Informe de análisis del tamaño, la cuota de mercado y las tendencias del mercado de materiales compuestos para motores aeronáuticos por aplicaciones (aeronaves comerciales, aeronaves militares, aeronaves de aviación general), por componentes (álabes de ventilador, carcasa del ventilador, álabes guía, cubiertas, otros componentes) y por región (América del Norte, Europa, Asia-Pacífico, Oriente Medio y África, Latinoamérica). Previsiones para el período 2025-2033.

Factor de crecimiento del mercado de materiales compuestos para motores aeronáuticos

Desarrollos tecnológicos en compuestos de matriz cerámica (CMC)

El motor es el componente más complejo de un avión, con varias partes distintas que varían en complejidad. Incluso en los componentes más pequeños, las mejoras en el diseño y los materiales han optimizado significativamente el rendimiento general del motor. Los materiales compuestos avanzados, que ahora se utilizan ampliamente en muchos elementos del diseño aeronáutico contemporáneo, han sido los principales responsables de las mejoras más recientes en el rendimiento de los motores. La fabricación de materiales y el perfeccionamiento de la tecnología de motores serán cruciales para que las aeronaves de próxima generación alcancen una mayor eficiencia operativa.

Los nuevos compuestos de matriz cerámica (CMC) están demostrando su idoneidad para su uso en turbomotores y prometen mejoras considerables en el rendimiento y el control de emisiones. Esta innovación surge de los esfuerzos gubernamentales por minimizar la contaminación atmosférica y aumentar la eficiencia del combustible. En consecuencia, los fabricantes trabajan para aligerar los motores, manteniendo su fiabilidad y mejorando el empuje por unidad de combustible.

Restricción del mercado

Reducción en el número de entregas de aeronaves comerciales

Los turbofanes con engranajes PW1000G de Pratt & Whitney y otros motores comerciales de gran tamaño sufrieron una caída del 27 % en los pedidos en 2020. En contraste, el fabricante de motores turbohélice Pratt & Whitney Canada entregó 1650 motores en 2020, una disminución del 30 % con respecto a 2019. Si bien la epidemia de COVID-19 influyó en la cadena de suministro de la aviación, algunos problemas ya existían antes de la pandemia. La fiabilidad de los proveedores se convirtió en un problema importante para los fabricantes de motores de aviación cuando tuvieron que depender de terceros para su producción. El abastecimiento dual/multiabastecimiento es ahora un componente crucial para garantizar que el programa tenga la flexibilidad necesaria para gestionar cualquier discrepancia no deseada en los niveles inferiores de la cadena de suministro.

A principios de 2018, la producción se retrasó un mes con respecto a lo previsto debido a problemas de calidad en la cadena de suministro de CFM. A pesar de utilizar una estrategia de múltiples proveedores para componentes y materiales esenciales, la empresa se enfrentó a dificultades específicas para mantener los rendimientos a la primera y los tiempos de ciclo. Las entregas de los aviones Boeing 737 MAX y Airbus A320neo, los aviones más producidos y entregados para los fabricantes de equipos originales (OEM), se retrasaron debido a la entrega de los motores LEAP de CFM International. Los problemas en la cadena de suministro relacionados con la forja y la fundición influyeron significativamente en este retraso. Según CFM International, las entregas de los motores Leap-1A a la línea de montaje del A320neo se completaron finalmente a principios de 2019.

Oportunidad de mercado

Desarrollo de motores de nueva generación que fomenta la adopción de materiales compuestos.

Desde el inicio de los vuelos comerciales, las aerolíneas se han centrado en utilizar motores con mayor eficiencia de combustible y menores costos operativos totales. Para mejorar el rendimiento y ampliar el alcance de las aeronaves, los fabricantes de motores y aeronaves están realizando importantes esfuerzos de integración. Los motores modernos son maravillas de la ingeniería, fabricados con materiales duraderos y sofisticados que garantizan el rendimiento sin reducir la vida útil. Los motores CFM LEAP, más recientes, utilizan diversas piezas compuestas, como las palas del ventilador, la carcasa, las plataformas y los espaciadores, para lograr una reducción de peso significativa en comparación con los diseños no compuestos. Estos motores ya están instalados en muchos modelos de aeronaves, como el COMAC C919, el Airbus A320 y el Boeing 737. Esta reducción de peso se traduce en un menor consumo de combustible y menores emisiones.

GE, pionera en tecnología de álabes de ventilador compuestos, creó la cuarta generación de álabes para el GE9X, el motor más grande de la compañía hasta la fecha, diseñado específicamente para el avión de fuselaje ancho de nueva generación Boeing 777X. El motor cuenta con dieciséis álabes de ventilador compuestos de 3,35 metros de diámetro. La cámara de combustión y las turbinas también están fabricadas con materiales compuestos de matriz cerámica, ligeros y de larga duración. Se prevé que estos avances impulsen la demanda futura de componentes compuestos para motores aeronáuticos.

Análisis regional

La región de Asia-Pacífico es el principal actor en el mercado mundial de materiales compuestos para motores aeronáuticos y se prevé que crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 15,70%. Durante el período de proyección, la industria de la aviación comercial de China ha logrado avances significativos en la región de Asia-Pacífico en los últimos años. Las principales aerolíneas en China son Air China, China Southern Airlines, China Eastern Airlines y Hainan Airlines. En 2020, China superó a Estados Unidos y se consolidó como el mayor mercado de aviación. La Administración de Aviación Civil de China informó que, debido a la pandemia de COVID-19, se transportaron 420 millones de pasajeros en 2020, lo que representa una disminución del 36,7 % con respecto a 2019. Se pronosticó un aumento drástico en el volumen de pasajeros en 2021, dado que los vuelos internacionales comenzaron en el cuarto trimestre de 2020. Además, la expansión de la industria de la aviación está impulsando la demanda de nuevas aeronaves entre las aerolíneas chinas.

Tendencias del mercado norteamericano

Se prevé que Norteamérica crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 13,55 %, generando 2292,47 millones de dólares durante el período de pronóstico. El número de viajeros que se dirigen a Estados Unidos y salen de él ha aumentado con el tiempo. El número de pasajeros de servicio regular transportados por aerolíneas estadounidenses e internacionales en 2019 fue de 1052,8 millones, un 3,9 % más que el año anterior, según la Oficina de Estadísticas de Transporte. En 2019, 241,4 millones de pasajeros viajaron internacionalmente y 811,4 millones viajaron dentro del país, un aumento del 4,3 % y del 2,4 %, respectivamente, con respecto a 2018. La suspensión de vuelos internacionales relacionada con la pandemia de COVID-19 provocó una caída en el tráfico de pasajeros. Sin embargo, desde que se reanudaron los vuelos internacionales en el cuarto trimestre de 2020, se prevé que el número de pasajeros aumente considerablemente en 2021.

Tendencias del mercado europeo

Se prevé que Europa experimente un crecimiento significativo durante el período de pronóstico debido a diversas adquisiciones y acuerdos entre importantes actores del mercado. Por ejemplo, EasyJet (una aerolínea de bajo coste con sede en el Reino Unido) y Airbus llegaron a un acuerdo que permitió a EasyJet ejercer sus derechos de compra para pedidos en firme de 17 aviones A320NEO. La compañía adquirió doce aviones A320NEO adicionales en noviembre de 2019, y su pedido total de NEO aumentó a 159 (incluidos 30 A321neo). La entrega del primero de los aviones A320NEO adicionales está programada para principios de 2023. Además, Rolls-Royce, pionera en el diseño de motores y con sede en el Reino Unido, tenía previsto utilizar ampliamente los CMC en sus motores de próxima generación para 2020.

Brasil está experimentando un crecimiento en su sector de aviación. Las tres principales aerolíneas brasileñas, LATAM Airlines Brasil, GOL y Azul, reportaron un aumento sustancial en el tráfico de pasajeros aéreos en los últimos años. Según datos de la Agencia Nacional de Aviación Civil de Brasil (ANAC), 102,92 millones de personas viajaron en avión en 2019, frente a los 102,11 millones de 2018, cifra que seguirá aumentando a partir de 2021 tras la pandemia de Covid-19. El gobierno está impulsando diversas iniciativas, como el aumento de la inversión en la aviación regional. Con numerosos fabricantes de aeronaves líderes operando sus instalaciones de producción o reparación en México, este país se ha convertido en un centro de fabricación y mantenimiento, reparación y revisión (MRO) preferido para la industria aeronáutica. Safran y Albany inauguraron una nueva planta de fabricación en Querétaro en febrero de 2018 para producir piezas compuestas para los motores LEAP. Se prevé que estos factores impulsen el crecimiento del mercado durante el período de pronóstico.

Información sobre la aplicación

El mercado global se divide en aeronaves comerciales, aeronaves militares y aeronaves de aviación general. El segmento de aeronaves comerciales es el que más contribuye al mercado y se espera que crezca a una CAGR del 18,95% durante el período de pronóstico. La necesidad de aeronaves de fuselaje estrecho es uno de los factores principales que impulsan la industria desde el sector comercial. La demanda de aeronaves de fuselaje estrecho es uno de los factores principales que impulsan la industria desde el sector comercial. Airbus informó tener una cartera de pedidos de 7.184 aviones a finales de diciembre de 2020, con las aeronaves de fuselaje estrecho de la familia A220 y A320ceo/neo representando el 88,70% de la cartera. De manera similar, Boeing tenía una cartera de pedidos de 4.997 aeronaves, 4.031 de las cuales eran aeronaves de fuselaje estrecho 737 NG/MAX.

Las aeronaves militares han evolucionado hasta convertirse en instrumentos precisos capaces de realizar diversas operaciones, como ataque, vigilancia y observación. Además del transporte aéreo de soldados, los helicópteros militares también se emplean para la extinción de incendios, el reabastecimiento de carga y la evacuación médica. El rendimiento, la resistencia a las inclemencias del tiempo y la capacidad de respuesta de los sistemas de motor y fuselaje han mejorado gracias a los avances tecnológicos. Estos avances han permitido que los aviones más modernos operen en condiciones difíciles. Varios países están construyendo nuevos aviones de combate para reforzar sus capacidades de defensa aérea.

Información sobre componentes

El mercado global se divide en álabes de ventilador, carcasas de ventilador, paletas guía, cubiertas y otros. El segmento de álabes de ventilador posee la mayor cuota de mercado y se espera que crezca a una CAGR del 15,40% durante el período de pronóstico. Los compuestos de fibra de carbono se utilizan para crear álabes de motor porque son ligeros. Las secciones transversales de los álabes compuestos son más gruesas que las de los álabes de titanio. Los delgados bordes de titanio de los álabes de ventilador de compuesto de fibra de carbono les proporcionan la resistencia al impacto necesaria para soportar el impacto de un ave. Utiliza la innovación de tejido 3D creada por CFM International y Albany Engineered Composites Inc. Los motores de aeronaves LEAP y CFM56 de la compañía emplean álabes de compuesto de fibra de carbono. CFM International aumentó sus entregas anuales de motores LEAP a 1.118 unidades en 2018. La epidemia de COVID-19 obstaculizó la capacidad de la compañía para producir 2.000 unidades anuales para 2020, y se anticipa que esto tendrá un efecto a largo plazo en las entregas.

La carcasa del ventilador actúa como una jaula protectora y evita daños estructurales en caso de rotura de una pala, ya que está diseñada no solo para soportar la fuerza de los fragmentos de las palas, sino también para mantener su integridad estructural cuando el motor está apagado. Por lo tanto, uno de los componentes más voluminosos de un motor es la carcasa del ventilador. Los materiales compuestos han demostrado ser una solución práctica para mejorar y mantener la integridad estructural, a la vez que proporcionan reducciones de peso significativas, sobre todo porque los fabricantes de motores se centran en aumentar la eficiencia del combustible. Rolls-Royce comenzó a producir su motor de demostración UltraFan en febrero de 2020. Este motor cuenta con un diseño de pala y caja de ventilador de material compuesto que ofrece un ahorro de peso de aproximadamente 700 kg por motor.

Un álabe guía fabricado con material compuesto tiene al menos dos bridas de fijación que se extienden desde el extremo radial del álabe hacia las caras laterales opuestas del perfil aerodinámico e incorpora refuerzo de fibra que una matriz ha densificado mediante tejido tridimensional. Las bridas de fijación están desplazadas axialmente entre sí. Esta aplicación en particular está a la espera de la introducción de un nuevo diseño de motor para aprovechar las posibles ventajas en cuanto a coste y peso, a pesar de haber demostrado su eficacia en términos de materiales y procesos de fabricación y de haber soportado una exposición mínima al motor. Por ejemplo, el álabe guía de escape de Rolls-Royce, producido mediante sofisticadas técnicas de manipulación textil que incluyen tejido o tricotado, seguido de infiltración de vapor químico, ha sido la aplicación más compleja de la tecnología CMC en la industria aeronáutica.