先進宇宙複合材料市場 サイズと展望 2023-2031

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市場ダイナミクス

市場牽引要因

衛星打ち上げと深宇宙活動の増加

多くの国が、リアルタイムの地球観測、航法、追跡・監視、そして地球規模のインターネットカバレッジといった用途のために、小型衛星群や深宇宙ミッションを打ち上げています。貨物や船舶などのリアルタイム追跡・監視システム、そして地球観測（EO）に対する、より高速で信頼性が高く効率的なシステムへの需要の高まりにより、市場では衛星群への需要が高まっています。

憂慮する科学者同盟（UCS）によると、2020年には1,100基以上の衛星が打ち上げられました。これらの小型衛星は、商業、政府、そして軍事用途のために打ち上げられました。さらに、大型衛星は、単一の軌道上に打ち上げられた小型衛星群に徐々に置き換えられていく可能性があります。これらの小型衛星は、低コストの深宇宙探査への道を切り開いています。同様に、小型衛星は、リモートセンシングや深宇宙探査ミッション向けに人工知能（AI）を活用してカスタマイズできます。これは、予測期間中に世界市場を拡大すると予想されています。

商用オフザシェルフ（COTS）コンポーネントの利用拡大

COTSコンポーネントは、高性能、高出力、高信頼性を備え、QML認証済みの耐放射線コンポーネントよりも安価です。COTSコンポーネントは、低コストで迅速なサービスを求める衛星のニーズに迅速に対応できます。さらに、COTSコンポーネントは、要件に応じて手頃な価格で容易に変更できます。改造COTS（MCOTS）コンポーネントは製造プロセスがシンプルで、様々な技術を用いて迅速に提供できます。

さらに、低コストで迅速な製造が可能であるため、COTSまたはMCOTSコンポーネントには飛行履歴情報、放射線サポート、トレーサビリティ、均質性がなく、問題発生時の所有コストが高くなります。COTSコンポーネントを使用することで、品質を損なうことなく放射線遮蔽を実現できます。これらは宇宙用コンポーネントのコストと開発期間を削減しますが、所有コストは高くなります。さらに、COTSコンポーネントは宇宙産業で広く使用されており、他の分野でも活用できる余地と機会があることから、市場の成長を促進します。

市場の制約

宇宙用コンポーネントの開発・設計に伴う高コスト

宇宙産業は、製品開発において多くの要素を考慮する必要があるため、コストがかかります。宇宙用スマートセンサーや電子部品の製造に必要な資源と原材料は、堅牢性と信頼性が求められるため、はるかに高価です。そのため、企業は高効率なコンポーネントを開発するための研究開発活動に多額の資金を必要とします。

耐放射線性電子部品が主に使用され、過酷な環境で動作するために耐放射線性を備えて製造されています。さらに、信頼性と堅牢性に優れた耐放射線性電子部品の製造・開発は、複合材料の試験・開発に莫大な費用がかかるため、非常に高額になります。電子部品のシールドパッケージングなどの他の技術も考えられますが、この技術はコストが高く重量も重いため、宇宙用電子機器メーカーのエンドユーザーのコストに大きな影響を与えます。こうした要因が市場の成長を阻害すると予測されています。

市場機会

宇宙産業における3Dプリンティング技術の進歩

3Dプリンティング、すなわち積層造形は、小型ロケット（SLV）の製造時間とコストを削減することで、小型ロケット（SLV）業界に革命をもたらしています。3Dプリンティング技術は、熱可塑性樹脂、複合材料、金属合金などの軽量材料を使用します。また、耐腐食性と耐摩耗性に優れているため、宇宙打ち上げ産業への効果的な導入に適しています。さらに、3Dプリンティングは、従来の製造方法を凌駕する、堅牢で高性能なロケット部品の開発にも貢献しています。企業はまた、3Dプリンティング技術をベースとしたロケットエンジンの開発・導入も進めています。

例えば、2019年2月、英国に拠点を置くスタートアップ企業Orbexは、SLM800システムで製造された世界最大の3DプリントSLVを発表しました。同様に、米国に拠点を置くスタートアップ企業Relativity Spaceは、2020年に3Dプリンティング技術を用いた打ち上げロケットを製造しました。アンダルシア航空宇宙開発財団（FADA）の事業部門であるAdvanced Center for Aerospace Technology（CATEC）も、人工知能とニューラルネットワークを導入し、より効率的な推力室の製造を目指しています。したがって、宇宙部品向け3Dプリンティング技術の継続的な開発は、予測期間中、市場にとって大きな収益機会となることが期待されます。

セグメント分析

世界市場は、プラットフォーム、コンポーネント、材料、製造プロセス、およびサービスの4つに分かれています。

プラットフォームに基づいて、世界市場は衛星、打ち上げロケット、深宇宙探査機およびローバーに分類されます。 

衛星セグメントは市場への最大の貢献者であり、予測期間中に12.76%のCAGR（年平均成長率）を示すと予測されています。衛星は通常、通信、ナビゲーション、追跡に使用され、主に地球の軌道上に配置されます。より高速で信頼性が高く、効率的なリアルタイム追跡・監視、リアルタイム地球観測（EO）、ナビゲーション、通信、および技術実証のニーズの高まりにより、市場ではLEOベースの衛星コンステレーションに対する需要が高まっています。この成長を続けるLEOベースの巨大衛星コンステレーションは、先進複合材料の需要を促進する重要な要因の一つです。衛星セグメントはさらに、小型衛星（0～1,200kg）、中型衛星（1,201～2,200kg）、大型衛星（2,200kg以上）に細分化されています。

部品ベースでは、世界市場はペイロード、構造物、アンテナ、太陽電池パネル、推進剤タンク、宇宙船モジュール、サンシェードドア、スラスター、熱保護、その他に分類されます。

構造物セグメントは世界市場の大部分を占めており、予測期間中に14.12%のCAGRで成長すると予測されています。衛星や打ち上げロケットの宇宙構造物やフレームは、複数の先進複合材料で構成されています。例えば、衛星構造物にはアルミニウムマトリックス複合材料が使用され、衛星構造アセンブリにはアルミニウム-炭素強化プラスチック積層板が使用されています。これらの積層板は、金属製の同等品と比較して、衛星構造アセンブリの重量を33%削減します。打ち上げ機の構造においては、一部の企業がディスクブレーキ、ノズルのジェットベーン、エンジンフラップ、ノーズキャップなどに炭素繊維と炭化ケイ素の複合材料を使用しています。

材料別では、世界市場は繊維、樹脂、ナノ材料、セラミックマトリックス複合材（CMC）、金属マトリックス複合材（MMC）などに分かれています。

繊維セグメントは最も高い市場シェアを占めており、予測期間中に11.60%のCAGRで成長すると予測されています。繊維の種類別では、世界市場は炭素繊維とガラス繊維に分類されています。これらの繊維は、衛星や打ち上げ機などの宇宙用途で使用されています。例えば、2019年には、欧州宇宙機関（ESA）のクリーンスペース・イニシアチブの一環として、地球の磁場と磁気的に相互作用して衛星の向きを変える磁気トルカーが設計されました。この磁気トルカーは、ドイツ航空宇宙センター（DLR）施設のプラズマ風洞内に保管され、大気圏再突入時の状態を再現することで溶融し、蒸気化しました。この磁気トルカーは、銅コイルと鉄コバルトコアを内蔵した外部炭素繊維強化ポリマー複合材で作られていました。

製造プロセスに基づいて、世界市場は自動繊維配置（ATL/AFP）、圧縮成形、積層造形、その他に分類されます。

圧縮成形セグメントは市場シェアへの最大の貢献者であり、予測期間中に11.8%のCAGR（年平均成長率）を示すと予想されています。圧縮成形とは、予熱したポリマーを加熱された開放型金型キャビティに配置する成形プロセスです。その後、金型をトッププラグで閉じ、材料が金型のすべての領域に接触するように圧縮します。この成形手順は、炭素繊維、アラミド繊維、またはガラス繊維を均一に使用した複雑で高強度の複合構造を製造するのに適しています。航空機と宇宙は、今後も圧縮成形複合部品の重要な供給源となるでしょう。

サービス別では、世界市場は修理・保守、製造、設計・モデリングに分類されます。 

製造分野が世界市場の大部分を占めており、予測期間中に11.76%のCAGR（年平均成長率）を示すと予想されています。複合材料は宇宙システムの製造に不可欠な要素となっています。そのため、多くの企業が先進複合材料の製造能力を宇宙用途に提供しています。例えば、Applied Composites社は、先進複合材料の開発に従事する5つの施設を保有しています。これらの施設は、カリフォルニア州（米国）とインディアナ州（米国）にあります。これらの施設は、航空宇宙および防衛分野向けの高品質な材料および構造技術、製品開発、試験サービス、宇宙船部品の製造に重点を置いています。

地域分析

世界の先進宇宙複合材市場は、地域別に北米、欧州、アジア太平洋、その他地域に分かれています。

北米の先進宇宙複合材業界シェアは、予測期間中に11.46%の年平均成長率（CAGR）で成長すると予想されています。この地域における市場の大幅な成長の主要因の一つは、今後10～15年の間に打ち上げられる予定の衛星群の増加です。ロッキード・マーティン、ノースロップ・グラマン、東レ・アドバンスト・コンポジッツ、ヘクセル・コーポレーションといった主要な先進複合材プロバイダーがこの地域に進出していること、そして政府および軍事関係者による宇宙探査プログラムも市場機会を創出しています。さらに、アメリカ航空宇宙局（NASA）をはじめとする宇宙関連企業は、衛星システムや宇宙打ち上げ機の構造に先進複合材を使用しています。 2021年7月、NASAラングレー研究所は、NASAエイムズ研究センター、ナノアビオニクス、サンタクララ大学ロボティクスシステム研究所と提携し、先進複合材ソーラーセイルシステム（ACS3）ミッション向けに、展開可能な軽量複合材ブームとソーラーセイルシステムを開発しました。軌道上のソーラーセイルに複合材ブームが使用されるのは今回が初めてです。こうした要因が、この地域の市場成長を後押しすると予想されています。

ヨーロッパは、予測期間中に12.92%のCAGR（年平均成長率）を示すと予想されています。ヨーロッパ地域の宇宙セクターは、この地域で活動する商業宇宙企業に加え、主要な国立宇宙機関の一つである欧州宇宙機関（ESA）と欧州委員会の存在によって大きく牽引されています。欧州宇宙機関（ESA）は、ホライズン2020プログラムの一環としてSpaceCarbonプロジェクトを導入しました。このプロジェクトは、打ち上げ機や衛星用途向けに、ヨーロッパ産の炭素繊維（CF）と含浸材料の開発を目指しています。これにより、欧州のサプライチェーンが構築され、欧州宇宙部門のこの重要な宇宙技術への依存度が低減されます。その結果、欧州以外の供給源からの供給制限や材料不足により将来の宇宙計画が停止するリスクが軽減され、市場の成長が促進されます。

アジア太平洋地域の宇宙部門は、オーストラリア、シンガポール、インドネシア、マレーシア、タイなどのアジア太平洋諸国の経済成長に伴い、主要経済国が徐々に力強い成長パターンへと加速していることから、大きく成長しています。この地域の国々は、衛星ベースのサービスを可能にする小型衛星群の建設をますます進めています。この地域には、アジア太平洋地域における宇宙活動を促進するために1993年に設立されたアジア太平洋地域宇宙機関フォーラム（APRSAF）という専用のフォーラムもあります。オーストラリア、シンガポール、ベトナムなどの他のアジア太平洋諸国も、打ち上げロケットの製造から衛星製造まで、宇宙能力の開発と強化に取り組んでいます。しかし、アジア太平洋地域の国々は、中国を除き、宇宙に打ち上げられた衛星の数が少ない。そのため、世界レベルではこの地域の市場シェアが高くなる可能性があり、これが市場の成長を阻害している。

その他の地域には、ブラジルやアラブ首長国連邦などの国々が含まれる。その他の地域の宇宙産業は、米国や英国などの大国と比較すると、まだ十分に発展していない。そのため、先進複合材料の需要は他の地域に比べて低い可能性がある。しかし、これらの国々は、地球観測、技術開発、通信ベースのアプリケーションを可能にする衛星群の構築に向けた技術革新に注力しており、市場の成長を牽引している。

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先進宇宙複合材料市場のトップ競合他社

1. RUAG Group
2. Toray Advanced Composites
3. Hexcel Corporation
4. Airbus S.A.S
5. Boeing
6. GomSpaceA/S
7. HyPerComp Engineering
8. Infinite Composites Technologies
9. Matrix Composites Applied Composites
10. Airborne
11. CST Composites
12. Peak Technology
13. ACPT Inc.
14. AdamWorks, LLC.

最近の開発状況

• 2022年9月 - ボーイング社の防衛・宇宙・安全保障事業部門は、将来の戦闘機向けの高度な複合材部品の製造を目的とした、新たな先進複合材製造施設（ACFC）を開設しました。
• 2023年1月 - CRPテクノロジー社の炭素繊維強化Windform RSとガラス繊維強化Windform LX 3.0は、ESA-TEC-PR-002015（ECSS-Q-ST-70-02Cに基づく）に基づく欧州宇宙機関（ESA）規格のガス放出スクリーニング試験に合格しました。これは、これらが宇宙アプリケーションの構築に正式に適していることを示しています。