復合材料在游艇船舶制造中的應用

復合材料的商業應用已經有超過50 年的歷史。在商業化的初始階段，它們只是用在航空航天和國防等高端應用中。隨著技術的不斷進步，復合材料開始在不同的終端用戶行業得到商業化應用，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模應用于越來越多的行業。

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

與樹脂基體相比，主承力結構需要更高比例的纖維，而二級結構只需要在樹脂基體中加入四分之一的纖維。這一點適用于大多數行業，樹脂和纖維的比例取決于制造的方法。

海上游艇產業已成為全球復合材料（包括泡沫芯材）消費的主力軍。然而，它也經歷了一個低迷時期，造船活動放緩，庫存攀升。這種需求的減少可能是因為消費者的謹慎、購買力的下降，以及有限的資源重新分配到了利潤更高更核心的商業活動中去。造船廠也重新調整他們的產品和商業策略以減少損失。這一時期有許多小船廠由于營運資本的損失，無法維持正常業務，從而被迫退出或被收購。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。

這種情況在未來可能會繼續，小型船艇將成為船用復合材料的主要驅動力。

為什么是復合材料？

復合材料在船艇制造方面比金屬和其他傳統材料，如木材，具有更多的優點。與鋼或鋁等金屬相比，復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了一連串的二次優勢，如更低的運營成本、更少的溫室氣體排放和更高的燃油效率。復合材料的使用還通過部件整合，消除了緊固件，從而進一步降低重量。

復合材料也為船艇建造師提供了更大的設計自由度，從而有可能制造出形狀復雜的部件。此外，如果將復合材料與有競爭力的材料相比，復合材料部件的壽命周期成本明顯更低，因為它的維護成本更低，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。這就難怪復合材料在船艇原始設備制造商和一級供應商之中的接受度越來越高。

船用復合材料

盡管復合材料也有缺點不足，但許多造船廠和一級供應商仍堅信，海上游艇將會采用更多的復合材料。

雖然大型船艇預計將使用更多的先進復合材料，如碳纖維增強復合材料（CFRP），但小型船艇將成為整個船用復合材料需求增長的主要推動力。例如，在許多新的游艇和雙體船中，先進復合材料，例如碳纖維/ 環氧樹脂和聚氨酯泡沫，被用來制造船體、龍骨、甲板、橫架、鉆機、艙壁、縱桁和桅桿，但這些超級游艇或雙體船只占船艇總需求的一小部分。

生產制造過程中的科技進步使得復合材料部件的成本實現了整體降低，也達到了更高的生產量。現在開模成型技術正逐漸向閉模成型工藝轉變，例如從利用較多手工勞動、消耗較多時間的手糊、噴射等開模工藝轉向一系列閉模成型技術，如樹脂傳遞成型（RTM）、真空輔助RTM 成型（VARTM）、輕型真空樹脂灌注成型（RTM Light）、真空樹脂浸漬成型（VIP）、閉腔真空袋成型（CCBM）、Seemann 復合材料樹脂浸漬成型工藝（SCRIMP）。這些閉模成型工藝具有更大的靈活性，可以生產出各種尺寸和復雜程度的零件；能夠以更快的速率進行生產（得益于自動化和更少的手工勞動）；還可以得到較高的部件質量，因為孔隙含量降到了最低的程度。

但是全球經濟放緩影響了全球許多行業，船艇產業也不例外。

船艇的整體需求包括機動船（舷內、舷外和船尾驅動）、噴氣船、私人船艇和帆船（游艇）。

復合材料行情將處于上行軌道， 因為玻璃纖維、熱固性和熱塑性樹脂的價格將隨著原油價格的增長和其他投入成本的增加而上升。不過，碳纖維的價格由于產能的增加和備用前驅體的發展，預計在不久的將來將會有所下降。但是其對船用復合材料價格的總體影響將不會很大，因為碳纖維增強復合材料只占船用復合材料需求的一小部分。

另一方面，玻璃纖維依然是船用復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）將繼續在泡沫芯材市場占據主要份額。

據統計，玻璃纖維增強復合材料（GFRP）占整個船用復合材料需求的80% 以上，而泡沫芯材占15%。其余的是碳纖維增強復合材料，它們主要用于大型船艇和小眾市場的關鍵撞擊應用中。

不斷增長的船用復合材料市場也見證了新材料和新技術的發展趨勢。船用復合材料供應商開始了不斷探索創新，引入新的生物樹脂、天然纖維、低排放的聚酯、低壓預浸料、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量。（來源：網絡）