Marktbericht für Kohlenstoffverbundwerkstoffe: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Matrix (Hybrid, Metall, Keramik, Kohlenstoff, Polymer), nach Verfahren (Prepreg-Laminierungsverfahren, Pultrusion und Wickeln, Nasslaminierung und Infusionsverfahren, Press- und Spritzgussverfahren, Sonstige Verfahren), nach Anwendungen (Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Windkraftanlagen, Sport und Freizeit, Bauwesen, Schiffbau, Sonstige Anwendungen) und nach Regionen (Prognosen 2025–2033)

Markttreiber für Kohlenstoffverbundwerkstoffe

Steigende Nachfrage aus dem Luft- und Raumfahrtsektor sowie dem Verteidigungssektor

Verbundwerkstoffe werden aufgrund ihrer hervorragenden physikalischen Eigenschaften, insbesondere ihres geringen Gewichts, ihrer hohen Zugfestigkeit und Steifigkeit sowie ihres ausgezeichneten Brandschutzes, seit Langem in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt. Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe eignen sich ideal für den Leichtbau in der Luft- und Raumfahrtindustrie, da sie ein geringes Eigengewicht, eine hohe chemische Beständigkeit, Korrosionsbeständigkeit sowie eine hohe Festigkeit und Steifigkeit aufweisen.

Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff ist extrem widerstandsfähig und deutlich leichter als Aluminium oder Stahl. Er wird für primäre und sekundäre Struktur- und Innenausbaukomponenten eingesetzt, beispielsweise für Flugzeugsitzkomponenten, UAV-Strukturbauteile und Schottwände. Starke Exporte von Luft- und Raumfahrtkomponenten in Länder wie Frankreich, China und Deutschland sowie die hohe Konsumnachfrage in den USA haben die Fertigungsaktivitäten in der Luft- und Raumfahrtindustrie angekurbelt und können dem Markt für Kohlenstoffverbundwerkstoffe im US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtsektor positive Impulse verleihen.

Steigende Nachfrage aus dem Windenergiesektor

Die Herstellung von Windkraftanlagenflügeln ist die größte Anwendung von Kohlenstoffverbundwerkstoffen in der Industrie.WindenergieWindkraftanlagen-Verbundwerkstoffe sind Verbundwerkstoffe oder Komponenten, die zur Herstellung von Windkraftanlagenteilen wie Rotorblättern und Gondeln verwendet werden und sich durch Elastizität und Zugfestigkeit auszeichnen. Die steigende Nachfrage nach Verbundwerkstoffen, die die Festigkeit und Steifigkeit von Windkraftanlagen-Strukturkomponenten verbessern, treibt den Markt für Windkraftanlagen-Verbundwerkstoffe weiter an. Faktoren wie die steigenden Kosten fossiler Brennstoffe und die Verbesserung der Effizienz von Windkraftanlagen haben im Laufe der Jahre das Wachstum der Windkraftbranche und damit auch den globalen Markt für Kohlenstoffverbundwerkstoffe beflügelt.

Marktbeschränkung

Hohe Herstellungskosten im Vergleich zu anderen Verbundwerkstoffen

Aufgrund ihrer außergewöhnlichen Eigenschaften werden Kohlenstoffverbundwerkstoffe in zahlreichen Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Windenergie, der Automobilindustrie, der Industrie, der Schifffahrt und anderen umfassend eingesetzt. Allerdings sind die Kosten dieses Verbundwerkstoffs relativ hoch.Verbundwerkstoffesind teuer aufgrund des Energieverbrauchs bei der Umwandlung, der Kosten für Vorprodukte und der langen Verarbeitungszeit während der Umwandlung.

Moderne Polymerverbundwerkstoffe werden im sogenannten Laminierverfahren hergestellt, welches einen hohen Schulungsaufwand für die Arbeitskräfte sowie erhöhte Umwelt- und Gesundheitsrisiken mit sich bringt. Schätzungen zufolge sind Polymerverbundwerkstoffe teurer als Stahlkarosserien. Aufgrund der Komplexität des Herstellungsprozesses könnte der hohe Preis moderner Polymerverbundwerkstoffe das Marktwachstum im Prognosezeitraum beeinträchtigen.

Marktchance

Zunehmender Einsatz in der Automobilindustrie

Kohlenstoffverbundwerkstoffe spielen eine bedeutende Rolle bei der Herstellung verschiedenster Fahrzeuge im Automobilbau. Sie werden in zahlreichen Anwendungen eingesetzt, darunter Karosserie- und Innenraumkomponenten, Struktur- und Motorkomponenten, Fahrwerksysteme und weitere Bereiche. Daher wird das Marktwachstum direkt von der Marktexpansion der Automobilhersteller beeinflusst.

Der wichtigste Faktor ist die Absicht der Regierung, den Verkauf von Elektrofahrzeugen zu fördern. So vereinbarten die deutsche Bundesregierung und die Automobilindustrie im Juni 2019, die gemeinsamen Subventionen für Käufer von Elektroautos zu erhöhen und das Programm bis 2025 zu verlängern. Weltweit unterstützen Regierungen die Elektromobilität, um die CO₂-Emissionen zu reduzieren. Diese Faktoren können zu einer Zunahme der Markteinführungen von Elektrofahrzeugen führen und die Nachfrage nach Kohlenstoffverbundwerkstoffen beeinflussen, was voraussichtlich im Prognosezeitraum Wachstumschancen für den betreffenden Markt eröffnen wird.

Typeneinblick

Das Polymersegment dominiert den Weltmarkt. Das Segment der Polymermatrix ist in Duroplaste und Polymere unterteilt.ThermoplastePolymere werden nach Typ unterteilt. Das Segment der Duroplaste dominierte den Markt. Duroplastische Verbundwerkstoffe werden durch Mischen eines Duroplasts mit Kohlenstoff- oder Glasfasern hergestellt. Aufgrund ihres hervorragenden Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses, ihrer Korrosionsbeständigkeit und anderer Faktoren sowie ihrer geringen Herstellungskosten sind sie für verschiedene Anwendungen im Verbundwerkstoffbereich attraktiv. Die zunehmende Verwendung von mit Kohlenstofffasern verstärkten duroplastischen Verbundwerkstoffen hat die Nachfrage erhöht und zu einer Expansion dieses Segments geführt.

Verbundwerkstoffe mit zwei oder mehr Verstärkungsfasern werden als Hybridmatrix-Verbundwerkstoffe bezeichnet. Kohlenstoff-Aramid-verstärktes Epoxidharz (das Festigkeit und Schlagzähigkeit vereint) und glas-kohlenstoffverstärktes Epoxidharz sind die gängigsten Hybridverbundwerkstoffe (die ein hochfestes Material zu einem vernünftigen Preis bieten). Hybridmatrix-Verbundwerkstoffe werden häufig eingesetzt, wenn eine Kombination der Eigenschaften verschiedener Fasertypen benötigt wird oder wenn sowohl Längs- als auch Querfestigkeit erforderlich sind.

Prozess-Einblicke

Prepregs sind Verbundwerkstoffe, bei denen hochfeste Verstärkungsfasern mit einem duroplastischen oder thermoplastischen Harz getränkt werden. Die Fasern sind entweder unidirektional angeordnet oder miteinander verwebt. Das Harz ist in der Regel schnellhärtend und hat bei Raumtemperatur eine sehr geringe Haltbarkeit. Um die Haltbarkeit zu verlängern, sollten Prepregs bei Gefriertemperaturen (0 °C) gelagert werden. Prepregs, bei denen Fasern und Harz miteinander getränkt sind, sind noch nicht vollständig ausgehärtet. Häufig verwendete Fasern sind Glasfaser, Kohlenstofffaser oder Polyaramid. Die Materialien in diesem Stadium werden als B-Stadium bezeichnet. Die Prepreg-Platten sind sehr flexibel und lassen sich in jede beliebige Form bringen und zuschneiden.

Das Pultrusionsverfahren ist ein weitgehend automatisierter und kontinuierlicher Faserlaminierprozess, der hohe Faservolumenprofile mit konstantem Querschnitt erzeugt. Dank des hohen Faservolumenanteils weist der Pultrusionsprozess ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis des Verbundwerkstoffs auf. Auch das Wickelverfahren ist ein automatisiertes Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen, bei dem Filamente unter Druck/Spannung um ein rotierendes Werkzeug gewickelt werden. Die so hergestellten Verbundwerkstoffe sind hochwertige Produkte mit guten Materialeigenschaften hinsichtlich Festigkeit und Steifigkeit bei geringen Arbeitskosten.

Anwendungseinblicke

Der Luft- und Raumfahrtsektor trägt am meisten zum Umsatz im Markt für Kohlenstoffverbundwerkstoffe bei. Anfänglich basierte die Luft- und Raumfahrtindustrie stark auf Metallen wie Aluminium, Stahl und Titan, die etwa 70 % des Gesamtgewichts von Flugzeugen ausmachten. In den letzten Jahren hat der Einsatz von Kohlenstoffverbundwerkstoffen in der Luft- und Raumfahrtindustrie jedoch aufgrund der gestiegenen Nachfrage nach Eigenschaften wie Gewichtsreduzierung und extremer Widerstandsfähigkeit dramatisch zugenommen.Isolierungund zur Radarabsorption. Auch die Verteidigungsindustrie nutzt Kohlenstoffverbundwerkstoffe in der Raketenabwehr, der Bodenverteidigung und bei militärischen Marineanwendungen. Einige große Unternehmen wie Boeing verwenden verschiedene Bauteile aus kohlenstofffaserbasierten Verbundwerkstoffen in ihren Flugzeugen, beispielsweise im Boeing 787 Dreamliner. Mehrere etablierte Luft- und Raumfahrtunternehmen, darunter die Boeing Company, die General Electric Company und Airbus SE, investieren verstärkt in die Forschung und Entwicklung (F&E) fortschrittlicher Verbundwerkstoffe und tragen so zum Wachstum des Marktes für Kohlenstoffverbundwerkstoffe bei.

Sport und Freizeit sind ein bedeutender Endverbraucher von Kohlenstoffverbundwerkstoffen. Dazu gehören vor allem Anwendungen mit hohem Absatzvolumen, wie beispielsweise kommerzielle Sportartikel (Golf, Fahrräder, Hockey, Tennis und Wintersport) sowie hochpreisige Produkte wie Bootsbau oder Wettkampfsportartikel. In diesem Segment haben technische Anforderungen und Marketingaspekte Vorrang vor Preisbeschränkungen. Festigkeit und minimales Gewicht sind für Hersteller von Hochleistungssportgeräten von entscheidender Bedeutung. Kohlenstoffverbundwerkstoffe widerstehen selbst stärksten Belastungen in anspruchsvollsten Umgebungen. Sie bieten bemerkenswerte mechanische und Dauerfestigkeit und werden daher von vielen führenden europäischen Sport- und Freizeitherstellern bevorzugt.

Regionale Einblicke

Der asiatisch-pazifische Raum dominierte 2024 den Markt für Kohlenstoffverbundwerkstoffe mit einem Anteil von 43 % und ist weiterhin der bedeutendste globale Marktteilnehmer. Zu den Hauptabnehmern zählen unter anderem die Luft- und Raumfahrtindustrie, die Verteidigungsindustrie, der Bausektor sowie der Sport- und Freizeitsektor. Die Präsenz aufstrebender Länder wie China und Indien dürfte das Marktwachstum beschleunigen. China produzierte 2021 26,08 Millionen Automobile, ein Anstieg von 3 % gegenüber 25,23 Millionen im Jahr 2020, was die Nachfrage nach Kohlenstoffverbundwerkstoffen voraussichtlich weiter ankurbeln wird. Darüber hinaus prognostiziert die IATA, dass Indien bis zum Ende des Prognosezeitraums zum drittgrößten Luftfahrtmarkt der Welt aufsteigen und China und die USA bis 2030 als drittgrößten Luftverkehrsmarkt der Welt überholen wird. In den nächsten zwei Jahrzehnten wird Indien voraussichtlich 2.100 Flugzeuge benötigen, was einem Umsatz von über 290 Milliarden US-Dollar entspricht. Aufgrund dieser Faktoren wird erwartet, dass die Luft- und Raumfahrtindustrie ihre Nachfrage nach Kohlenstoffverbundwerkstoffen steigern und damit das Wachstum des regionalen Marktes ankurbeln wird.

Markttrends in Nordamerika

In Nordamerika hat der hohe Verbrauch von Kohlenstoffverbundwerkstoffen in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Windenergie und Bauwesen zur Expansion des Marktes für Kohlenstoffverbundwerkstoffe beigetragen. Die drei US-amerikanischen Sportwagenmodelle Chevrolet Corvette Stingray, Ford Mustang Shelby GT500KR und Viper SRT sind die größten Abnehmer von Kohlenstoffverbundwerkstoffen in der Automobilindustrie. Automobilhersteller verwenden Leichtbaumaterialien wie Kohlenstoffverbundwerkstoffe, um ihre Fahrzeuge kraftstoffsparend und leicht zu gestalten. Auch die Luftfahrtindustrie ist in den Vereinigten Staaten weltweit am weitesten verbreitet. Laut der General Aviation Manufacturers Association (GAMA) trägt die allgemeine Luftfahrt jährlich über 247 Milliarden US-Dollar zur US-Wirtschaft bei und beschäftigt mehr als 1,2 Millionen Menschen. Folglich wird erwartet, dass die genannten Faktoren die Nachfrage nach Kohlenstoffverbundwerkstoffen steigern und damit das Wachstum des nordamerikanischen Marktes für Kohlenstoffverbundwerkstoffe im Prognosezeitraum ankurbeln werden.

Markttrends in Europa

Für Europa wird ein moderates Wachstum erwartet. Der europäische Verteidigungsmarkt dürfte aufgrund der erhöhten Finanzierung deutlich wachsen, da die NATO-Mitglieder eine Erhöhung des Verteidigungshaushalts auf 2 % des BIP anstreben. Laut Barclay wird dies mit dem Erreichen dieser Ziele zu einem jährlichen Anstieg der Verteidigungsausgaben in Europa um 60 Milliarden Euro (67 Milliarden US-Dollar) führen, wovon 30–40 % auf die Ausrüstungsproduktion entfallen. Die höchsten Ausgaben werden voraussichtlich in Deutschland, Italien, Spanien und den Niederlanden getätigt. Dieses hohe Niveau der Verteidigungsausgaben dürfte das regionale Marktwachstum ankurbeln. Angesichts des wachsenden Interesses an urbaner Luftmobilität ging Airbus im Mai 2022 eine Partnerschaft mit mehreren deutschen Unternehmen, Forschungseinrichtungen, Universitäten und Kommunen ein, um die Initiative für urbane Luftmobilität zu entwickeln und die Vision der urbanen Luftmobilität in Deutschland und weltweit zu verwirklichen. Die Initiative dürfte die Nachfrage nach Kohlenstoffverbundwerkstoffen für Ausrüstung und Konstruktionsanwendungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie in den kommenden Jahren steigern.

Brasilien ist der umsatzstärkste Markt in Südamerika. Das Land beherbergt einige der größten Elektronikfertigungsanlagen Südamerikas. Zahlreiche große Elektronikhersteller wie Samsung, LG, Dell, Multilaser, Positivo, Foxconn, AOC, Lenovo und die Leadership Group haben dort ihre Werke angesiedelt. Trotz der schwierigen Lage festigen Samsung und LG ihre Positionen als führende Elektronikhersteller und deuten damit auf ein starkes Marktpotenzial hin. Die Produktion von Elektrogeräten und -materialien stieg im November 2021 im Vergleich zum Vorjahresmonat um 6,7 %. Die erwartete anhaltende Erholung des Elektronikmarktes dürfte die Nachfrage nach Kohlenstoffverbundwerkstoffen in diesem Segment in Brasilien daher weiterhin stabil halten.