2022年美国复合材料发展概况

美国《复合材料制造》杂志邀请顾问们分享他们对复合材料和最终用途产品今年及以后的展望。

Richard Aboulafia，总经理AeroDynamic Advisory

航空航天市场领域目前大多处于非常积极的状态。这是好消息。坏消息是，由于供应链中断，行业产出已与市场健康状况脱钩。因此，交货恢复速度比预期慢得多。

首先,来谈下市场。由于俄罗斯对乌克兰的战争和西太平洋地区持续的紧张局势，全球国防开支处于高位，2021年全球国防开支首次超过2万亿美元。我们预计它将以每年5%的速度增长，尽管通货膨胀使购买力复杂化。作战飞机市场的状况尤其良好，因为主要大国需要重新装备他们的军队，以应对同行对手，而不是反叛乱行动和低强度战争。

单通道商用飞机是最大的民用领域，需求相当强劲。这些飞机主要服务于美国国内市场，中国以外的市场已经恢复到2019年的水平。在美国境内航线是一种商品服务，航空公司基本上没有定价权。因此，家庭服务的经济依赖于成本控制。当燃油价格为100美元/桶时，如果一家航空公司拥有空客A320Neo或波音737 MAX，而其竞争对手没有，那么拥有现代喷气式飞机的航空公司在价格和利润上都能超过竞争对手。因此，单通道也受益于相对较高的燃油价格。

大多数其他民用部门也相当强大。公务机的使用率非常高，而二手飞机的可用性非常低，积压相当多。指标高于2019年的水平，产出也大致处于2019年水平。

唯一可以被称为疲软的航空市场是双通道喷气客机。2019年冠状病毒病大流行首先、最严重、最持久地影响了国际交通。这造成了一个可怕的双通道产能过剩的局面。第三方融资的作用越来越大，使得双通道的问题变得更加糟糕，因为出租人和其他融资方只是更喜欢为单一通道融资，主要原因是他们的客户群要大得多。与此同时，新型单通道飞机(同样是A320neo和737 MAX)的性能不断增强，使它们成为中程国际航线(尤其是跨大西洋航线)双通道飞机的诱人替代品。

不幸的是，这些双通道喷气客机是最密集使用复合材料的民用飞机，因此复合材料行业特别依赖军用飞机的产量。在这里，F-35战斗机的产量继续缓慢增长，在未来几年应该会达到每年156架的水平。紧随其后的是诺斯罗普公司的B-21“突袭者”隐形轰炸机，即将投入生产，以及空军的“下一代空中优势”作战飞机项目，该项目应在本十年结束前投入生产。

但是，所有这些民用和军用项目，对于所有的市场来说，产量目标都没有达到。这个问题在喷气发动机生产系统中最为严重，其中铸件和锻件是一个重要的瓶颈。其中很多是钛，而俄罗斯因战争而中断钛供应——这是西方公司自愿的，因为俄罗斯没有采取行动阻止出口——加剧了已经存在的供应问题。

另外，大部分问题归结为劳动力问题。劳动力市场紧张，再加上我们刚刚经历了第一次经济复苏，商业航空相对于其他行业较晚，因此招聘较晚，这导致了重大延误。

民用和军用航空市场依然强劲，生产延误迫使飞机制造商遵守某种约束。因此，这个经济部门很有可能受益于其他部门的降温，降低生产成本，解放劳动力。这意味着未来18至24个月经济相对温和，增长可观，通胀较低。

图1 前五大航空航天平台累计交付价值（来源：AeroDynamic Advisory）

Sanjay Mazumdar博士， Lucintel CEO

去年北美复合材料行业呈现两个故事。该行业在2022年初表现出强劲增长，1月份需求同比增长5%，2月份需求同比增长10%。分销方面的轻微改善有助于保持较高的业绩，尽管原材料和成品运输仍然是年初满足市场需求的最大挑战。海洋、建筑和基础设施都表现不错，没有哪个行业在2022年初表现特别差。

但是，在22年下半年，由于休闲车、公共汽车、卡车、住房相关产品、船舶和其他行业的疲软，复合材料市场在大多数月份与去年同期相比下降了近7%。今年下半年需求减少的另一个因素是美联储(fed)上调利率。美联储为控制通货膨胀，在2022年4次上调利率。因此，上半年的显著增长在下半年就被冲淡了。

总体而言，2022年全球玻璃纤维市场增长约2%，需求从2021年的118亿磅增加到120亿磅。包括建筑、电气和电子以及汽车在内的大多数主要行业在2022年都实现了增长。

2022年全球玻璃纤维产能从2017年的116亿磅达到130亿磅，玻璃纤维需求从2017年的106亿磅（5261671吨）增加到2022年的120亿磅（5443108吨）。玻璃纤维工厂产能利用率从2021年的90%提高到2022年的约92%。

未来，随着风能、电气和电子、汽车、船舶和建筑等领域的需求不断增加，对玻璃纤维的需求将保持强劲。然而，由于美联储寻求在今年保持高利率以控制通胀，2023年初有可能出现轻度衰退。主要变量是通货膨胀将持续多久，以及它将如何影响投资和消费者行为。

过去两年困扰复合材料行业的主要挑战之一是原材料价格的上涨。影响纤维和树脂价格创历史新高的因素有很多，比如疫情后的消费者需求、燃料价格上涨、持续的供应链问题、地缘政治事件和乌克兰战争。

Lucintel的季度定价研究表明，大多数主要树脂(如不饱和聚酯树脂和环氧树脂)和主要纤维(如玻璃纤维和碳纤维)的价格在2021年上涨了20%至80%。在竞争材料方面，2021年钢铁和螺纹钢价格上涨30% - 35%，铝价格上涨60%。好消息是，在2022年下半年，由于需求疲软，原材料价格开始企稳甚至走软。

图2 全球玻纤需求和产能（来源：Lucintel）

Marc Benevento，Industrial Market Insight总裁

去年全球轻型汽车产量复苏出现不均衡态势，产量同比增长6%，为汽车复合材料供应商提供了一些喘息的空间，同时为未来的增长留下了充足的空间。汽车复合材料的需求与产量同步回升，减轻重量以提高内燃机(ICE) 燃油效率和纯电动汽车(BEV) 续航里程的需求为未来推动高于市场增长的新应用提供了希望。

全球轻型车复合材料市场在2022年增长至40亿磅。尽管这比2021年增长了近 7%，但由于COVID- 19延迟市场复苏的大流行病和半导体供应链中断。全球地缘政治问题，例如俄罗斯入侵乌克兰、英国脱欧等问题，使事情进一步复杂化，并导致全球主要生产中心的产量恢复非常不均衡。

2022年，轻型汽车产量增长以及汽车复合材料的增长在北美最为强劲，汽车产量增长了12%。中国的产量增长了6%，这归功于中国生产的汽车数量，对增量销量增长的贡献几乎相等。欧洲的产量略有下降，而在中国以外的亚洲仅略有上升，导致全球汽车产量增长6%，而汽车复合材料的增长略高于这一增长。

从好的方面来看，2022年不均衡的复苏为2023年的增长留下了空间，届时轻型汽车复合材料预计将增长5%，而汽车产量将增长4%。预计未来一年，这种增长将在全球制造业中心更加平均地分布，北美、欧洲和亚洲大部分地区预计将实现个位数左右的增长。尽管有这样的增长，但全球汽车复合材料需求可能还需要一两年才能恢复到2018年的水平。这可以从增长指数中看出，100的值等于2017年全球复合材料和汽车的市场产量。

尽管汽车行业正处于向电动汽车转型的边缘，但它在很大程度上处于过渡状态，ICE动力系统在混合动力系统中占主导地位。2021年，纯电动汽车占全球汽车销量的比例不到10%，其中85%的纯电动汽车销量发生在中国和欧洲。2021年，美国销售的汽车中只有不到5%是纯电动汽车。混合动力电动汽车继续在北美取得显著增长，因为它们提高了燃油经济性，同时缓解了消费者对纯电动汽车的续航里程焦虑。

与其他材料相比，汽车复合材料在成本、重量和性能方面的价值将继续增长。为了提高ICE车辆的效率，以及最大化BEV的续航里程，降低车辆重量的需求从未如此迫切。对于电池托盘等部件，复合材料具有减少零件数量和减轻重量的潜力，同时以具有竞争力的成本提供优越的耐腐蚀性和灭火性能。当然，随着纯电动汽车市场份额的增加，GFRP进气歧管和阀盖等部件将开始消失。

去年，全球轻型汽车产量出现了急需的复苏，这种复苏将持续到2023年，短期内推动汽车复合材料的产量增长。从长远来看，不断变化的汽车驱动技术组合将为汽车复合材料供应商带来机遇和挑战。

图3 轻型汽车生产&复合材料消费指数（来源：Industrial Fiber Insight）

桑杰·马宗达尔博士,  Lucintel CEO

在经历了2020年和2021年两年的低迷后，碳纤维行业在去年出现反弹。2022年，全球碳纤维行业的销量增长了约9%，达到1.91亿磅(36亿美元)。碳纤维出货量的美元价值在2022年增长了约27%，与2021年相比，碳纤维价格在2022年上涨了约20%。在新冠肺炎疫情之前，碳纤维价格呈下降趋势，但由于地缘政治问题和俄罗斯入侵乌克兰，导致天然石油和天然气以及各种原材料的价格上涨，这一趋势被打乱。

Lucintel预测，从2023年到2028年，全球碳纤维行业的需求将以约7%的复合年增长率(CAGR)增长，原因有几个，包括碳纤维在风力涡轮机叶片中的应用增长，飞机交付量的复苏，轻型汽车生产以及体育用品、娱乐车辆和电气和电子产品的需求。

值得关注的是中国，中国正在大举投资碳纤维市场。例如，中石化启动了中国第一条大束碳纤维生产线，产能达1万吨。在中国的几次访问中，我发现一些公司正在通过使用碳纤维来创新和颠覆各种终端行业。中国有数百家CFRP部件制造公司。此外，中国努力引领机器人和无人机市场，未来碳纤维将具有巨大潜力。

另一个将影响碳纤维市场的趋势是人们对氢经济的兴趣日益浓厚，其愿景是将氢用作低碳能源。氢燃料汽车和电动汽车都为更清洁、更环保的道路环境铺平了道路。但与需要相当长时间充电的电动汽车不同，氢燃料汽车可以像汽油或柴油汽车一样从加油站迅速充电。燃料电池可用于为乘用车、重型卡车、公共汽车、叉车、飞机和其他运输工具提供动力。

2022年，由于缺乏强大的氢基础设施，全球对燃料电池汽车的需求仅占汽车总销量的0.03%。此外，氢燃料电池汽车可供世界各地的消费者选择的不多。好消息是，近年来燃料电池汽车的需求迅速增长。如果这一趋势持续下去，随着碳纤维被用于燃料电池、电解槽和氢罐，对碳纤维的需求也将迅速增长。

注重材料和产品再利用和再生的循环经济趋势，也将影响碳纤维未来的增长。在可持续性方面，碳纤维部件可以显著减轻重量，从而减少燃料消耗和温室气体排放。但碳纤维部件在使用寿命结束时的回收是一个挑战。lucintel的研究指出了许多从加工废料中回收碳纤维的例子，但目前在生命周期结束时还没有回收。

材料供应商和零部件制造商面临越来越大的压力，要求他们采取支持循环经济的可持续发展措施。无论是汽车、风能还是航空航天，原始设备制造商都希望听到碳纤维和碳纤维部件的良好循环经济故事。大多数原始设备制造商都有在2030年至2050年实现碳中和的目标，他们已经开始考虑将回收利用作为下一代零部件制造设计标准的一部分。通过利用创新技术和材料，使原始设备制造商实现循环经济目标的材料和零部件供应商将在未来获得市场份额。

Ken Simoson, Associated General Contractors of America 首席经济学家

建筑行业正在发生重大转变。新的领导者和落后者对复合材料的需求有重大影响。单户住宅建设是建筑支出和就业规模最大的部分，但目前已经出现了180度大转弯。根据美国人口普查局的数据，从2020年6月COVID-19大流行的低点到2022年4月达到峰值，单户建筑支出在22个月内增长了76%。但在接下来的6个月里，支出下降了15%。建筑许可、开工和销售数据都表明，未来几个月将进一步大幅下滑。房价突然下跌的一个主要原因是利率急剧上升，以及快速上涨的房价，这使得许多潜在购房者无力支付购买价或每月持有成本，或两者兼而有之。

利率的上升也给创收的房地产类别带来了麻烦。零售、仓储、办公和酒店物业的开发商正面临更高的融资和建设成本。他们需要更高的租金(或酒店房价)才能使这些项目在财务上有意义。随着经济降温，支付更高租金的阻力增加，更多这类项目可能会被暂停或取消。

但有三个细分市场的增长将足以抵消这些负面变化:制造业、基础设施和电力相关的建筑。幸运的是，这些细分市场对短期利率上升的敏感度不如创收类房地产。

建筑行业继续面临着高昂且不稳定的材料成本、选择性供应链瓶颈和长期缺乏合格工人的挑战。总体而言，材料成本的上涨速度没有以前那么快。截至2022年4月，新非住宅建筑投入的生产者价格指数(所有材料和服务(如卡车运输和设计服务)的加权平均值)连续12个月以20%或更高的年率增长。到10月份，这一利率逐渐降至11%。但这仍比消费者价格指数(cpi) 7.7%的涨幅高得多，而且在2023年似乎可能继续超过消费者通胀。

许多材料的交货时间缩短了，但其他材料的交货时间恶化了。值得注意的是，今年10月，波特兰水泥协会(Portland Cement Association)报告称，43个州的水泥材料(包括粉煤灰、矿渣和水泥)出现短缺。因此，建设项目需要更长的时间才能完成，从而推高了成本。变压器等电器产品的订单也出现了异常漫长的滞销。劳动力供应仍然是许多建筑公司最关心的问题。在2023年及以后，需要吸引更多工人，向现有员工支付更多加班费以弥补缺口，以及投资节省劳动力的设备，这些都将推高建筑成本。

此文由中国复合材料工业协会翻译。