مواد کامپوزیت بیش از ۵۰ سال است که به صورت تجاری مورد استفاده قرار می‌گیرند. در مراحل اولیه تجاری‌سازی، آنها فقط در کاربردهای سطح بالا مانند هوافضا و دفاع استفاده می‌شوند. با پیشرفت مداوم فناوری، مواد کامپوزیت در صنایع مختلف مصرف‌کننده نهایی مانند کالاهای ورزشی، هوانوردی غیرنظامی، خودروسازی، دریایی، مهندسی عمران و ساخت و ساز تجاری‌سازی می‌شوند. تاکنون، هزینه مواد کامپوزیت (هم مواد اولیه و هم تولید) در مقایسه با سال‌های گذشته به طور قابل توجهی کاهش یافته است و به آنها امکان می‌دهد در مقیاس وسیع در تعداد فزاینده‌ای از صنایع مورد استفاده قرار گیرند.
ماده کامپوزیت ترکیبی از الیاف و رزین با نسبت مشخص است. در حالی که ماتریس رزین شکل نهایی کامپوزیت را تعیین می‌کند، الیاف به عنوان تقویت‌کننده برای تقویت قطعه کامپوزیت عمل می‌کنند. نسبت رزین به الیاف با توجه به استحکام و سختی قطعه مورد نیاز توسط تولیدکننده تجهیزات درجه ۱ یا اصلی (OEM) متفاوت است.
ساختار اولیه‌ی تحمل بار در مقایسه با ماتریس رزین به نسبت بیشتری از الیاف نیاز دارد، در حالی که ساختار ثانویه تنها به یک چهارم الیاف موجود در ماتریس رزین نیاز دارد. این موضوع در مورد اکثر صنایع صدق می‌کند، نسبت رزین به الیاف به روش ساخت بستگی دارد.
صنعت قایق‌های تفریحی دریایی به نیروی اصلی در مصرف جهانی مواد کامپوزیتی، از جمله مواد هسته فومی، تبدیل شده است. با این حال، این صنعت نیز با رکود مواجه شده است، به طوری که ساخت کشتی کند شده و موجودی انبارها افزایش یافته است. این کاهش تقاضا ممکن است به دلیل احتیاط مصرف‌کننده، کاهش قدرت خرید و تخصیص مجدد منابع محدود به فعالیت‌های تجاری سودآورتر و اصلی‌تر باشد. کارخانه‌های کشتی‌سازی نیز در حال تنظیم مجدد محصولات و استراتژی‌های تجاری خود برای کاهش ضرر و زیان هستند. در این دوره، بسیاری از کارخانه‌های کشتی‌سازی کوچک به دلیل از دست دادن سرمایه در گردش و عدم توانایی در حفظ تجارت عادی، مجبور به کناره‌گیری یا خرید شدند. تولید قایق‌های تفریحی بزرگ (>35 فوت) ضربه خورد، در حالی که قایق‌های کوچکتر (<24 فوت) در کانون تولید قرار گرفتند.
چرا مواد کامپوزیتی؟
مواد کامپوزیتی در ساخت قایق مزایای زیادی نسبت به فلز و سایر مواد سنتی مانند چوب دارند. در مقایسه با فلزاتی مانند فولاد یا آلومینیوم، مواد کامپوزیتی می‌توانند وزن کلی یک قطعه را 30 تا 40 درصد کاهش دهند. کاهش کلی وزن، مزایای ثانویه زیادی مانند هزینه‌های عملیاتی کمتر، انتشار گازهای گلخانه‌ای کمتر و راندمان سوخت بیشتر را به همراه دارد. استفاده از مواد کامپوزیتی همچنین با حذف بست‌ها از طریق ادغام اجزا، وزن را بیشتر کاهش می‌دهد.
کامپوزیت‌ها همچنین به سازندگان قایق آزادی طراحی بیشتری می‌دهند و امکان ساخت قطعات با اشکال پیچیده را فراهم می‌کنند. علاوه بر این، اجزای کامپوزیتی در مقایسه با مواد رقیب، به دلیل هزینه‌های نگهداری پایین‌تر، هزینه‌های چرخه عمر بسیار پایین‌تری دارند و هزینه‌های نصب و مونتاژ آنها به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و دوام آنها نیز پایین‌تر است. جای تعجب نیست که کامپوزیت‌ها در بین تولیدکنندگان اصلی تجهیزات قایق و تأمین‌کنندگان رده اول در حال پذیرفته شدن هستند.
کامپوزیت دریایی
علیرغم کاستی‌های مواد کامپوزیتی، بسیاری از کارخانه‌های کشتی‌سازی و تأمین‌کنندگان رده ۱ هنوز متقاعد شده‌اند که مواد کامپوزیتی بیشتری در قایق‌های تفریحی دریایی استفاده خواهد شد.
در حالی که انتظار می‌رود قایق‌های بزرگتر از کامپوزیت‌های پیشرفته‌تری مانند پلاستیک‌های تقویت‌شده با فیبر کربن (CFRP) استفاده کنند، قایق‌های کوچکتر محرک اصلی تقاضای کلی برای کامپوزیت‌های دریایی خواهند بود. به عنوان مثال، در بسیاری از قایق‌های تفریحی و کاتاماران‌های جدید، از مواد کامپوزیتی پیشرفته مانند فیبر کربن/اپوکسی و فوم پلی اورتان برای ساخت بدنه، تیغه کشتی، عرشه، تیرک‌ها، دکل‌ها، دیواره‌ها، ستون‌ها و دکل‌ها استفاده می‌شود. اما این ابرقایق‌ها یا کاتاماران‌ها بخش کوچکی از کل تقاضای قایق را تشکیل می‌دهند.
علیرغم کاستی‌های مواد کامپوزیتی، بسیاری از کارخانه‌های کشتی‌سازی و تأمین‌کنندگان رده ۱ هنوز متقاعد شده‌اند که مواد کامپوزیتی بیشتری در قایق‌های تفریحی دریایی استفاده خواهد شد.
در حالی که انتظار می‌رود قایق‌های بزرگتر از کامپوزیت‌های پیشرفته‌تری مانند پلاستیک‌های تقویت‌شده با فیبر کربن (CFRP) استفاده کنند، قایق‌های کوچکتر محرک اصلی تقاضای کلی برای کامپوزیت‌های دریایی خواهند بود. به عنوان مثال، در بسیاری از قایق‌های تفریحی و کاتاماران‌های جدید، از مواد کامپوزیتی پیشرفته مانند فیبر کربن/اپوکسی و فوم پلی اورتان برای ساخت بدنه، تیغه کشتی، عرشه، تیرک‌ها، دکل‌ها، دیواره‌ها، ستون‌ها و دکل‌ها استفاده می‌شود. اما این ابرقایق‌ها یا کاتاماران‌ها بخش کوچکی از کل تقاضای قایق را تشکیل می‌دهند.
تقاضای کلی برای قایق‌ها شامل قایق‌های موتوری (با موتور داخلی، موتور خارجی و موتور عقب)، قایق‌های جت، شناورهای خصوصی و قایق‌های بادبانی (قایق‌های تفریحی) می‌شود.
قیمت کامپوزیت‌ها در مسیر صعودی خواهد بود، زیرا قیمت الیاف شیشه، ترموست‌ها و رزین‌های ترموپلاستیک با افزایش قیمت نفت خام و سایر هزینه‌های ورودی افزایش می‌یابد. با این حال، انتظار می‌رود قیمت الیاف کربن در آینده نزدیک به دلیل افزایش ظرفیت تولید و توسعه پیش‌سازهای جایگزین کاهش یابد. اما تأثیر کلی آن بر قیمت کامپوزیت‌های دریایی زیاد نخواهد بود، زیرا پلاستیک‌های تقویت‌شده با الیاف کربن تنها بخش کوچکی از تقاضای کامپوزیت‌های دریایی را تشکیل می‌دهند.
از سوی دیگر، الیاف شیشه هنوز هم مواد اصلی الیاف برای کامپوزیت‌های دریایی هستند و پلی‌استرهای غیراشباع و وینیل استرها مواد پلیمری اصلی هستند. پلی‌وینیل کلراید (PVC) همچنان سهم عمده‌ای از بازار هسته فوم را در اختیار خواهد داشت.
طبق آمار، مواد کامپوزیتی تقویت‌شده با الیاف شیشه (GFRP) بیش از ۸۰٪ از کل تقاضا برای مواد کامپوزیتی دریایی را تشکیل می‌دهند، در حالی که مواد هسته فومی ۱۵٪ را تشکیل می‌دهند. بقیه پلاستیک‌های تقویت‌شده با الیاف کربن هستند که عمدتاً در قایق‌های بزرگ و کاربردهای ضربه‌ای بحرانی در بازارهای خاص استفاده می‌شوند.
بازار رو به رشد کامپوزیت‌های دریایی همچنین شاهد گرایش به سمت مواد و فناوری‌های جدید است. تأمین‌کنندگان کامپوزیت‌های دریایی تلاشی برای نوآوری را آغاز کرده‌اند و رزین‌های زیستی جدید، الیاف طبیعی، پلی‌استرهای کم‌انتشار، پیش‌آغشته‌های کم‌فشار، هسته‌ها و مواد فایبرگلاس بافته‌شده را معرفی می‌کنند. همه چیز در مورد افزایش قابلیت بازیافت و تجدیدپذیری، کاهش محتوای استایرن و بهبود فرآیندپذیری و کیفیت سطح است.
زمان ارسال: مه-05-2022
