2020年全球复合材料产业发展的现状，机遇与挑战

2020年1月，美国复合材料世界网站发布了一系列有关“复合材料2020-多种市场机会”的研究报告，总结并展望了2020年全球复合材料行业发展的现状，机遇和挑战。该报告认为进入2020年，影响复合材料制造的主要因素包括机器人，即自动化技术，高温高压釜固化工艺，热塑性复合材料技术，复合材料4.0和增材制造技术。

该报告指出，制造业喜欢将复合制造视为一个独立的，全球化的物理产业，通过形成各种高度工程化的零件和结构来满足客户需求。但是实际上，复合材料行业是许多高度垂直市场（例如航空，汽车，船舶，消费品，风能等）的集合，并且这些行业以多种不同方式消费复合材料。使用程度具体取决于零件性能要求，成本阈值，当地法规和客户需求。例如，商用航空制造行业中的材料，工艺和成本等参数与休闲和造船行业中的参数非常不同。复合材料本质上是多种多样的，因此它们可以满足多种需求。可用的纤维，树脂，工具，工艺和可选的特殊修整方法使制造几乎可以在几乎任何应用中使用的多种复合零件成为可能。结合复合材料的固有特性（可提供出色的强度，刚度，耐用性和轻质性），不难理解为什么它们的使用量会继续增长。报告指出，尽管复合材料具有高度定制化的性质，但在未来几年中，由于材料和工艺蓬勃发展的总体趋势，无疑将影响整个复合材料行业。

首先，机器人和自动化技术将被广泛使用，在制造过程中逐渐取代人类。推动这一转变的主要原因包括用户它旨在提高产品的一致性和质量期望，进一步降低制造成本的客观要求，以及提高批量和高效生产的现实要求。第二，复合材料行业将努力摆脱高压釜固化工艺的局限性。尽管高压釜在固化复合层压板方面具有明显的优势，但其购置和运行成本也很高。这也是当前生产过程面临的瓶颈之一，阻碍了生产效率和产量的提高。因此，人们在各个应用领域中都更加充分地考虑了非高压釜（OOA）材料和工艺，例如热塑性复合材料，树脂灌注和树脂传递成型（RTM）工艺，并逐渐投入到制造中，尤其是在大型商业航空航天结构部件的制造。第三，热塑性复合材料的发展总体上正在上升。主要是因为这种材料具有以下特性：可以使用OOA进行处理，易于存储和处理（与预浸料相比），并且易于回收。第四，“复合材料4.0”时代就在这里。

复合材料行业的工业4.0正式进入了公众视野，其主要含义是复合材料行业具有完整的数字化制造过程，从设计到仿真，再到制造仿真，再到复合材料制造，再到故障排除，最后直到跟踪每个组件的性能状态等等。这种能力的形成将促使人们开发并使用更复杂的算法来控制智能机器，这些机器可以满足未来的制造环境并可以生产下一代复合材料。第五，复合材料制造中增材制造技术的大规模发展。短切纤维增强材料在基于热塑性复合材料的增材制造中的最初应用表明，连续纤维增强材料的使用已经可以制造单个零件，工具和模具组件。此外，业界发现复合材料增材制造技术的出现以及将增材制造与AFP / ATL相结合的新工艺的出现。所有这些技术推动了高度动态和快速变化的复合材料行业的发展。