Materialele compozite sunt utilizate comercial de peste 50 de ani. În etapele inițiale ale comercializării, acestea sunt utilizate doar în aplicații de ultimă generație, cum ar fi industria aerospațială și apărarea. Pe măsură ce tehnologia continuă să avanseze, materialele compozite încep să fie comercializate în diferite industrii de utilizare finală, cum ar fi articolele sportive, aviația civilă, industria auto, industria maritimă, ingineria civilă și construcțiile. Până în prezent, costul materialelor compozite (atât al materiilor prime, cât și al producției) a scăzut semnificativ față de anii precedenți, permițând utilizarea lor la scară largă într-un număr tot mai mare de industrii.
Materialul compozit este un amestec de fibre și rășină într-o anumită proporție. În timp ce matricea de rășină determină forma finală a compozitului, fibrele acționează ca niște ranforsări pentru a întări piesa compozită. Raportul dintre rășină și fibră variază în funcție de rezistența și rigiditatea piesei cerute de producătorul de echipamente Tier 1 sau OEM (Original Equipment Manufacturer).
Structura portantă primară necesită o proporție mai mare de fibre în comparație cu matricea de rășină, în timp ce structura secundară necesită doar un sfert din fibrele din matricea de rășină. Acest lucru este valabil pentru majoritatea industriilor, raportul dintre rășină și fibră depinzând de metoda de fabricație.
Industria iahturilor marine a devenit principala forță în consumul global de materiale compozite, inclusiv materiale cu miez de spumă. Cu toate acestea, a cunoscut și o recesiune, cu încetinirea ritmului de construcție a navelor și creșterea stocurilor. Această reducere a cererii se poate datora precauției consumatorilor, scăderii puterii de cumpărare și realocării resurselor limitate către activități comerciale mai profitabile și de bază. Șantierele navale își realiniază, de asemenea, produsele și strategiile de afaceri pentru a reduce pierderile. În această perioadă, multe șantiere navale mici au fost nevoite să se retragă sau să fie achiziționate din cauza pierderii capitalului de lucru, incapabile să mențină activitatea normală. Fabricarea de iahturi mari (>35 de picioare) a avut de suferit, în timp ce ambarcațiunile mai mici (<24 de picioare) au devenit în centrul producției.
De ce materiale compozite?
Materialele compozite oferă numeroase avantaje față de metal și alte materiale tradiționale, cum ar fi lemnul, în construcția de ambarcațiuni. Comparativ cu metale precum oțelul sau aluminiul, materialele compozite pot reduce greutatea totală a unei piese cu 30 până la 40%. Reducerea generală a greutății aduce o serie de beneficii secundare, cum ar fi costuri de operare mai mici, emisii mai mici de gaze cu efect de seră și o eficiență sporită a consumului de combustibil. Utilizarea materialelor compozite reduce, de asemenea, greutatea suplimentară prin eliminarea elementelor de fixare prin integrarea componentelor.
Compozitele oferă, de asemenea, constructorilor de ambarcațiuni o mai mare libertate de proiectare, făcând posibilă crearea de piese cu forme complexe. În plus, componentele compozite au costuri pe ciclu de viață semnificativ mai mici dacă le comparăm cu materialele competitive, datorită costurilor de întreținere mai mici, precum și costurilor de instalare și asamblare datorită rezistenței la coroziune și durabilității, de asemenea mai mici. Nu este de mirare că materialele compozite câștigă popularitate în rândul producătorilor de echipamente originale de ambarcațiuni și al furnizorilor de nivel 1.
Compozit marin
În ciuda deficiențelor materialelor compozite, multe șantiere navale și furnizori de Tier 1 sunt încă convinși că vor fi utilizate mai multe materiale compozite în iahturile marine.
În timp ce se așteaptă ca ambarcațiunile mai mari să utilizeze compozite mai avansate, cum ar fi materialele plastice armate cu fibră de carbon (CFRP), ambarcațiunile mai mici vor fi principalul factor determinant al cererii generale de compozite marine. De exemplu, în multe iahturi și catamarane noi, materialele compozite avansate, cum ar fi fibra de carbon/epoxidul și spuma poliuretanică, sunt utilizate pentru a realiza carene, chile, punți, traverse, platforme, pereți etanși, lonjeroane și catarge. Însă aceste superiahturi sau catamarane reprezintă o mică parte din cererea totală de ambarcațiuni.
În ciuda deficiențelor materialelor compozite, multe șantiere navale și furnizori de Tier 1 sunt încă convinși că vor fi utilizate mai multe materiale compozite în iahturile marine.
În timp ce se așteaptă ca ambarcațiunile mai mari să utilizeze compozite mai avansate, cum ar fi materialele plastice armate cu fibră de carbon (CFRP), ambarcațiunile mai mici vor fi principalul factor determinant al cererii generale de compozite marine. De exemplu, în multe iahturi și catamarane noi, materialele compozite avansate, cum ar fi fibra de carbon/epoxidul și spuma poliuretanică, sunt utilizate pentru a realiza carene, chile, punți, traverse, platforme, pereți etanși, lonjeroane și catarge. Însă aceste superiahturi sau catamarane reprezintă o mică parte din cererea totală de ambarcațiuni.
Cererea generală de ambarcațiuni include bărci cu motor (inboard, outboard și stern drive), bărci cu reacție, ambarcațiuni private și bărci cu pânze (iahturi).
Prețurile compozitelor vor fi pe o traiectorie ascendentă, deoarece prețurile fibrelor de sticlă, termorezistentelor și rășinilor termoplastice vor crește odată cu prețurile țițeiului și alte costuri de producție. Cu toate acestea, se așteaptă ca prețurile fibrei de carbon să scadă în viitorul apropiat din cauza creșterii capacității de producție și a dezvoltării unor precursori alternativi. Însă impactul general asupra prețurilor compozitelor marine nu va fi mare, deoarece materialele plastice armate cu fibre de carbon reprezintă doar o mică parte din cererea de compozite marine.
Pe de altă parte, fibrele de sticlă sunt încă principalele materiale fibroase pentru compozitele marine, iar poliesterii nesaturați și esterii vinilici sunt principalele materiale polimerice. Clorura de polivinil (PVC) va continua să dețină o cotă majoră pe piața miezurilor din spumă.
Conform statisticilor, materialele compozite armate cu fibră de sticlă (GFRP) reprezintă peste 80% din cererea totală de materiale compozite marine, în timp ce materialele cu miez de spumă reprezintă 15%. Restul sunt materiale plastice armate cu fibră de carbon, care sunt utilizate în principal în ambarcațiuni mari și aplicații cu impact critic pe piețe de nișă.
Piața compozitelor marine, aflată în creștere, este martora unei tendințe către materiale și tehnologii noi. Furnizorii de compozite marine s-au angajat într-o căutare a inovației, introducând noi bio-rășini, fibre naturale, poliesteri cu emisii reduse, preimpregnate de joasă presiune, miezuri și materiale țesute din fibră de sticlă. Este vorba despre creșterea reciclabilității și regenerabilității, reducerea conținutului de stiren și îmbunătățirea procesabilității și a calității suprafeței.
Data publicării: 05 mai 2022
