复合材料行业与先进制造-ASTM标准化影响报告摘编

ASTM国际组织开发了“标准化影响报告”，以响应全球创新趋势的战略概述需求，以及标准在支持这些趋势中所能发挥的作用。该报告通过对公开信息的广泛审查，提供了标准制定活动可以帮助满足社会对环境、经济和社会的需求的领域概览，从而为人类和地球创造一个更可持续的未来。

随着工厂和生产线采用自动化、数字模拟和自我监控等先进技术，制造业正在变得更加高效、可定制和适应性更强。外骨骼技术是行业内的另一项创新，有潜力减少体力劳动并增强从事高体力要求任务的工人的安全性。同样，增材制造（AM）技术的发展扩展了行业能力，包括生产小批量、更复杂的结构，以及在全球范围内传输3D设计的能力。

这些技术正在显著增长，将重塑制造业及其他领域的工作方式，并有可能在航空、建筑、航运和其他重工业、军事和医疗应用等多个领域创造新的就业机会。随着机会的增加，相关行业正在努力跟上与不断变化的技能要求相关的教育和培训。为了确保这些技术的成功采用，将需要标准来改善沟通和理解，实现一致的安全和性能测试方法，并支持专业培训。

增材制造（AM）通过逐层沉积材料来创建3D物体，与传统减材制造技术相比，具有更高的设计自由度和材料利用率。AM技术的发展与复合材料的创新密不可分，尤其是天然纤维增强复合材料（NFRCs）等生物基材料的应用。复合材料因其轻量化、高强度和高性能特性，成为AM技术的重要支撑材料。例如，生物基复合材料不仅符合全球脱碳和可持续发展的趋势，还为AM技术提供了更广泛的应用场景，如航空航天、汽车制造和医疗领域。AM技术与复合材料的结合，进一步推动了制造业向高效、环保和定制化方向发展。

市场增长
根据Wohlers Associates发布的《Wohlers Report 2024》，到2033年，AM行业预计将超过971亿美元。

扩展材料组合
标准将支持新AM材料的认证，包括生物基原料、可生物降解材料选项和高熵合金。

天然纤维增强复合材料（NFRCs）
脱碳和能源减少正在推动生物基NFRCs的发展。与合成纤维相比，生物基纤维在生物降解性、重量和机械性能方面具有优势。

全球对生物基AM的支持
在美国，能源部（DOE）已资助缅因大学和橡树岭国家实验室之间的2000万美元项目，以推进使用纤维素纳米纤维的大规模3D打印，为森林产品行业开辟新的机会。在欧洲，20亿欧元的循环生物基欧洲联合承诺（CBE JU）支持促进竞争性循环生物基产业的项目，包括AM应用。同时，区域分析揭示了日本AM领域聚合物市场扩展和产品创新的巨大潜力。

外骨骼技术

外骨骼技术通过机械与人体交互，增强或辅助人体运动能力，其核心在于轻量化、高强度和灵活性的材料需求。复合材料，尤其是高性能纤维增强材料，在外骨骼设计中扮演着关键角色。这些材料不仅能够减轻设备重量，还能提供足够的机械强度和耐久性，以满足工业、医疗和军事领域的高要求。例如，碳纤维和玻璃纤维增强复合材料被广泛应用于外骨骼结构中，以优化性能并降低能耗。复合材料的发展直接推动了外骨骼技术的进步，使其在制造业、康复医疗和军事应用中更具实用性和普及性。

市场增长
全球外骨骼市场预计到2026年将达到21亿美元，比2020年增长三倍多。另一项预测估计，到2029年，该市场将达到120亿美元，即七年内增长超过12倍。这一增长不仅得益于电子制造商、汽车制造商以及物流和航运公司对外骨骼的采用增加，还得益于医疗行业在步态治疗和康复中的应用。

机器人技术与自动化

机器人技术与自动化的快速发展离不开复合材料的支持。复合材料因其优异的强度重量比、耐腐蚀性和设计灵活性，成为机器人结构件和自动化设备的关键材料。例如，在工业机器人中，碳纤维复合材料被用于制造轻量化机械臂，以提高运动速度和精度；在服务机器人中，生物基复合材料则因其环保特性而受到青睐。此外，复合材料的应用还推动了机器人技术的创新，如柔性机器人和可穿戴设备的发展。随着复合材料技术的不断进步，机器人技术与自动化将在更多领域实现高效、智能和可持续的应用。

市场增长
全球机器人市场预计到2026年将达到741亿美元，这得益于人工智能、自动化和工业4.0技术的进步。这比前几年有显著增长，反映了各行业对机器人技术的日益采用。

增加的工作需求
机器人技术职位发布激增，从2019年到2023年，对机器人技术人员的需求增长了137%。这反映了随着各行业越来越多地将自动化和机器人技术整合到其运营中，对熟练专业人员的需求不断增长。

劳动力市场的变化
到2027年，42%的业务任务将实现自动化，因为机器人技术和人工智能正在重塑劳动力。这一转变将需要大量的技能提升和再培训努力，以帮助工人为新的机会做好准备。

相关ASTM委员会：

• B09金属粉末和金属粉末产品委员会

• D20塑料委员会

• E07无损检测委员会

• E08疲劳和断裂委员会

• F04医疗和外科材料及设备委员会

• F07航空航天和飞机委员会

• F38无人机系统委员会

• F39飞机系统委员会

• F42增材制造技术委员会

• F44通用航空飞机委员会

• F45机器人、自动化和自主系统委员会

• F48外骨骼和外骨骼服委员会