Kompozītmateriāli komerciāli tiek izmantoti jau vairāk nekā 50 gadus. Sākotnējos komercializācijas posmos tos izmanto tikai augstas klases lietojumprogrammās, piemēram, kosmosa un aizsardzības nozarē. Tehnoloģijām turpinot attīstīties, kompozītmateriālus sāk komercializēt dažādās gala lietotāju nozarēs, piemēram, sporta preču, civilās aviācijas, autobūves, jūras, civilās inženierijas un būvniecības nozarēs. Līdz šim kompozītmateriālu izmaksas (gan izejvielu, gan ražošanas) ir ievērojami samazinājušās salīdzinājumā ar iepriekšējiem gadiem, ļaujot tos izmantot plašā mērogā arvien vairākās nozarēs.
Kompozītmateriāls ir šķiedru un sveķu maisījums noteiktā proporcijā. Lai gan sveķu matrica nosaka kompozītmateriāla galīgo formu, šķiedras darbojas kā pastiprinājumi, lai stiprinātu kompozītmateriāla detaļu. Sveķu un šķiedru attiecība mainās atkarībā no detaļas stiprības un stingrības, ko pieprasa 1. līmeņa vai oriģinālā aprīkojuma ražotājs (OEM).
Primārajai nesošajai struktūrai ir nepieciešams lielāks šķiedru īpatsvars salīdzinājumā ar sveķu matricu, savukārt sekundārajai struktūrai ir nepieciešama tikai ceturtdaļa no sveķu matricas šķiedru daudzuma. Tas attiecas uz lielāko daļu nozaru, sveķu un šķiedru attiecība ir atkarīga no ražošanas metodes.
Jūras jahtu nozare ir kļuvusi par galveno kompozītmateriālu, tostarp putu serdeņu materiālu, globālā patēriņa virzītājspēku. Tomēr tā ir piedzīvojusi arī lejupslīdi, kuģu būvniecībai palēninoties un krājumiem pieaugot. Šis pieprasījuma samazinājums var būt saistīts ar patērētāju piesardzību, pirktspējas samazināšanos un ierobežoto resursu pārdali ienesīgākām un pamatdarbībām. Kuģu būvētavas arī pārorientē savus produktus un biznesa stratēģijas, lai samazinātu zaudējumus. Šajā periodā daudzas mazas kuģu būvētavas bija spiestas pārtraukt darbību vai tikt iegādātas apgrozāmo līdzekļu zaudēšanas dēļ, nespējot uzturēt normālu darbību. Lielu jahtu (>35 pēdu) ražošana cieta zaudējumus, savukārt mazākas laivas (<24 pēdu) kļuva par ražošanas uzmanības centru.
Kāpēc kompozītmateriāli?
Kompozītmateriāliem ir daudz priekšrocību laivu konstrukcijā salīdzinājumā ar metālu un citiem tradicionāliem materiāliem, piemēram, koku. Salīdzinot ar metāliem, piemēram, tēraudu vai alumīniju, kompozītmateriāli var samazināt detaļas kopējo svaru par 30 līdz 40 procentiem. Kopējais svara samazinājums sniedz virkni sekundāru priekšrocību, piemēram, zemākas ekspluatācijas izmaksas, zemākas siltumnīcefekta gāzu emisijas un lielāku degvielas ekonomiju. Kompozītmateriālu izmantošana arī vēl vairāk samazina svaru, likvidējot stiprinājumus, izmantojot komponentu integrāciju.
Kompozītmateriāli piedāvā laivu būvētājiem arī lielāku dizaina brīvību, ļaujot radīt detaļas ar sarežģītām formām. Turklāt kompozītmateriālu komponentiem ir ievērojami zemākas dzīves cikla izmaksas, salīdzinot ar konkurējošiem materiāliem, pateicoties zemākām uzturēšanas izmaksām, kā arī uzstādīšanas un montāžas izmaksām to izturības pret koroziju un ilgmūžības dēļ. Nav brīnums, ka kompozītmateriāli gūst atzinību laivu oriģinālā aprīkojuma ražotāju un pirmā līmeņa piegādātāju vidū.
Jūras kompozīts
Neskatoties uz kompozītmateriālu trūkumiem, daudzas kuģu būvētavas un pirmā līmeņa piegādātāji joprojām ir pārliecināti, ka jūras jahtās tiks izmantots vairāk kompozītmateriālu.
Lai gan tiek sagaidīts, ka lielākās laivās tiks izmantoti progresīvāki kompozītmateriāli, piemēram, ar oglekļa šķiedru pastiprināta plastmasa (CFRP), mazākas laivas būs galvenais jūras kompozītmateriālu kopējā pieprasījuma virzītājspēks. Piemēram, daudzās jaunās jahtās un katamarānos korpusu, ķīļu, klāju, trancu, takelāžu, starpsienu, stīpiņu un mastu izgatavošanai tiek izmantoti progresīvi kompozītmateriāli, piemēram, oglekļa šķiedra/epoksīdsveķu un poliuretāna putas. Taču šīs superjahtas vai katamarāni veido nelielu daļu no kopējā laivu pieprasījuma.
Neskatoties uz kompozītmateriālu trūkumiem, daudzas kuģu būvētavas un pirmā līmeņa piegādātāji joprojām ir pārliecināti, ka jūras jahtās tiks izmantots vairāk kompozītmateriālu.
Lai gan tiek sagaidīts, ka lielākās laivās tiks izmantoti progresīvāki kompozītmateriāli, piemēram, ar oglekļa šķiedru pastiprināta plastmasa (CFRP), mazākas laivas būs galvenais jūras kompozītmateriālu kopējā pieprasījuma virzītājspēks. Piemēram, daudzās jaunās jahtās un katamarānos korpusu, ķīļu, klāju, trancu, takelāžu, starpsienu, stīpiņu un mastu izgatavošanai tiek izmantoti progresīvi kompozītmateriāli, piemēram, oglekļa šķiedra/epoksīdsveķu un poliuretāna putas. Taču šīs superjahtas vai katamarāni veido nelielu daļu no kopējā laivu pieprasījuma.
Kopējais pieprasījums pēc laivām ietver motorlaivas (iekšējos, ārējos un pakaļgala piedziņas), reaktīvās laivas, privātos ūdens transportlīdzekļus un buru laivas (jahtas).
Kompozītmateriālu cenas pieaugs, jo stikla šķiedru, termoreaktīvo un termoplastisko sveķu cenas pieaugs līdz ar jēlnaftas cenām un citām izejvielām. Tomēr paredzams, ka oglekļa šķiedru cenas tuvākajā nākotnē samazināsies, pateicoties palielinātajām ražošanas jaudām un alternatīvu prekursoru izstrādei. Taču kopējā ietekme uz jūras kompozītmateriālu cenām nebūs liela, jo ar oglekļa šķiedru pastiprināta plastmasa veido tikai nelielu daļu no jūras kompozītmateriālu pieprasījuma.
No otras puses, stikla šķiedras joprojām ir galvenie šķiedru materiāli jūras kompozītmateriāliem, un nepiesātinātie poliesteri un vinilesteri ir galvenie polimēru materiāli. Polivinilhlorīds (PVC) arī turpmāk ieņems ievērojamu daļu putu serdes tirgū.
Saskaņā ar statistiku, stikla šķiedras armēti kompozītmateriāli (GFRP) veido vairāk nekā 80% no kopējā jūras kompozītmateriālu pieprasījuma, savukārt putuplasta kodolmateriāli veido 15%. Pārējā daļa ir oglekļa šķiedras armēta plastmasa, ko galvenokārt izmanto lielās laivās un kritiskos triecienizturības pielietojumos nišas tirgos.
Augošajā jūras kompozītmateriālu tirgū vērojama arī tendence uz jauniem materiāliem un tehnoloģijām. Jūras kompozītmateriālu piegādātāji ir uzsākuši inovāciju meklējumus, ieviešot jaunus biosveķus, dabiskās šķiedras, zema emisiju poliesterus, zema spiediena prepregus, serdes un austus stikla šķiedras materiālus. Viss ir saistīts ar pārstrādājamības un atjaunojamības palielināšanu, stirola satura samazināšanu, kā arī apstrādājamības un virsmas kvalitātes uzlabošanu.
Publicēšanas laiks: 2022. gada 5. maijs
