتور هواپیما هستند ولی با توجه به ماهیت تقاضای صنعت هوافضا، زنجیره ارزش جریان بالادستی الیاف کربن با چالش هایی مانند هزینه و تامین مواجه هستند.
نیاز به هزینه های تولید کمتر و مواد ارزان تر و نیاز کمتر به مقاومت در برابر ضربه برای کاربردهای داخل فرصت های را برای کاربرد پلیمرهای تقویت شده با الیاف شیشه در این صنعت به وجود آورده است. در ابتدا استفاده از کامپوزیت ها در کابردهای داخلی هواپیما ها به دلیل تمایل افزایش زیبایی به ویژه در هواپیماهای تجاری و درجه یک بود و انتظار می رود در آینده بخش کابین مسافران نیز از این نظر پیشرفت کند.
با وجود اینکه اغلب بحث ها پیرامون استفاده از فناوری کامپوزیت ها به استفاده از الیاف محدود شده است، ماتریس های رزینی نیز به همان میزان نقش مهمی در عملکرد کامپوزیت در این کاربرد دارند. رزین های ترموست مانند اپوکسی بیشترین رزین مورد استفاده در کامپوزیت های الیاف کربن است و به دلیل خواص مکانیکی و مقاومت شیمیایی عالی این رزین ، استفاده از آن در کاربردهای ساختاری که تحت تنش هستند در حال افزایش است. پذیرش رزین های ترموپلاستیک در این صنعت همواره با احتیاط همراه بوده است زیرا تایید کیفیت ماده گواهینامه صلاحیت پرواز نیازی ضروری است. ولی به دلیل پیشرفت هایی که در فناوری فراورش به وجود آمده است و مزایایی چون قابلیت بازیافت و وجود ترموپلاستیک های با عملکرد بالا مانند پلی اتراترکتون (PEEK)، پلی آریل اترکتون (PAEK)، پلی اترایمید (PEI) و پلی فنیلن سولفید (PPS)، قابل رقابت با رزین های ترموست شده اند.
بزرگ ترین تهدید فرآوری رشد کامپوزیت ها، پیشرفت در فناوری مواد قابل رقابت با آنهاست. آلیاژ های آلومینیوم همچنان نقطه اتکای اصلی در بسیاری از مدل های هواپیماهاست. سازندگان این مواد نیز درصدد توسعه نسل جدید آلیاژها هستند تا بتوانند از نظر عملکرد با کامپوزیت ها رقابت کنند. آلیاژهای آلومینیوم بیشتر در کاربردهای ساختاری (که قطعه تحت تنش قرار دارد) رقیب کامپوزیت ها محسوب می شوند و موادی نظیر سوپرآلیاژها و تیتانیوم که کاربردشان در موتور هواپیماها در حال افزایش است به دلیل خواص تیریبولوژی و عملکرد حرارتی رقیب کامپوزیت ها هستند.
تجارت در صنعت هوافضا عامل اصلی استفاده از کامپوزیت ها است و انتظار می رود که تا سال ۲۰۲۲ میلادی ۵/۵ درصد رشد کند. با توجه به تعداد سازندگان تجهیزات اصلی این صنعت که بر روی مدل های بر پایه کامپوزیتها تمرکز کرده اند، تقاضا برای کاربرد کامپوزیتها در صنعت هوافضا رشد زیادی خواهد داشت. بوئینگ ۷۸۷، بوئینگ X777 و ایرباس A350 XWB اولین هواپیماهایی هستند که مشمول این موضوع می شوند. همچنین مدل ۹۱۹-C از شرکت commercial Aircraft Corporation of China,Ltd. که از کامپوزیت ها برای قطعه بزرگی از بدنه هواپیما استفاده می کنند راه دیگری را برای افزایش رشد کاربرد کامپوزیتها در صنعت هوافضا باز کرده است.

نویسندگان :
چه امتیازی می دهید؟
5 / 0
[ 0 رای ]
ارسال نظر شما
انتشار یافته : ۰ در انتظار بررسی : 0
  • نظرات ارسال شده توسط شما، پس از تایید توسط مدیران سایت منتشر خواهد شد.
  • نظراتی که حاوی تهمت یا افترا باشد منتشر نخواهد شد.
  • نظراتی که به غیر از زبان فارسی یا غیر مرتبط با خبر باشد منتشر نخواهد شد.


توضیحات توضیحات توضیحات توضیحات توضیحات توضیحات توضیحات توضیحات توضیحات توضیحات