2024
eVTOL中
复合材料的机遇
eVTOL&复合材料
电动垂直起降(eVTOL)飞机并不代表复合材料应用于交通行业的第一次机会。复合材料在航空航天、汽车和船舶终端市场的成功已不是什么秘密, 但电动垂直起降行业对复合材料行业来说就像黄金一样重要的是其渗透程度。 例如,波音787飞机作为飞机使用复合材料的领军者,其50%的结构是由复合材料制成的。对于汽车行业,这一数字要低得多,复合材料在轻型汽车中占整车重量的8~12%。然而,对于eVTOL,无论制造商是谁,这一数字平均高达材料混合的70%。 由于大多数eVTOL将是电池供电,轻量化是必要的且不止一种方式(即,制造更轻的组件,也选择需要较少组件的设计)。除此之外,eVTOL还规定了严格的结构要求。正因为如此,复合材料是eVTOL制造商的一个显而易见的解决方案。 eVTOL项目中使用的复合材料中,约75~80%将用于结构部件和推进系统,其次是梁、座椅结构等内部应用,占12~14%。电池系统、航空电子设备和其他小型应用加起来,将占剩余的8~12%。 eVTOL中使用的复合材料90%以上将是碳纤维。约10%的复合材料将使用玻璃纤维增强保护膜的形式。
NO.1 Aerospace quality 半汽车批量生产的航空航天质量
材料选择与认证挑战 在eVTOL(电动垂直起降)飞机的设计和制造过程中,材料选择和制造工艺是至关重要的,它们直接影响到飞机的性能、安全性、成本和生产效率。材料的选择不仅要考虑性能要求、部件的尺寸和复杂性,还要考虑生产量,以及一个非常重要的因素—材料的“易于认证”性。 热固性树脂由于其在航空航天领域的广泛应用和监管机构的熟悉度,成为了许多eVTOL原始设备制造商(OEM)的首选材料。这种材料的广泛使用,有助于加速飞机的认证过程,因为监管机构对其性能和安全性有着深入的了解。 然而,随着eVTOL市场的发展和生产量的增加,热塑性树脂系统可能会因其可回收性和成本效益而变得越来越有吸引力。虽然目前热塑性树脂主要被用于制造第一代eVTOL的较小部件,但预计随着技术的进步和生产规模的扩大,热塑性材料的应用将逐渐扩展到更广泛的领域。 这种从热固性到热塑性的转变可能是一个渐进的过程,预计在2030年之前,热塑性材料在eVTOL复合材料总使用量中的占比可能还不会超过10%。但随着技术的成熟和市场的需求,这一比例有望逐渐增加。
NO.2 Low-altitude economy 低空市场的机会
到2030年,eVTOL行业对复合材料的需求预计将达到6.73亿美元,而2024年仅为3620万美元。东丽公司(位于美国加州摩根山)已经抓住了这一机遇,因为它已经与Joby Aviation(位于美国加州圣克鲁斯)和Lilium(位于德国韦斯林)建立了合作关系,这两家公司在认证竞争中处于领先地位。Hexcel公司(位于美国康涅狄格州斯坦福)和Solvay公司(位于美国佐治亚州Alpharetta)也是早期进入这一领域的公司,并且分别与Archer Aviation(位于美国加州圣何塞)和Vertical Aerospace签订了合同。
NO.3 Market prospect 产能扩张与供应链挑战下的市场前景
eVTOL(电动垂直起降)行业的发展前景广阔,但目前看来,产能并不是一个限制因素。据Stratview Research的专家分析,现有技术和生产能力足以支持eVTOL初期年产量不超过1000架的计划。然而,随着生产规模的扩大,特别是当生产目标接近每年2000架时,如果不引入自动化技术,满足生产需求将变得十分困难。 一个潜在的问题是原材料供应,尤其是碳纤维。AAM(城市空中交通)市场对复合材料的需求巨大,这不仅因为它们是实现eVTOL轻量化目标的关键,还因为它们在商业航空和汽车领域的广泛应用。随着eVTOL商业化的推进,原材料供应的紧张可能会成为一个问题。 尽管eVTOL行业面临诸如认证、生产能力、飞行员短缺、基础设施建设和消费者接受度等挑战,但其发展机遇同样显著。消费者对eVTOL的安全感和舒适度将直接影响其被采纳的速度。 安全、经济、便捷且适用于城市间和城市内的空中交通模式,对于希望摆脱地面拥堵的旅行者来说,具有极大的吸引力。然而,如果这些预期未能实现,市场的热度和期待也可能化为泡影。对于AAM的各方参与者来说,未来几年将是实现其宏伟目标的关键时期。我们期待在未来几年内,eVTOL能够开启一个全新的移动时代,并证明其价值超越了当前的兴奋与期待。 eVTOL
原文始发于微信公众号(华特天维复合材料):复合材料在eVTOL万亿市场中的新机遇
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