Verbundwerkstoffe werden seit über 50 Jahren kommerziell eingesetzt. Anfangs fanden sie nur in High-End-Anwendungen wie der Luft- und Raumfahrt sowie der Verteidigungsindustrie Verwendung. Mit dem technologischen Fortschritt werden Verbundwerkstoffe nun auch in anderen Branchen wie Sportartikel, ziviler Luftfahrt, Automobilindustrie, Schiffbau, Tiefbau und Bauwesen eingesetzt. Die Kosten für Verbundwerkstoffe (sowohl Rohstoffe als auch Herstellung) sind im Vergleich zu den Vorjahren deutlich gesunken, sodass sie in immer mehr Branchen großflächig eingesetzt werden können.
Der Verbundwerkstoff ist ein Gemisch aus Fasern und Harz in einem bestimmten Verhältnis. Während die Harzmatrix die endgültige Form des Verbundwerkstoffs bestimmt, dienen die Fasern als Verstärkung und erhöhen die Festigkeit des Bauteils. Das Verhältnis von Harz zu Fasern variiert je nach den vom Tier-1-Zulieferer oder Erstausrüster (OEM) geforderten Festigkeits- und Steifigkeitsanforderungen.
Die primäre tragende Struktur benötigt einen höheren Faseranteil im Vergleich zur Harzmatrix, während die sekundäre Struktur nur ein Viertel der Fasern der Harzmatrix benötigt. Dies gilt für die meisten Branchen; das Verhältnis von Harz zu Fasern hängt vom Herstellungsverfahren ab.
Die Yachtindustrie hat sich zum Hauptabnehmer von Verbundwerkstoffen, einschließlich Schaumkernmaterialien, weltweit entwickelt. Allerdings verzeichnet sie auch einen Abschwung mit rückläufigem Schiffbau und steigenden Lagerbeständen. Dieser Nachfragerückgang dürfte auf die Zurückhaltung der Verbraucher, sinkende Kaufkraft und die Umverteilung begrenzter Ressourcen hin zu profitableren Kerngeschäften zurückzuführen sein. Auch die Werften passen ihre Produkte und Geschäftsstrategien an, um Verluste zu reduzieren. In diesem Zeitraum mussten viele kleine Werften aufgrund fehlenden Betriebskapitals schließen oder übernommen werden, da sie den normalen Geschäftsbetrieb nicht aufrechterhalten konnten. Die Produktion großer Yachten (über 10,7 Meter) ging zurück, während kleinere Boote (unter 7,3 Meter) in den Fokus der Fertigung rückten.
Warum Verbundwerkstoffe?
Verbundwerkstoffe bieten im Bootsbau zahlreiche Vorteile gegenüber Metallen und anderen traditionellen Materialien wie Holz. Im Vergleich zu Metallen wie Stahl oder Aluminium können sie das Gesamtgewicht eines Bauteils um 30 bis 40 Prozent reduzieren. Diese Gewichtsreduzierung bringt eine Reihe weiterer Vorteile mit sich, darunter niedrigere Betriebskosten, geringere Treibhausgasemissionen und eine höhere Kraftstoffeffizienz. Durch die Integration von Bauteilen und den damit verbundenen Wegfall von Befestigungselementen lässt sich das Gewicht durch den Einsatz von Verbundwerkstoffen zusätzlich reduzieren.
Verbundwerkstoffe bieten Bootsbauern zudem mehr Gestaltungsfreiheit und ermöglichen die Herstellung von Bauteilen mit komplexen Formen. Darüber hinaus weisen Verbundwerkstoffkomponenten im Vergleich zu anderen Materialien deutlich niedrigere Lebenszykluskosten auf, da ihre Wartungs-, Installations- und Montagekosten aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit und Langlebigkeit ebenfalls geringer sind. Kein Wunder also, dass Verbundwerkstoffe bei Bootsherstellern und Tier-1-Zulieferern immer mehr Akzeptanz finden.
Marine Verbundwerkstoff
Trotz der Nachteile von Verbundwerkstoffen sind viele Werften und Tier-1-Zulieferer weiterhin davon überzeugt, dass Verbundwerkstoffe künftig vermehrt im Yachtbau eingesetzt werden.
Während bei größeren Booten voraussichtlich fortschrittlichere Verbundwerkstoffe wie kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) zum Einsatz kommen werden, sind kleinere Boote der Haupttreiber der Gesamtnachfrage nach maritimen Verbundwerkstoffen. Beispielsweise werden bei vielen neuen Yachten und Katamaranen fortschrittliche Verbundwerkstoffe wie Kohlenstofffaser/Epoxidharz und Polyurethanschaum für die Herstellung von Rümpfen, Kielen, Decks, Heckspiegeln, Riggs, Schotten, Längsträgern und Masten verwendet. Diese Superyachten oder Katamarane machen jedoch nur einen kleinen Teil der gesamten Bootsnachfrage aus.
Trotz der Nachteile von Verbundwerkstoffen sind viele Werften und Tier-1-Zulieferer weiterhin davon überzeugt, dass Verbundwerkstoffe künftig vermehrt im Yachtbau eingesetzt werden.
Während bei größeren Booten voraussichtlich fortschrittlichere Verbundwerkstoffe wie kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) zum Einsatz kommen werden, sind kleinere Boote der Haupttreiber der Gesamtnachfrage nach maritimen Verbundwerkstoffen. Beispielsweise werden bei vielen neuen Yachten und Katamaranen fortschrittliche Verbundwerkstoffe wie Kohlenstofffaser/Epoxidharz und Polyurethanschaum für die Herstellung von Rümpfen, Kielen, Decks, Heckspiegeln, Riggs, Schotten, Längsträgern und Masten verwendet. Diese Superyachten oder Katamarane machen jedoch nur einen kleinen Teil der gesamten Bootsnachfrage aus.
Die Gesamtnachfrage nach Booten umfasst Motorboote (Innenbord-, Außenbord- und Heckantrieb), Jetboote, private Wasserfahrzeuge und Segelboote (Yachten).
Die Preise für Verbundwerkstoffe werden steigen, da die Preise für Glasfasern, Duroplaste und thermoplastische Kunststoffe mit den Rohölpreisen und anderen Inputkosten zunehmen. Die Preise für Kohlenstofffasern dürften hingegen aufgrund erhöhter Produktionskapazitäten und der Entwicklung alternativer Vorprodukte in naher Zukunft sinken. Die Auswirkungen auf die Preise für maritime Verbundwerkstoffe werden jedoch insgesamt gering sein, da kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe nur einen kleinen Teil der Nachfrage nach maritimen Verbundwerkstoffen ausmachen.
Glasfasern sind nach wie vor die wichtigsten Faserwerkstoffe für Marineverbundwerkstoffe, während ungesättigte Polyester und Vinylester die wichtigsten Polymerwerkstoffe darstellen. Polyvinylchlorid (PVC) wird weiterhin einen bedeutenden Anteil am Markt für Schaumkernmaterialien halten.
Statistiken zufolge decken glasfaserverstärkte Verbundwerkstoffe (GFK) über 80 % des Gesamtbedarfs an maritimen Verbundwerkstoffen ab, während Schaumkernmaterialien 15 % ausmachen. Der Rest entfällt auf kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe, die hauptsächlich in großen Booten und für stoßbelastete Anwendungen in Nischenmärkten eingesetzt werden.
Der wachsende Markt für maritime Verbundwerkstoffe verzeichnet einen Trend hin zu neuen Materialien und Technologien. Anbieter maritimer Verbundwerkstoffe streben nach Innovationen und führen neue Bioharze, Naturfasern, emissionsarme Polyester, Niederdruck-Prepregs, Kernmaterialien und gewebte Glasfasermaterialien ein. Im Fokus stehen die Steigerung der Recyclingfähigkeit und die Nutzung erneuerbarer Rohstoffe, die Reduzierung des Styrolgehalts sowie die Verbesserung der Verarbeitbarkeit und Oberflächenqualität.
Veröffentlichungsdatum: 05. Mai 2022
