Der globale Markt für kohlenstofffaserverstärkte Polymere wurde im Jahr 2023 auf 3,31 Milliarden USD geschätzt und soll bis 2032 einen Wert von 7,05 Milliarden USD erreichen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 8,76 % während des Prognosezeitraums (2024–2032) entspricht. Der Anstieg des Marktanteils von kohlenstofffaserverstärkten Polymeren während des Prognosezeitraums hängt mit der Anwendung von leichten kohlenstofffaserverstärkten Polymeren im Automobilsektor und dem Ersatz von Aluminium durch CFK in der Luft- und Raumfahrtindustrie zusammen.
Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff ist ein fester und leichter faserverstärkter Kunststoff, der Kohlenstofffasern enthält und als CFK bezeichnet wird. Kohlenstofffasern werden hauptsächlich für Anwendungen verwendet, bei denen ein gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und Steifigkeit erforderlich ist, wie z. B. in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt, bei Sportgeräten, Schiffsaufbauten und im Tiefbau. Bei kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff ist das Bindepolymer häufig ein Duroplast wie Epoxidharz.
Andere Duroplaste oder thermoplastische Polymere wie Polyester, Vinylester oder Nylon werden jedoch selten verwendet. Das Verbundmaterial kann Aramid, Aluminium, Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMWPE), Glas und Kohlenstofffasern enthalten. Die Eigenschaften des endgültigen CFK-Produkts unterscheiden sich jedoch je nach den in die Bindematrix (Harz) eingebrachten Additiven; das am häufigsten verwendete Additiv ist Siliciumdioxid. Es können jedoch auch andere Additive wie Gummi und Kohlenstoffnanoröhren verwendet werden.
Highlights
| Berichtsmetrik | Einzelheiten |
|---|---|
| Basisjahr | 2023 |
| Regelstudienzeit | 2020-2032 |
| Prognosezeitraum | 2024-2032 |
| CAGR | 8.76% |
| Marktgröße | 2023 |
| am schnellsten wachsende Markt | Europa |
| größte Markt | Nordamerika |
| Berichterstattung | Umsatzprognose, Wettbewerbslandschaft, Wachstumsfaktoren, Umwelt & Umwelt; Regulatorische Landschaft und Trends |
| Abgedeckt |
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Automobilhersteller suchen bei der Herstellung von Autoteilen nach Alternativen zu konventionell verwendeten Produkten wie Eisen und Aluminium. Der Umsatz des Marktes für kohlenstofffaserverstärkte Polymere aus der Automobilindustrie belief sich 2018 weltweit auf rund 5 Milliarden US-Dollar. Im Automobilsektor sind kohlenstofffaserverstärkte Polymere im Rennyacht- und Superyachtsektor für ihre leichte Kohlefaser-Takelage bekannt.
Ersatz von Aluminium durch CFK in der Luft- und Raumfahrtindustrie
Die weltweite Nachfrage nach kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff dürfte aufgrund seiner weit verbreiteten Verwendung in der Luft- und Raumfahrtindustrie stark wachsen. In der Luft- und Raumfahrtindustrie wird derzeit Aluminium durch kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe ersetzt. Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe werden häufig zur Herstellung von Hecks ferngesteuerter Hubschrauber, Airbus-Bemalungen und anderen Strukturmaterialien wie Innenverkleidungen usw. verwendet.
Darüber hinaus bietet Kohlefaser eine 2- bis 5-mal höhere Steifigkeit als Stahl und Aluminium, abhängig von der verwendeten Faser. Bei bestimmten Komponenten, die ausschließlich in einer Ebene beansprucht werden und aus einseitiger Kohlefaser bestehen, ist ihre Steifigkeit 5-10-mal höher als die von Stahl oder Aluminium (bei gleichem Gewicht).
Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe sind im Vergleich zu anderen faserverstärkten Kunststoffen wie Glasfaser und Aramid teuer. Zudem ist der Preis von CFK fast zehnmal höher als der von Stahl und Aluminium, die in der Automobilindustrie verwendet werden. Dieser Faktor kann das Wachstum von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen auf dem Weltmarkt behindern. Derzeit verwenden hauptsächlich Unternehmen aus den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und hochwertige Automobile CFK. Beispielsweise verwendet der teure Autohersteller Lamborghini CFK in seinen Supersportwagen. Außerdem führt der lange Produktionszyklus von kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff zu einer geringeren Warenproduktion in einem bestimmten Zeitraum, was seinen Einsatz in Anwendungen einschränkt, in denen in einem kurzen Zeitraum eine größere Menge CFK benötigt wird.
Technische Fortschritte sind ein bestimmendes Merkmal des Sektors für kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK). Wichtige Unternehmen der Branche arbeiten an der Entwicklung eigener Fertigungstechnologien und konzentrieren sich auf die eigene Produktion von Vorprodukten. Um ihre beherrschende Stellung auf dem Markt für strukturelle faserverstärkte Kunststoffe (CFK) zu behaupten und die sich abzeichnenden Wachstumsaussichten zu nutzen, tätigen Unternehmen strategische Investitionen in Akquisitionen, Kooperationen und die Entwicklung neuer Produkte.
Branchenakzeptanz
Aufgrund seiner außergewöhnlichen Eigenschaften, wie beispielsweise seines hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses und seiner Steifigkeit, erfreut sich kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) in verschiedenen Branchen zunehmender Beliebtheit, darunter Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Automobilbau, Sportgeräte, Schifffahrt, Tiefbau, elektrische Isolierung und Bauwesen. Aufgrund seines geringen Gewichts und seiner Festigkeit wird kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) in der Luft- und Raumfahrtindustrie zunehmend als Ersatz für herkömmliche Materialien wie Aluminium eingesetzt. Dieses Ergebnis hat zu einer erheblichen Akzeptanz und Markterweiterung geführt.
Die globale Marktanalyse für kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe wird in Nordamerika, Europa, im asiatisch-pazifischen Raum, im Nahen Osten und Afrika sowie in Lateinamerika durchgeführt.
Nordamerika dominiert den Weltmarkt
Nordamerika ist der bedeutendste Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich um durchschnittlich 8,35 % wachsen. Nordamerika ist eine wichtige Region auf dem CFK-Markt, wobei die USA, Kanada und Mexiko wichtige Beiträge leisten. Die starke Präsenz der Region in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Windenergiebranche treibt die Nachfrage nach CFK erheblich an. Insbesondere der Luft- und Raumfahrtsektor profitiert von den leichten und hochfesten Eigenschaften von CFK, die für die Verbesserung der Treibstoffeffizienz und Leistung im Flugzeugbau von entscheidender Bedeutung sind.
Darüber hinaus verfügten die Vereinigten Staaten im Jahr 2018 über eine Produktionskapazität für Kohlenstofffasern von 45.300 Tonnen, was die dominante Marktposition Nordamerikas unterstreicht. Umgekehrt hält Europa den zweitgrößten Anteil am CFK-Markt, da es in Sektoren wie Verteidigung, Luft- und Raumfahrt und Automobilindustrie großen Einfluss hat. Die Verwendung von CFK ist in diesen Regionen am weitesten verbreitet, wobei Nordamerika die bedeutendsten Automobil-, Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrien beherbergt.
Europa wird im Prognosezeitraum voraussichtlich um 9 % jährlich wachsen. Deutschland, Großbritannien, Frankreich, Italien und Spanien leisten aufgrund ihrer fortschrittlichen Automobil- und Luftfahrtindustrie einen wichtigen Beitrag. Der Fokus der Region auf die Reduzierung der Kohlenstoffemissionen und die Verbesserung der Kraftstoffeffizienz von Fahrzeugen treibt die Nachfrage nach CFK weiter an. Darüber hinaus profitiert Europas Windenergiebranche von der Anwendung von CFK bei der Herstellung von Windturbinenblättern. Europa verfügt über eine aufstrebende Bauindustrie, wobei Italiens Verwendung von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen im Jahr 2017 etwa 586,3 Millionen USD erwirtschaftete.
Der asiatisch-pazifische Raum ist der größte Markt für CFK, angetrieben durch die schnelle Industrialisierung und das Wachstum in wichtigen Sektoren wie Automobil, Luft- und Raumfahrt und Bauwesen. China, Japan, Indien und Südkorea sind wichtige Akteure. Chinas expandierende Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie trägt erheblich zum Marktwachstum bei. Der Fokus der Region auf die Entwicklung der Infrastruktur und die zunehmende Verwendung von CFK im Bauwesen treiben die Nachfrage ebenfalls an.
Die Region Naher Osten und Afrika weist ein vielversprechendes Wachstumspotenzial für den CFK-Markt auf. Länder wie Saudi-Arabien, die Vereinigten Arabischen Emirate und Südafrika leisten dabei wichtige Beiträge. Die Investitionen der Region in Infrastrukturprojekte und die wachsenden Luft- und Raumfahrt- sowie Automobilsektoren treiben die Nachfrage nach CFK an. Darüber hinaus unterstützt der Einsatz von CFK in Öl- und Gasanwendungen aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit das Marktwachstum zusätzlich.
Der globale Markt für kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe ist nach Harz und Endverbraucher segmentiert.
Der Markt ist nach Harzen weiter segmentiert in duroplastische Harze und thermoplastische Harze.
Duroplaste sind Polymere, die beim Aushärten eine chemische Reaktion eingehen, die zur Bildung irreversibler vernetzter Strukturen führt. Bei der Herstellung von kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) werden diese Harze aufgrund ihrer außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften und Wärmebeständigkeit häufig eingesetzt. In CFK werden Duroplaste wie Vinylester , Epoxid und Polyester häufig für Anwendungen verwendet, bei denen Dimensionsstabilität, Steifigkeit und Festigkeit erforderlich sind. Sie sind in verschiedenen Sektoren weit verbreitet, darunter Bauingenieurwesen, Sportgeräte, Luft- und Raumfahrt und Automobilbau. Die Einarbeitung von Duroplasten in CFK verbessert die Festigkeit und das geringe Gewicht des Verbundmaterials und macht es gut geeignet für anspruchsvolle Anwendungen, bei denen Haltbarkeit und Leistung von größter Bedeutung sind.
Thermoplastische Harze sind Polymere, die eine thermisch bedingte Erweichungs- und anschließende Verfestigungsphase aufweisen, wodurch ihre Umformung und ihr Recycling möglich werden. Diese Polymere bieten mehrere Vorteile, darunter Robustheit, Recyclingfähigkeit und einfache Verarbeitung. Auf dem CFK-Markt gewinnen thermoplastische Harze, wie sie in Elium®-Harz verwendet werden, aufgrund ihres Potenzials für kostengünstige Produktion, Schlagfestigkeit und Recyclingfähigkeit an Bedeutung. Windenergie, Bauwesen, Transport, Schifffahrt und Konsumgüter sind alles Sektoren, in denen sie eingesetzt werden. Nachhaltigkeitsbedenken wurden durch die Einführung von thermoplastischem Harz, wie Elium, auf dem CFK-Markt wirksam angegangen. Diese Innovation bietet zahlreiche Vorteile, darunter Recyclingfähigkeit, geringes Gewicht, Haltbarkeit und Kosteneffizienz. Es wird erwartet, dass dieser Paradigmenwechsel erhebliche Auswirkungen auf Branchen wie Windkraft, Bootsbau, Wasserstoffspeicherung und Betonbewehrung haben wird.
Der Markt ist nach Endverbrauchern weiter segmentiert in die Branchen Automobil, Luft- und Raumfahrt, Sportausrüstung, Bauwesen, Windkraftindustrie und Andere.
Die Automobilindustrie setzt zunehmend auf CFK, da diese Werkstoffe den Kraftstoffverbrauch senken, leicht sind und ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht aufweisen. Die Automobilindustrie hat kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe als Ersatz für herkömmliche Werkstoffe wie Aluminium und Eisen eingeführt, was zu geringerem Gewicht und verbesserter Leistung führt.
Die Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet CFK in großem Umfang, um das Gewicht von Militärflugzeugen und Hubschraubern zu reduzieren, den Treibstoffverbrauch zu erhöhen und die Gesamtleistung zu verbessern. In der Luft- und Raumfahrtindustrie gibt es einen wachsenden Trend, Aluminium durch kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe zu ersetzen, da diese über eine höhere Festigkeit und ein geringeres Gewicht verfügen.
Bei der Herstellung von Sportgeräten werden CFKs aufgrund ihrer außergewöhnlichen Festigkeit und ihres geringen Gewichts verwendet. Rennyachten und Superyachten sind wichtige Branchen, in denen kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe aufgrund ihres außergewöhnlich geringen Gewichts in großem Umfang verwendet werden.
Der Einsatz von CFK im Bauwesen ist vorteilhaft, insbesondere bei der Anwendung von Strukturmaterialien wie Innenverkleidungen. Der Einsatz von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen in der europäischen Bauindustrie brachte erhebliche finanzielle Vorteile.
Der Windenergiesektor ist ein bedeutender Endverbrauchersektor, der CFK-Anwendungen nutzt. Mit Hochleistungspolymeren verstärkte Kohlenstofffaserverbundstoffe reduzieren die Masse erheblich und erhöhen die strukturelle Integrität, was sie zu optimalen Materialien für Windturbinenkomponenten macht.
