Iz perspektive znanosti o materijalima i industrijske ekonomije, ovaj rad sustavno analizira status razvoja, tehnička uska grla i buduće trendove kompozitnih materijala od karbonskih vlakana u području ekonomije na malim visinama. Istraživanja pokazuju da iako karbonska vlakna imaju značajne prednosti u smanjenju težine zrakoplova, kontrola troškova, optimizacija procesa i standardna konstrukcija sustava i dalje su ključni čimbenici koji ograničavaju njihovu primjenu u velikim razmjerima.
1. Analiza kompatibilnosti karakteristika materijala od karbonskih vlakana s ekonomijom na malim nadmorskim visinama
Prednosti mehaničkih svojstava:
- Specifična čvrstoća doseže 2450 MPa/(g/cm³), što je 5 puta više od čvrstoće aluminijske legure za zrakoplovstvo
- Specifični modul prelazi 230GPa/(g/cm³), sa značajnim učinkom smanjenja težine
Ekonomska primjena:
- Smanjenje težine konstrukcije drona za 1 kg može smanjiti potrošnju energije za oko 8-12%
- Za svako smanjenje težine eVTOL-a od 10%, domet krstarenja se povećava za 15-20%.
2. Trenutno stanje industrijskog razvoja
Struktura globalnog tržišta:
- U 2023. godini, ukupna globalna potražnja za karbonskim vlaknima iznosit će 135 000 tona, od čega će zrakoplovna industrija činiti 22%.
- Japanski Toray zauzima 38% tržišta malih vučnih vozila.
Domaći napredak:
- Godišnja složena stopa rasta proizvodnog kapaciteta doseže 25% (2018.-2023.).
- Stopa lokalizacije T700 prelazi 70%, ali T800 i noviji i dalje ovise o uvozu.
3. Ključna tehnička uska grla
Razina materijala:
- Stabilnost procesa preprega (vrijednost CV-a treba kontrolirati unutar 3%)
- Čvrstoća vezivanja na spoju kompozitnog materijala (mora doseći više od 80 MPa)
Proizvodni proces:
- Učinkovitost automatiziranog polaganja (trenutno 30-50 kg/h, cilj 100 kg/h)
- Optimizacija ciklusa sušenja (tradicionalni proces autoklaviranja traje 8-12 sati)
4. Izgledi za ekonomske primjene na malim nadmorskim visinama
Prognoza tržišne potražnje:
- Potražnja za eVTOL karbonskim vlaknima dosegnut će 1500-2000 tona u 2025. godini
- Očekuje se da će potražnja u području dronova premašiti 5000 tona u 2030. godini
Trendovi razvoja tehnologije:
- Niska cijena (cilj smanjen na 80-100 USD/kg)
- Inteligentna proizvodnja (primjena tehnologije digitalnih blizanaca)
- Recikliranje i ponovna upotreba (poboljšanje učinkovitosti metode kemijskog recikliranja)
Vrijeme objave: 10. travnja 2025.