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        4. 2022年復合材料狀態報告:玻纖、碳纖等5大市場
        5. 發布時間:2022-02-28
        6. 隨著新冠疫情進入第三年,供應鏈問題仍持續存在,復合材料行業將面臨什么樣的挑戰和機遇?

          新年伊始,COVID-19病毒奧密克戎變種導致病例激增,商業領域彌漫著似曾相識的感覺。但經濟學家表示,2022年有理由保持樂觀。彭博新聞社(Bloomberg News)在其年度報告中總結了數十項投資展望的關鍵觀點,預測全球經濟今年將增長4.5%。

          《復合材料制造》雜志采訪了四位顧問,聚焦復合材料行業的三個關鍵細分市場,對玻璃纖維和碳纖維進行了預測分析。

          玻璃纖維市場

          Lucintel CEO:Dr. Sanjay Mazumdar

          距離COVID-19疫情爆發已經2年有余,但病毒大流行對制造業的影響依然存在。整個供應鏈被打亂,玻璃纖維行業也不例外。由于船運延誤、海運和集裝箱成本增加、中國區域出口量減少、客戶需求下降等因素,導致北美玻璃纖維、環氧樹脂和聚酯樹脂等復合材料的原料短缺。

          即使存在供應鏈問題,但美國玻璃纖維市場在2021增長了10.8%,需求量增加到了27億磅,與之相比,2020年為25億磅。2021年建筑、管道和儲罐、電氣電子、風能、消費品和船艇應用市場顯著增長,而航空航天市場在下降。

          美國的玻璃纖維工業從2021年風能行業的增長中獲益頗多。因為很多風電項目為了在年底生產稅抵免(PTC)到期前及時開工,以獲得免稅資格。作為新冠肺炎救援計劃的一部分,美國政府對2021年12月31日開始建設的風電項目的PTC擴大到全部信貸總額的60%。Lucintel估計,美國風能市場在2020年實現兩位數增長后,2021年增長8%。

          由于疫情期間消費者尋求安全、遠離社交的戶外休閑活動,船艇市場也有所增長,估計2021年美國船用玻璃纖維市場增長18%。

          從玻璃纖維行業的供需情況來看,由于終端應用領域的玻璃纖維消費量的增長,2021年的產能利用率從2020年的85%上升到91%。2021年全球玻璃纖維產能為129億磅(5851440噸)。Lucintel預計,2022年玻璃纖維工廠產能利用率將達到95%。

          在未來的15到20年,玻璃纖維行業將有實質性的創新,特別是在與碳纖維等其他高性能纖維競爭的高強度、高模量玻璃纖維方面。輕量化和減少碳排放將成為引領未來創新的兩大市場驅動力。

          例如,得益于海上風力渦輪機數量的不斷增加,舊渦輪機的重新發電,以及在接收高速風的位置安裝越來越多的高容量渦輪機,輕量化解決方案在風能市場中愈發重要。在整個風電市場上,風力渦輪機的平均尺寸持續增長,這促進了對更大更強葉片的需求,進而激發了對更輕、更強材料的需求。包括歐文斯科寧和中國巨石在內的幾家公司已經開發出了高模量玻璃纖維,以滿足市場需求。

          玻璃纖維增強復合材料是船艇領域的重要部分,新技術也正在改變這個市場的面貌。Moi復合材料公司開發了一種先進的3D技術,生產了MAMBO(電力增量制造船)。這種3D打印的的動力艇由連續玻璃纖維增強熱固性復合材料制成,長6.5米,沒有船體甲板劃分,呈現傳統復合材料制造方法無法實現的凹凸形狀。船艇產業也已采取措施提高可持續性。RS電動船公司開發了第一種全電動剛性充氣船(RIB),主要結構部件采用玻璃纖維和回收碳纖維。

          總之玻璃纖維在各個行業的應用有望從新冠病毒疫情的有害影響中恢復。在美國玻纖市場恢復至疫情之前狀況的過程中,運輸、建筑、管道和儲罐,尤其是船艇市場將發揮重要作用。綜合來看,美國玻璃纖維市場預計將在2022年實現強勁增長,并從疫情的影響中完全復蘇。

          碳纖維市場

          Lucintel CEO:Sanjay Mazumdar博士

          多年來,碳纖維取得了長足的進步,影響了航空航天、汽車和體育用品等市場。由于碳纖維具有高抗拉強度、高剛度、低密度和高耐化學性等特點優勢,因此廣泛應用于各個領域。2010年至2019年間,碳纖維行業不斷增長,需求也在不斷增加,從2010年的0.82億磅增加到2019年的1.92億磅(26億美元)。

          2020年,新冠肺炎爆發,造成了前所未有的破壞,碳纖維產業整體下降9.7%。2021年初,碳纖維行業表現良好,出現積極發展的跡象。然而,由于供應鏈問題以及航空航天和汽車行業的需求下降,到2021年底,碳纖維總需求僅增長了4.4%。去年,風力渦輪機安裝量的增加和高級運動器材需求的增加是碳纖維行業的關鍵驅動因素。

          航空航天作為碳纖維的主要終端應用市場之一,在2020年和2021年受到嚴重影響。疫情爆發前,空客A350和波音787夢幻客機分別以每月12架和14架的速度建造。然而,由于旅行禁令和其他與新冠肺炎有關的危機,這些飛機的產量在2021年降至每月2架至3架。因此,在2020年大幅下降46 %之后,2021年航空航天用碳纖維需求下降了33 %。

          Lucintel預測,由于2022年航空航天市場復蘇緩慢、風電市場增速放緩,2022年全球碳纖維需求將增長約2.6%,而2020年和2021年碳纖維增強聚合物需求增長了兩位數。然而,新的機遇層出不窮。Lucintel認為碳纖維在城市空中交通、儲氫和燃料電池三個領域具有巨大的發展前景。相關技術和應用還處于起步階段,但未來有巨大的增長潛力。

          城市空中交通(UAM)/空中出租車:源于城市人口的增加將導致道路擁堵,需要有競爭力的交通方式以減少交通問題和節省旅程時間。電動垂直起降(eVTOL)汽車或空中出租車是一種未來的運輸模式,其結構和內部部件將依賴于碳纖維增強復合材料。

          儲氫用壓力容器:對脫碳的更多重視推動了對氫基燃料的需求。儲氫罐用于運輸(汽車、卡車、鐵路、航空航天等)、配送(移動管道)以及加氫站。壓力容器(IV型)儲氫技術在汽車和航空航天領域得到越來越多的應用,碳纖維復合材料成為制造Ⅳ型和Ⅴ型壓力容器的理想材料。然而,碳纖維的高成本在應用中是一個挑戰,特別是在氫罐需求快速增長的情況下。

          燃料電池:發展中國家對便攜式設備的需求和氫燃料電池汽車的興趣日益增加,推動了燃料電池的需求發展。碳纖維復合材料被用于燃料電池堆的關鍵部件,如雙極板和氣體擴散層等主要部件正使用CFRP制造,這不僅減輕了系統的重量和零件數量,而且提高了部件的機械強度和耐腐蝕性。

          由于終端市場需要材料的高強度和剛度特性,以上提到的以及其他新興的應用將繼續推動碳纖維的增長。

          汽車市場

          Industrial Market董事長:Marc Benevento

          汽車領域在去年的發展讓人印象深刻,原本汽車生產有強勁復蘇的跡象,而令人失望的是隨之而來的供應鏈中斷抑制了同比增長。但汽車行業的供應商將迎來更光明的日子,因為產量預計將在未來24個月恢復到疫情大流行前的水平。此外,電動汽車的持續發展將有利于復合材料在汽車工業中的應用。

          2021年,全球輕型汽車復合材料市場規模為37億磅,遠低于幾年前的水平。由于COVID-19引起停產,2020年全球輕型車產量暴跌16%,需求恢復的速度快于緊張的供應鏈所能支持的速度。在2021年強勁開局之后,全球產量災難性的2020年僅增長了區區2%,使汽車復合材料消費量比疫情前的水平低了20%。

          盡管過去兩年遇到了困難,對于汽車復合材料供應商來說,更好的時代即將到來。汽車的需求依然強勁,尤其是在北美。預計供應鏈限制將在2022年期間緩解,產量到2023年底或2024年初或將恢復到疫情前的水平。經歷了過去兩年風暴的供應商憧憬未來兩年將呈現一個更加友好的商業環境,預計銷量將以每年8%至10%的速度增長。

          除了得益于市場的復蘇,復合材料還繼續以其在成本、重量和性能方面為汽車制造商提供的價值,在汽車應用領域大放異彩。電動汽車尤其適用復合材料,因為其發動機罩下溫度低,且目前有一定市場占有率,這將擴大汽車復合材料制造商的現有市場。

          內燃機和排氣系統的淘汰將顯著降低許多汽車零部件的工作溫度要求,為復合材料創造了新的發展機遇。電池蓋和外殼是復合材料的完美選擇,因為與沖壓金屬組件相比,它們具有高強度重量比、耐腐蝕性、設計靈活性和零件集成性。選擇合適的樹脂體系或添加膨脹涂層,可以滿足電動汽車部件具有挑戰性的防火新標準。

          電動汽車目前的市場地位也有利于復合材料的增長。由于如今的電池比同等的汽油發動機價格更高,電動汽車在市場上占據了高端地位。汽車的高售價限制了銷量,然而這通常有利于復合材料。隨著生產量的減少,鋼或鋁沖壓件模具的固定成本占據了單位零件成本的更大部分,這提高了復合材料在封閉板和卡車底板等應用中的經濟性。這一趨勢將持續至少五年,此后電池成本預計將與內燃機相當。

          這里把2017年設為基準年(2017年數據記為100),將之后每一年汽車市場和汽車復合材料市場的數據指數化,以說明汽車復合材料的增長趨勢,進而預測到2025年的需求。如果復合材料繼續如過去十年那樣,以高于汽車市場的增長速度增長,汽車復合材料的銷量將比輕型汽車產量提前一整年超過基準年的數據。

          航空航天市場

          AeroDynamic Advisory總經理:Richard Aboulafia

          與所有行業一樣,飛機制造業也受到了2019新型冠狀病毒疫情的打擊。2020年,全球飛機的交付量從2019年數量下降了35%,同時航空旅行的需求也下降了66%。自噴氣機時代開始,該行業從未見到過這樣的數字。

          然而,有理由保持謹慎樂觀的態度。根據初步的年終數據顯示,航空航天市場2021年有7.5%的增長率,2022年將會有22%的強勁增長。

          去年,軍用物資的交付僅因物流原因而遭到打擊,包括與疫情相關的工廠關閉和供應鏈中斷。實際需求根本沒有受到影響。最初宣布削減疫情相關國防預算的國家(如韓國)取消了這些計劃,并在前一年增加了支出。

          國內和出口防衛需求一直強勁,這既是出于地緣政治原因,也是因為國防支出被視為政府在非常時期支持國家航空航天工業和國民經濟的一個好辦法。軍事產出將在2022年完全恢復到疫情前的水平,之后還會有進一步的強勁增長。

          商用飛機的使用率也迅速回升,最近已超過2019年的峰值水平。這是因為需求背后的三大驅動力——企業利潤、股市和油價都處于非常高的水平,再加上人們對避免航空運輸的服務削減和高負荷因素的強烈興趣。飛機的交付數量也在相應地恢復,明年將恢復到2019年的峰值水平(以單位計)。

          噴氣式飛機通常占整個行業總產量的60%左右,總體狀況良好。預計空中交通將在2023年初恢復到2019年的高峰。燃油價格從創紀錄的低點回升到每桶80美元的高位,而噴氣式飛機的融資成本仍然很低。燃料成本與資本成本之比是僅次于航空運輸的噴氣式飛機市場健康狀況的重要決定因素。當昂貴的燃料刺激人們更換舊飛機,并且購買新飛機有廉價的可用資金時,市場表現最好?,F在看來這個比例非常好。

          最大的行業板塊是單通道噴氣式客機,其2021的交付量增加了40%以上,2022年還將增加40個百分點,這在很大程度上是由于北美和中國強勁市場的復蘇。此外,波音737 MAX的恢復生產和交付也帶來影響,除了已經生產的MAXs飛機,波音737 MAX的目標是明年每月新增31架飛機。

          與此同時,空客的目標是創造單通道飛機交付量的記錄。A320聯合產量在疫情期間每月削減到40架,但制造商在2021年11月交付了58架。其目標是在2023年年中達到每月64架,在接下來的幾年里可能達到每月70 至75架。

          雙通道噴氣式飛機是積極看法的唯一例外。在新冠疫情爆發前就存在著寬機身飛機產能過剩問題。且疫情爆發后,國際空中交通量受到的疫情打擊最嚴重,恢復時間也最長。與此同時,新冠疫情加速了單通道飛機的發展,特別是國際航線用的空客A321neo。

          在復蘇預測中的部分飛機不涉及新的制造業。今年將看到有已經造好的數十架787和數百架737 MAX交付,因此供應商不會從中受益很多。通貨膨脹也可能影響供應商的盈利能力。如果通貨膨脹持續下去,利率將上升,影響飛機融資。如果奧密克戎變種或另一種新冠病毒變種導致停飛、邊境關閉和航空交通再次下滑,一些航空公司和供應商可能無法承受再一場重大危機。

          但截至本文撰寫前,COVID-19造成的航空業低迷期似乎比最初擔心的時間更短,更具有行業特異性。在跌下懸崖之后,這個行業正在急劇上升。

          建筑/基礎設施市場

          美國通用承包商協會首席經濟學家:Ken Simonson

          建筑專業人士和供應商有理由對2022年的前景持樂觀態度,但預期他們在前進的道路上有許多障礙需要克服。樂觀的理由在于:最近幾個私人非住宅類項目的復蘇,有史以來最大的聯邦基礎設施融資法案的頒布,以及對單戶和多戶住宅的持續需求,都將為2022年的增長做出貢獻。

          2021年,除了分銷和數據中心結構的強勁增長外,大多數類型的非住宅建設消費落后于2020年的水平。然而到2021年底,許多生產設施已經動工或已宣布動工,制造業擴張將持續增加2022年承包商的訂單。盡管會受地區差異和新冠病毒的影響,但仍可以預計零售、辦公、酒店和休閑相關消費將小幅回升。

          基礎設施市場正走向大規模的擴張,但多半在2022年底或2022年以后才會發生。高速公路消費可能會迅速增加,因為資金將通過既定渠道流動,其中大部分是在現有的分配規則下。相比之下,對寬帶和電動汽車充電等項目的資助將要求建立申請和選擇項目的程序,一旦選定,項目可能需要更多的時間來訂購、生產材料、組裝和培訓工人。

          建筑/基礎設施行業必須應對三大挑戰:勞動力供應、供應鏈瓶頸和材料成本。它們在2021年已經存在,在2022年帶來的障礙嚴重程度將因公司而異。

          與其他行業一樣,建筑業在2021年底出現了史無前例的職位空缺情況。有兩個因素使得職位空缺難以填補。

          其一,卡耐基梅隆大學德爾福集團正在進行的一項關于新冠病毒疫苗接種率的調查顯示,來自建筑業的受訪者的疫苗接種率(截至11月下旬為57%)遠低于其他職業(83%),隨著越來越多的業主要求其場地內的所有人員接種疫苗,承包商派出完整、健康和合格的團隊可能比2021年面臨更大的困難。

          其二,自疫情爆發以來,建筑業相對于其他行業支付的工資溢價大幅下降,而其他一些行業改善了工作條件,提高了工資。2006年至2019年,手工藝品工人及其他建筑業“生產和非監督員工”每小時的收入平均比所有其他私營部門員工高出20%至23%,這一溢價在2020年和2021年降至不足18%,原因是快餐、倉儲和本地快遞服務等低工資行業大幅提高了小時工資并增加獎金。此外,還有一部分原因是一些行業可以提供靈活的工作時間或工作地點,因此,建筑企業除非提高工資,否則很可能更難吸引和留住員工。

          供應鏈問題包括一些材料的完全不可得、極端的生產交貨期和運輸瓶頸。這些問題都影響了2021年的建筑/基礎設施行業,許多問題將在2022年繼續存在。然而,制造業產能正在逐步上升,部分短缺可能不會再發生,比如由于極端寒流促使德克薩斯州的樹脂廠關閉導致大量建筑塑料的短缺。

          材料成本可能會出現波動,但是雙向波動,而不是像2021年上半年那樣全面上漲。在2021年5月至8月達到創紀錄水平后,鋁、銅、鋼鐵和石油產品的期貨或現貨價格大幅下跌,這意味著這些原料的下游材料的價格也將下跌。然而,正如2021年全年木材價格的極端現象,材料價格的下降是不可預測的,而且可能會突然逆轉。

          總而言之,承包商在2022年將會非常忙碌。向建筑/基礎設施行業銷售商品和服務的公司可以期待大量的需求。向建筑/基礎設施出售商品和服務的企業可以預期到會有大量的需求。但在預期日期前,以已知的價格獲得建造項目的公司可能會運氣不佳。

          (文章來源:美國人口普查局)





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