復(fù)合材料在游艇船舶制造中的應(yīng)用

復(fù)合材料的商業(yè)應(yīng)用已經(jīng)有超過(guò)50 年的歷史。在商業(yè)化的初始階段，它們只是用在航空航天和國(guó)防等高端應(yīng)用中。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，復(fù)合材料開(kāi)始在不同的終端用戶行業(yè)得到商業(yè)化應(yīng)用，例如體育用品、民用航空、汽車、船舶、土木工程和建筑。截至目前，復(fù)合材料的成本（包括原材料和制造方面）較往年已有大幅下降，這使得它們得以大規(guī)模應(yīng)用于越來(lái)越多的行業(yè)。

復(fù)合材料是纖維和樹(shù)脂材料按照一定比例混合而成的。而樹(shù)脂基體決定了復(fù)合材料的最終形狀，纖維作為增強(qiáng)材料，則用于強(qiáng)化復(fù)合材料部件。樹(shù)脂和纖維的比例隨著一級(jí)供應(yīng)商或原始設(shè)備制造商（OEM）所要求的部件強(qiáng)度和剛度的不同而變化。

與樹(shù)脂基體相比，主承力結(jié)構(gòu)需要更高比例的纖維，而二級(jí)結(jié)構(gòu)只需要在樹(shù)脂基體中加入四分之一的纖維。這一點(diǎn)適用于大多數(shù)行業(yè)，樹(shù)脂和纖維的比例取決于制造的方法。

海上游艇產(chǎn)業(yè)已成為全球復(fù)合材料（包括泡沫芯材）消費(fèi)的主力軍。然而，它也經(jīng)歷了一個(gè)低迷時(shí)期，造船活動(dòng)放緩，庫(kù)存攀升。這種需求的減少可能是因?yàn)橄M(fèi)者的謹(jǐn)慎、購(gòu)買力的下降，以及有限的資源重新分配到了利潤(rùn)更高更核心的商業(yè)活動(dòng)中去。造船廠也重新調(diào)整他們的產(chǎn)品和商業(yè)策略以減少損失。這一時(shí)期有許多小船廠由于營(yíng)運(yùn)資本的損失，無(wú)法維持正常業(yè)務(wù)，從而被迫退出或被收購(gòu)。大型游艇（>35 英尺）的制造遭受打擊，而小船（＜ 24 英尺）成為了制造焦點(diǎn)。

這種情況在未來(lái)可能會(huì)繼續(xù)，小型船艇將成為船用復(fù)合材料的主要驅(qū)動(dòng)力。

為什么是復(fù)合材料？

復(fù)合材料在船艇制造方面比金屬和其他傳統(tǒng)材料，如木材，具有更多的優(yōu)點(diǎn)。與鋼或鋁等金屬相比，復(fù)合材料可以將部件的總重量減少30 ～ 40%。重量的整體減少帶來(lái)了一連串的二次優(yōu)勢(shì)，如更低的運(yùn)營(yíng)成本、更少的溫室氣體排放和更高的燃油效率。復(fù)合材料的使用還通過(guò)部件整合，消除了緊固件，從而進(jìn)一步降低重量。

復(fù)合材料也為船艇建造師提供了更大的設(shè)計(jì)自由度，從而有可能制造出形狀復(fù)雜的部件。此外，如果將復(fù)合材料與有競(jìng)爭(zhēng)力的材料相比，復(fù)合材料部件的壽命周期成本明顯更低，因?yàn)樗木S護(hù)成本更低，而且由于具有耐腐蝕性和耐久性，其安裝和裝配的成本也更低。這就難怪復(fù)合材料在船艇原始設(shè)備制造商和一級(jí)供應(yīng)商之中的接受度越來(lái)越高。

船用復(fù)合材料

盡管復(fù)合材料也有缺點(diǎn)不足，但許多造船廠和一級(jí)供應(yīng)商仍堅(jiān)信，海上游艇將會(huì)采用更多的復(fù)合材料。

雖然大型船艇預(yù)計(jì)將使用更多的先進(jìn)復(fù)合材料，如碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP），但小型船艇將成為整個(gè)船用復(fù)合材料需求增長(zhǎng)的主要推動(dòng)力。例如，在許多新的游艇和雙體船中，先進(jìn)復(fù)合材料，例如碳纖維/ 環(huán)氧樹(shù)脂和聚氨酯泡沫，被用來(lái)制造船體、龍骨、甲板、橫架、鉆機(jī)、艙壁、縱桁和桅桿，但這些超級(jí)游艇或雙體船只占船艇總需求的一小部分。

生產(chǎn)制造過(guò)程中的科技進(jìn)步使得復(fù)合材料部件的成本實(shí)現(xiàn)了整體降低，也達(dá)到了更高的生產(chǎn)量?，F(xiàn)在開(kāi)模成型技術(shù)正逐漸向閉模成型工藝轉(zhuǎn)變，例如從利用較多手工勞動(dòng)、消耗較多時(shí)間的手糊、噴射等開(kāi)模工藝轉(zhuǎn)向一系列閉模成型技術(shù)，如樹(shù)脂傳遞成型（RTM）、真空輔助RTM 成型（VARTM）、輕型真空樹(shù)脂灌注成型（RTM Light）、真空樹(shù)脂浸漬成型（VIP）、閉腔真空袋成型（CCBM）、Seemann 復(fù)合材料樹(shù)脂浸漬成型工藝（SCRIMP）。這些閉模成型工藝具有更大的靈活性，可以生產(chǎn)出各種尺寸和復(fù)雜程度的零件；能夠以更快的速率進(jìn)行生產(chǎn)（得益于自動(dòng)化和更少的手工勞動(dòng)）；還可以得到較高的部件質(zhì)量，因?yàn)榭紫逗拷档搅俗畹偷某潭取?/p>

但是全球經(jīng)濟(jì)放緩影響了全球許多行業(yè)，船艇產(chǎn)業(yè)也不例外。

船艇的整體需求包括機(jī)動(dòng)船（舷內(nèi)、舷外和船尾驅(qū)動(dòng)）、噴氣船、私人船艇和帆船（游艇）。

復(fù)合材料行情將處于上行軌道， 因?yàn)椴ＡЮw維、熱固性和熱塑性樹(shù)脂的價(jià)格將隨著原油價(jià)格的增長(zhǎng)和其他投入成本的增加而上升。不過(guò)，碳纖維的價(jià)格由于產(chǎn)能的增加和備用前驅(qū)體的發(fā)展，預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)將會(huì)有所下降。但是其對(duì)船用復(fù)合材料價(jià)格的總體影響將不會(huì)很大，因?yàn)樘祭w維增強(qiáng)復(fù)合材料只占船用復(fù)合材料需求的一小部分。

另一方面，玻璃纖維依然是船用復(fù)合材料的主要纖維材料，不飽和聚酯和乙烯基酯則是主要的聚合物材料。聚氯乙烯（PVC）將繼續(xù)在泡沫芯材市場(chǎng)占據(jù)主要份額。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（GFRP）占整個(gè)船用復(fù)合材料需求的80% 以上，而泡沫芯材占15%。其余的是碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，它們主要用于大型船艇和小眾市場(chǎng)的關(guān)鍵撞擊應(yīng)用中。

不斷增長(zhǎng)的船用復(fù)合材料市場(chǎng)也見(jiàn)證了新材料和新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。船用復(fù)合材料供應(yīng)商開(kāi)始了不斷探索創(chuàng)新，引入新的生物樹(shù)脂、天然纖維、低排放的聚酯、低壓預(yù)浸料、芯材和編織玻璃纖維材料。這一切都是為了增加可回收性和可再生性，降低苯乙烯含量，以及提高加工性能和表面質(zhì)量。（來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)）