Verbundwerkstoffe werden seit mehr als 50 Jahren kommerziell genutzt.In der Anfangsphase der Kommerzialisierung werden sie nur in High-End-Anwendungen wie Luft- und Raumfahrt und Verteidigung eingesetzt.Da die Technologie immer weiter voranschreitet, werden Verbundwerkstoffe zunehmend in verschiedenen Endverbraucherbranchen kommerzialisiert, beispielsweise in der Sportartikelindustrie, in der Zivilluftfahrt, in der Automobilindustrie, in der Schifffahrt, im Tiefbau und im Baugewerbe.Bisher sind die Kosten für Verbundwerkstoffe (sowohl Rohstoffe als auch Herstellung) im Vergleich zu den Vorjahren erheblich gesunken, sodass sie in immer mehr Branchen in großem Maßstab eingesetzt werden können.
Das Verbundmaterial ist eine Mischung aus Faser- und Harzmaterial in einem bestimmten Verhältnis.Während die Harzmatrix die endgültige Form des Verbundwerkstoffs bestimmt, wirken die Fasern als Verstärkungen, um das Verbundwerkstoffteil zu stärken.Das Verhältnis von Harz zu Fasern hängt von der Festigkeit und Steifigkeit des Teils ab, die vom Tier-1-Hersteller oder Erstausrüster (OEM) gefordert wird.
Die primäre Tragstruktur benötigt im Vergleich zur Harzmatrix einen höheren Anteil an Fasern, während die Sekundärstruktur nur ein Viertel der Fasern der Harzmatrix benötigt.Dies gilt für die meisten Branchen, das Verhältnis von Harz zu Fasern hängt von der Herstellungsmethode ab.
Die Marineyachtindustrie hat sich zum Haupttreiber des weltweiten Verbrauchs von Verbundwerkstoffen, einschließlich Schaumstoffkernmaterialien, entwickelt.Allerdings kam es auch zu einem Abschwung, da der Schiffbau zurückging und die Lagerbestände stiegen.Dieser Nachfragerückgang ist möglicherweise auf die Zurückhaltung der Verbraucher, eine sinkende Kaufkraft und die Umverteilung begrenzter Ressourcen auf profitablere Kerngeschäftsaktivitäten zurückzuführen.Auch Werften richten ihre Produkte und Geschäftsstrategien neu aus, um Verluste zu reduzieren.In dieser Zeit mussten sich viele kleine Werften aufgrund des Verlusts von Betriebskapital zurückziehen oder wurden aufgekauft, da sie nicht in der Lage waren, ihren normalen Geschäftsbetrieb aufrechtzuerhalten.Die Herstellung großer Yachten (>35 Fuß) erlitt einen Einbruch, während kleinere Boote (<24 Fuß) zum Schwerpunkt der Fertigung wurden.
Warum Verbundwerkstoffe?
Verbundwerkstoffe bieten im Bootsbau viele Vorteile gegenüber Metall und anderen traditionellen Materialien wie Holz.Im Vergleich zu Metallen wie Stahl oder Aluminium können Verbundwerkstoffe das Gesamtgewicht eines Teils um 30 bis 40 Prozent reduzieren.Die Gesamtgewichtsreduzierung bringt eine ganze Reihe sekundärer Vorteile mit sich, wie niedrigere Betriebskosten, geringere Treibhausgasemissionen und eine höhere Kraftstoffeffizienz.Durch den Einsatz von Verbundwerkstoffen wird zudem das Gewicht weiter reduziert, da Befestigungselemente durch Komponentenintegration entfallen.
Verbundwerkstoffe bieten Bootsbauern außerdem eine größere Gestaltungsfreiheit und ermöglichen die Herstellung von Teilen mit komplexen Formen.Darüber hinaus weisen Verbundbauteile aufgrund ihrer geringeren Wartungskosten deutlich geringere Lebenszykluskosten auf, wenn man sie mit Wettbewerbsmaterialien vergleicht, und ihre Installations- und Montagekosten aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit und Haltbarkeit sind ebenfalls geringer.Es ist kein Wunder, dass Verbundwerkstoffe bei Boots-OEMs und Tier-1-Zulieferern zunehmend an Akzeptanz gewinnen.
Marine-Verbundwerkstoff
Trotz der Mängel von Verbundwerkstoffen sind viele Werften und Tier-1-Zulieferer immer noch davon überzeugt, dass mehr Verbundwerkstoffe in Marineyachten verwendet werden.
Während bei größeren Booten voraussichtlich fortschrittlichere Verbundwerkstoffe wie kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) zum Einsatz kommen, werden kleinere Boote der Haupttreiber der Gesamtnachfrage nach Schiffsverbundwerkstoffen sein. Beispielsweise werden in vielen neuen Yachten und Katamaranen fortschrittliche Verbundwerkstoffe wie z B. Kohlefaser/Epoxidharz und Polyurethanschaum, werden zur Herstellung von Rümpfen, Kielen, Decks, Spiegeln, Riggs, Schotten, Stringern und Masten verwendet. Diese Superyachten oder Katamarane machen jedoch nur einen kleinen Teil der gesamten Bootsnachfrage aus.
Trotz der Mängel von Verbundwerkstoffen sind viele Werften und Tier-1-Zulieferer immer noch davon überzeugt, dass mehr Verbundwerkstoffe in Marineyachten verwendet werden.
Während bei größeren Booten voraussichtlich fortschrittlichere Verbundwerkstoffe wie kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) zum Einsatz kommen, werden kleinere Boote der Haupttreiber der Gesamtnachfrage nach Schiffsverbundwerkstoffen sein. Beispielsweise werden in vielen neuen Yachten und Katamaranen fortschrittliche Verbundwerkstoffe wie z B. Kohlefaser/Epoxidharz und Polyurethanschaum, werden zur Herstellung von Rümpfen, Kielen, Decks, Spiegeln, Riggs, Schotten, Stringern 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 Z-Antrieb), Jetboote, private Wasserfahrzeuge und Segelboote (Yachten).
Die Preise für Verbundwerkstoffe werden steigen, da die Preise für Glasfasern, Duroplaste und thermoplastische Harze mit den Rohölpreisen und anderen Inputkosten steigen werden.Aufgrund der erhöhten Produktionskapazität und der Entwicklung alternativer Vorläufer wird jedoch erwartet, dass die Preise für Kohlenstofffasern in naher Zukunft sinken werden.Die Gesamtauswirkungen auf die Preise für Schiffsverbundwerkstoffe werden jedoch nicht groß sein, da kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe nur einen kleinen Teil der Nachfrage nach Schiffsverbundwerkstoffen ausmachen.
Andererseits sind Glasfasern immer noch die Hauptfasermaterialien für marine Verbundwerkstoffe und ungesättigte Polyester und Vinylester sind die wichtigsten Polymermaterialien.Polyvinylchlorid (PVC) wird weiterhin einen großen Anteil am Schaumstoffkernmarkt halten.
Laut Statistik machen glasfaserverstärkte Verbundwerkstoffe (GFK) mehr als 80 % des Gesamtbedarfs an Schiffsverbundwerkstoffen aus, während Schaumkernmaterialien 15 % ausmachen.Der Rest sind kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe, die hauptsächlich in großen Booten und kritischen Stoßanwendungen in Nischenmärkten eingesetzt werden.
Der wachsende Markt für Marine-Verbundwerkstoffe verzeichnet auch einen Trend zu neuen Materialien und Technologien.Zulieferer von Schiffsverbundwerkstoffen haben sich auf die Suche nach Innovationen gemacht und neue Bioharze, Naturfasern, emissionsarme Polyester, Niederdruck-Prepregs, Kerne und gewebte Glasfasermaterialien eingeführt.Es geht darum, die Recyclingfähigkeit und Erneuerbarkeit zu erhöhen, den Styrolgehalt zu reduzieren und die Verarbeitbarkeit und Oberflächenqualität zu verbessern.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 05.05.2022