Marktbericht für Verbundwerkstoffe: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Harz (Thermoplast, Duroplast), Faser (Kohlenstofffaser, Glasfaser, Naturfaser, Sonstige), Endverbraucher (Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, Windenergie, Bauwesen, Schifffahrt, Sonstige) und Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika) – Prognosen für 2025–2033

Wachstumsfaktoren des Marktes für Verbundwerkstoffe

Wachsende Luft- und Raumfahrt- sowie Verteidigungsindustrie

Die Nachfrage der Luft- und Raumfahrtindustrie nach leichten und leistungsstarken Materialien führt zum Einsatz von Verbundwerkstoffen. Laut einer Studie von Boeing wird der globale Markt für Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigung bis 2027 voraussichtlich ein Volumen von 8,7 Billionen US-Dollar erreichen. Bis 2039 wird ein Anstieg des Flugverkehrs um 4,0 % prognostiziert, während die Flugzeugflotte bis 2029 um 3,2 % wachsen soll. Die Nachfrage nach Verbundwerkstoffen dürfte aufgrund ihrer Fähigkeit, die strukturelle Integrität zu verbessern, das Gewicht zu reduzieren und die Treibstoffeffizienz in Flugzeugen und Verteidigungsanwendungen zu steigern, voraussichtlich zunehmen.

Darüber hinaus ist aufgrund des andauernden Konflikts zwischen Russland und der Ukraine mit einem Anstieg der Verteidigungsausgaben zu rechnen. China hat seinen Verteidigungshaushalt für 2021 um 6,8 % auf 1,35 Billionen Yuan (209 Milliarden US-Dollar) erhöht und damit die Wachstumsrate des Vorjahres übertroffen. Laut Statistiken des chinesischen Forschungszentrums für die Entwicklung der Luftfahrtindustrie wird China bis 2025 voraussichtlich über insgesamt 5.343 Flugzeuge verfügen. Folglich wurde die Expansion des globalen Marktes in den letzten Jahren durch die steigenden Ausgaben zahlreicher Regierungen im Verteidigungssektor vorangetrieben. Diese Materialien finden aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften und Vorteile gegenüber herkömmlichen Alternativen wie Metallen breite Anwendung im Verteidigungssektor.

Markthemmende Faktoren

Schwankungen bei den Rohstoffkosten

Die Kosten für Rohstoffe in der Verbundwerkstoffherstellung können aufgrund von Faktoren wie Marktnachfrage, Rohstoffverfügbarkeit, Produktionskapazität und geopolitischen Gegebenheiten schwanken. Kohlenstofffasern, die in Hochleistungsverbundwerkstoffen weit verbreitet sind, sind deutlich teurer als andere Verstärkungsfasern. Preisschwankungen bei Kohlenstofffasern oder anderen wichtigen Rohstoffen können die gesamten Produktionskosten von Verbundwerkstoffen erheblich beeinflussen.

Verbundwerkstoffe benötigen häufig Spezialkomponenten wie Hochleistungsharze oder verbesserte Verstärkungsfasern, um bestimmte Eigenschaften wie Festigkeit, Steifigkeit oder geringes Gewicht zu erzielen. Diese Spezialmaterialien sind oft nur von wenigen Anbietern oder in begrenzten Produktionskapazitäten erhältlich, was zu höheren Preisen und möglichen Engpässen in der Lieferkette führen kann. Unterbrechungen oder Verknappungen in der Versorgung mit diesen Spezialmaterialien können höhere Materialkosten für die Hersteller verursachen.VerbundwerkstoffeDaher dürften diese Faktoren die künftige Marktexpansion behindern.

Wichtigste Marktchancen:

Steigerung von Forschung und Entwicklung

In den letzten Jahren hat die Forschung zur Entwicklung innovativer und effektiver Verbundwerkstoffe und Recyclingverfahren für diese Werkstoffe zugenommen. So entwickelten Forscher der Universität Sydney im Juli 2023 neuartige Techniken, um ein bedeutendes zukünftiges Abfallproblem in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- sowie der erneuerbaren Energiewirtschaft anzugehen. Sie entwickelten ein speziell für die Entsorgung von Abfällen aus Kohlenstoff- und Glasfaserverbundwerkstoffen konzipiertes Recyclingsystem. Ihre in der Fachzeitschrift „Composites Part B: Engineering“ veröffentlichte Methodik gewährleistet eine verbesserte Materialrückgewinnung und eine höhere Energieeffizienz im Vergleich zu früheren Verfahren.

Darüber hinaus entwickelten Forscher der Universität Twente im März 2023 einen neuartigen Verbundwerkstoff, der einzelne Chemikalien um ein bis zwei Größenordnungen übertrifft. Der Verbundwerkstoff besteht aus mehreren leicht verfügbaren Elementen und bietet das Potenzial, Wasserstoff effizient und ohne den Einsatz seltener und wertvoller Metalle wie Platin zu produzieren. Diese Faktoren dürften daher neue Marktchancen eröffnen.

Harz-Einblicke

Der globale Markt ist in thermoplastische und duroplastische Verbundwerkstoffe unterteilt.Thermoplastische VerbundwerkstoffeSie bestehen aus einer thermoplastischen Polymermatrix, die durch Fasern oder Füllstoffe verstärkt wird. Duroplastische Verbundwerkstoffe durchlaufen während der Aushärtung permanente chemische Reaktionen und können nach dem Aushärten nicht mehr umgeformt werden. Thermoplastische Verbundwerkstoffe hingegen können mehrfach erhitzt und umgeformt werden, da ihre Polymermatrix ihre Eigenschaften reversibel ändert. Thermoplastische Verbundwerkstoffe weisen oft kürzere Verarbeitungszeiten als duroplastische auf, da sie nicht bei hohen Temperaturen aushärten müssen. Darüber hinaus weisen thermoplastische Polymere aufgrund ihrer Duktilität häufig eine höhere Schlagfestigkeit und Zähigkeit auf. Sie bieten im Vergleich zu bestimmten Duroplasten eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Chemikalien, Lösungsmitteln und Umwelteinflüssen.

Einblicke in die Fasertechnologie

Der globale Markt ist in Kohlenstofffasern, Glasfasern, Naturfasern und weitere Fasern unterteilt. Glasfasern sind dünne Fasern aus Glas, die in vielen Branchen wie dem Bauwesen, der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt sowie der Elektronik eingesetzt werden. Die Faserherstellung erfolgt durch Extrusion von geschmolzenem Glas durch kleine Öffnungen. Die resultierenden Fasern können je nach Anwendungszweck in Durchmesser, Länge und Zusammensetzung variieren. Glasfasern bieten zahlreiche Vorteile, wie ein hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, Korrosionsbeständigkeit, elektrische Isolationseigenschaften und Wärmebeständigkeit. Darüber hinaus werden sie häufig zur Verstärkung von Verbundwerkstoffen und zur Verbesserung ihrer mechanischen Eigenschaften eingesetzt. Sie werden häufig in Glasfaserverbundwerkstoffe für verschiedene Zwecke integriert, beispielsweise für den Bau von Bootsrümpfen, Fahrzeugkarosserieteilen und Flugzeugkomponenten.

Erkenntnisse der Endnutzer

Der globale Markt ist in die Bereiche Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Windenergie, Schifffahrt, Automobilindustrie, Bauwesen und Sonstige unterteilt. Verbundwerkstoffe sind in der Windenergiebranche aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften, die sie für verschiedene Bauteile von Windkraftanlagen prädestinieren, von entscheidender Bedeutung. Eines der wichtigsten Bauteile einer Windkraftanlage sind die Rotorblätter. Diese werden häufig aus Verbundwerkstoffen wie glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt.EpoxidharzHarz oder kohlenstofffaserverstärkte Polymere. Diese Werkstoffe bieten ein hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, Korrosionsbeständigkeit und Designflexibilität und ermöglichen so die Herstellung längerer und effizienterer Rotorblätter.

Darüber hinaus hat die Windenergie in den letzten Jahren aufgrund des Ausbaus der Windkraftkapazitäten ein signifikantes Wachstum erfahren. Laut dem Global Wind Energy Council stieg die gesamte installierte Windkraftkapazität im Jahr 2022 um 9 %, wobei 77,6 GW neuer Winderzeugungskapazität an die globalen Stromnetze angeschlossen wurden. Damit erhöhte sich die gesamte installierte Windkraftkapazität auf 906 GW. Dies dürfte das Wachstum des Segments weiter ankurbeln.

Regionale Einblicke

Nordamerika dominiert den Weltmarkt

Nordamerika ist der bedeutendste Marktteilnehmer im globalen Markt für Verbundwerkstoffe und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich ein deutliches Wachstum verzeichnen. In Nordamerika treibt die Luft- und Raumfahrtindustrie die Nachfrage nach Verbundwerkstoffen an. Darüber hinaus haben zahlreiche Organisationen und Institute ihre Investitionen in Forschung und Entwicklung erhöht. So stellte die NASA beispielsweise im März 2023 50 Millionen US-Dollar an 14 Organisationen zur Verfügung, um Fertigungsprozesse und innovative Verbundwerkstoffe für Flugzeugstrukturen zu entwickeln. Diese Förderung ist der NASA-Initiative „Hi-Rate Composite Aircraft Manufacturing“ (HiCAM) zu verdanken, die darauf abzielt, die Kosten zu senken und die Produktionsrate für in den USA gefertigte Verbundstrukturen zu erhöhen. Der Einsatz leichter Verbundwerkstoff-Flugzeugzellen in der Luftfahrtindustrie wird zu Treibstoffeinsparungen und einer Reduzierung der Umweltbelastung führen und somit die Nachhaltigkeit der kommerziellen Luftfahrt verbessern. Dies dürfte den nordamerikanischen Markt für Verbundwerkstoffe weiter ankurbeln.

Darüber hinaus beschleunigt der Fokus der Region auf Innovation und technologische Durchbrüche die Marktexpansion. So entwickelte beispielsweise im Februar 2022 ein Team des MIT einen Verbundwerkstoff, der hauptsächlich aus Cellulose-Nanokristallen in Kombination mit einem geringen Anteil synthetischen Polymers besteht.Organische Kristalle machen etwa 60 bis 90 Prozent aus.Das Material stellt den bisher größten Anteil an CNCs in einem Verbundwerkstoff dar. Die Forscher entdeckten, dass der zellulosebasierte Verbundwerkstoff im Vergleich zu bestimmten Knochenarten eine höhere Festigkeit und Zähigkeit aufweist und die Härte herkömmlicher Aluminiumlegierungen übertrifft. Das Material besitzt eine ziegelsteinartige Mikrostruktur, die dem Perlmutt der inneren Schalenauskleidung bestimmter Weichtiere stark ähnelt. Daher wird erwartet, dass diese Fortschritte das Wachstum des lokalen Marktes fördern werden.

Die Asien-Pazifik-Region dominiert den Windenergiesektor, wobei China eine führende Rolle einnimmt. Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) entfielen 2022 rund 40 % des Zuwachses an Windenergieerzeugung auf China. Die zahlreichen Windkraftanlagen in der Region erzeugen eine erhebliche Nachfrage nach Verbundwerkstoffen. Chinas Windkraftkapazität erreichte 2021 laut Statista 328,48 Gigawatt. Die installierte Windkraftleistung hat sich seit 2014, als sie bei etwas über 90 Gigawatt lag, mehr als verdreifacht.

• China verzeichnete im Vergleich zu anderen Energiequellen den größten jährlichen Zuwachs an Stromerzeugungskapazität aus Windenergie. Darüber hinaus erzeugte China im Jahr 2021 rund 656,7 Gigawattstunden Strom aus Windenergie. Dies stellte den Höchststand innerhalb des betrachteten Zeitraums und ein Wachstum von fast 30 Prozent gegenüber dem Vorjahr dar. Die signifikante Expansion des Windenergiesektors dürfte den Marktanteil von Verbundwerkstoffen im asiatisch-pazifischen Raum deutlich steigern.