美国国家船舶制造商协会年度船舶销售数据显示，2023 年和 2024 年零售动力艇数量将继续下降。来源 | NMMA 在 IBEX 2024 上的行业现状介绍
2024年1月，美国国家船舶制造商协会 (NMMA，华盛顿特区，美国)发布了其 2023 年统计数据。新动力艇零售额预计将下降1-3%至258,000艘。虽然大多数动力艇类别的销量下降了 5-25%，但个人水上摩托艇（入门级定价，最多可容纳三人）增长了20-25%，预计2023年新零售总量将达到85,000-90,000 艘。“随着2023年利率和通货膨胀的上升，我们看到越来越多的划船消费者对价格敏感，决定等待形势好转再购买下一艘船，同时购买个人水上摩托艇，”NMMA总裁Frank Hugelmeyer表示。
NMMA 预测，2024 年新船销量将与2023年持平，预计选举年持续的高利率和消费者信心不稳定将产生影响。同时，它指出，动力艇制造商将继续专注于采用新兴技术的创新型新产品，包括通过可持续船用燃料、氢(H 2)、电力和混合动力推进系统实现休闲船舶脱碳的解决方案。
全球在线游艇市场集团 BoatsGroup.com 在其2024年 8月市场报告中证实了这一市场概况。其数据显示，2024年上半年全球销售额下降9.1%，主要原因是二手船销售（-12.4%），而新船销售额增长5.3%。高利率和通货膨胀再次被提及，解释了为什么新船销售的主要驱动力是长度不足26英尺的船只，2024年上半年总计超过12,000艘。
2024年8月还发布了一份关于该市场主要趋势的报告，其中包括可持续性、材料和技术创新、定制和独特功能以及可负担性：
可持续性：人们对电动和混合动力船的兴趣日益浓厚，因为它们运行更安静、排放更低、维护更少。这些船通常采用复合材料制成，还采用太阳能电池板和智能技术来提高运行效率。
材料和技术：碳纤维由于重量轻而使用量不断增加，而生物基和可回收复合材料的使用量也在增加。同时，智能导航系统、防撞等先进安全功能以及自主技术和人工智能的日益融合是新兴趋势，可提供自动对接和预测性维护等功能。
定制：船员希望通过外部颜色和图形以及定制技术和性能选项实现个性化。这包括根据他们的喜好增加空间和可用性。
可负担性：市场对价格仍然非常敏感，这支持了人们对舷外摩托艇以及个人水上摩托艇的持续偏好，与其他细分市场相比，这些产品的销量继续增长。
船舶趋势
根据《国际航运新闻》 2024 年 9 月的一篇文章，对于大型海上船舶和船只而言，最重要的趋势仍然是减少碳足迹。这包括新燃料、燃油效率技术（例如优化的船体形状和空气润滑系统）以及零排放技术（如H 2和风力推进）的发展。事实上，专家预测，广泛使用风力推进和替代燃料对于实现国际海事组织（IMO，英国伦敦）的目标至关重要。这些包括：
- 2050年实现温室气体净零排放，终止使用化石燃料
- 2030年减排20%（力争30%）的检查点
- 到2030年，实现近零/净零温室气体排放技术和燃料的普及率达到5-10%
- 到2040年，检查站的排放量减少70%（争取减少80%）。
其他趋势包括航运的数字化转型和自主船舶的增加——推动了对网络安全和数据标准的需求增加——以及在生产和运营中使用自动化、机器学习和基于云的系统。
FIBRE4YARDS 调查涵盖 了欧盟国家的 39 家造船厂，其中西班牙、法国和葡萄牙位居前列 （上图），所生产的船舶主要分为四类（下图）。来源 | “复合材料、技术和制造：欧盟造船厂的现状”
2023年欧盟造船厂复合材料使用情况报告重申了这些趋势，以及它们如何推动人们对使用复合材料的兴趣日益增加。该报告讨论了作为FIBRE4YARDS 项目的一部分进行的一项调查，该调查询问了造船厂对先进复合材料建造技术的经验和兴趣，包括自适应模具、自动胶带铺设/纤维铺放、弯曲拉挤型材、增材制造 (AM)、热冲压、模块化和系列化造船以及生产数字化。
在联系的426家造船厂中，有39家做出了回应。这些造船厂按生产的船舶类型进行分类（见下图），大多数造船厂生产多种类型的船舶，其中21% 生产客船+服务船或特殊用途船+服务船。如下所示，77% 的受访造船厂在内部或通过分包商使用复合材料。最常见的材料和工艺大多是意料之中的，但令人惊讶的是，碳纤维和环氧树脂的使用排名很高。
FIBRE4YARDS 调查中关于复合材料的使用以及造船厂对哪些技术感兴趣的回复。来源 | “复合材料、技术和制造：欧盟造船厂的现状”
船舶3D打印、模具插头
10XL 为2024 年奥运会使用的自动渡轮（左）和 Felicity Boats 新款 Felicity 1000 （右下）制作的3D 打印船体，而 Impacd Boats 则使用再生塑料 3D 打印而成（右上）。来源 | 10XL 和 Impacd Boats
3D打印复合材料在造船和海洋应用中的使用持续增长。2024年3月，CEAD 集团（荷兰代尔夫特）指出了船舶制造领域的几项3D打印新进展。其中之一是为2024年巴黎奥运会设计的3D打印自动渡轮。它由荷兰造船厂（鹿特丹附近的 Hardinxveld-Giessendam）委托，由附近的打印服务10XL（10XL一家3D打印公司的运营商）使用机器人3D打印机创建。10XL还与 Impacd Boats（荷兰弗里斯兰省沃德森德）合作，后者目前正在用回收材料打印其电动单桅帆船的船体。创始人Marieke de Boer 指出，每艘Impacd 3D 打印船都可以回收约八次。
自2016年以来，10XL率先采用再生塑料进行大面积增材制造。该公司还参与了其他海事项目，包括为海军制造大型船舶家具和隐形水下无人驾驶航行器 (UUV)。在2024年对其技术进行仔细审查和改进后，10XL现在宣称拥有全层温度控制、工业级填充和各向同性材料性能。2024年10月，该公司为Felicity Boats International（荷兰弗拉讷克）交付了新型 Felicity 1000 型鲤鱼渔船。
请注意，尽管 Impacd Boats 和 Felicity Boats 主要使用非增强再生塑料，但CEAD机器通常在其挤出头中使用纤维增强热塑性颗粒，也可以使用连续纤维。CEAD希望确保3D打印复合材料也能在海洋领域取得进展，并于2024年10月宣布将在代尔夫特开设一个海事应用中心 。该设施将配备一台12米长的挤出式3D打印机，用于生产船体，以及其他几台LFAM机器（如ATLAM 和 Flexcube）。该中心旨在促进海洋行业领导者与 CEAD 专家之间的合作，以开发大型 3D 打印船舶和海洋部件，分享知识并在监管和认证等领域取得进步。首批项目已经签署，一场以行业为重点的活动计划于 2025 年第一季度末举行，正式开幕定于2025年第三季度。
CEAD 的技术采用玻璃纤维、碳纤维或天然纤维增强的热塑性复合材料。这种方法无需模具，从而减少了生产时间和劳动密集型工序。
CEAD 挤出头还用于更快、更可持续的船用插头生产。多年来， Rapid Prototyping（匈牙利布达佩斯）一直使用 CNC加工的聚氨酯泡沫和手工铺设的玻璃纤维增强塑料 (GFRP) 制造模具。2020年，该公司从CEAD采购了一台 E25机器人挤出机，将其集成到其4,850 × 2,635 × 1,460毫米龙门 CNC 机床中，并开始使用该系统生产含有30%短玻璃纤维增强聚丙烯 (PP) 的模具和原型。据老板György Juhász介绍，这最多可将人工时间缩短50%，同时缩短交货时间。
使用 3D 打印制作船模插头首先要将插头的 CAD 图纸 分成 3D 打印块，组装和整流后即可得到可立即使用的插头。来源 | Rapid Prototyping 母公司 Foarboc Ltd. 和 Como Yacht Ltd.
他指出，使用 3D 打印插头可以改善最终产品，同时与使用泡沫的传统插头相比，需要的玻璃纤维和油漆层更少。它还优化了工作流程，每个插头打印成多个部件，可以在打印下一个部件的同时进行加工。打印和铣削所有部件后，将它们与粘合剂和小塑料插件连接起来。插头完成后，使用手工铺层从插头制作玻璃纤维/PP 模具，这将成为制造最终游艇船体的基础。2022 年，Rapid Prototyping 通过制造一个由 44 个部件组成的 55 英尺船体插头来测试这一生产工艺，证明了劳动力和浪费的减少。
碳纤维船舷侧、船舶粘接修复
帆船用碳纤维复合材料甲板室。来源 | Vabo Composites
船舶制造/海洋应用的另一个持续趋势是使用碳纤维来减轻重量，尤其是在甲板室和上层建筑中。例如，Vabo Composites（荷兰埃默洛尔德）为一家著名的荷兰帆船制造商生产了两座轻质碳纤维复合材料甲板室。“通过使用复合材料，我们为客户提供了无与伦比的强度、轻质结构和耐用性的组合，”该公司在一份新闻稿中解释道。
StrengthBond 和 DuraBond 海上项目
碳纤维也是大型（例如 40 平方米）层压/粘合复合材料补片的首选材料，用于修复钢制容器（包括船舶和海上采油船）的腐蚀。“但对于作为这些海事应用主要结构的宽平板，没有标准化的修复方法，”法国南特船级社复合材料部门负责人 Stéphane Paboeuf 解释道。为了解决这个问题，法国船级社与行业合作伙伴联盟合作开展了 StrengthBond Offshore 项目（2019-2023 年）。
在 StrengthBond Offshore 项目中测试了碳纤维复合材料修补。来源 | Bureau Veritas，StrengthBond Offshore
该项目开发了一种用于此类修复强度分析的稳健方法，包括用于评估和验证设计、表面处理和制造协议以及物理测试的数值工具。后者包括开发一种新的等效界面样本，该样本能够表征粘合复合材料补片内的多个界面。到项目结束时，已完成 250 多个样本测试和 115 个数值模拟，包括对大尺寸样本的疲劳测试，包括 50,000 至 500 万次循环。
修补片铺层，其中蓝色和灰色层为碳纤维，绿色层为用于电隔离的玻璃，钢基材为橙色。测试的长斜角和短斜角显示在右上角。来源 | StrengthBond Offshore
这些修补件之所以使用碳纤维，是因为“如果我们使用玻璃纤维，则需要过大的厚度，”Paboeuf 说，“但我们确实在碳纤维和钢之间使用了几层玻璃纤维，以防止电化学腐蚀。”修补件使用环氧树脂修复，不使用粘合剂，并在 80°C 下进行后固化，总周期为 16 小时。测试了两种不同的制造工艺：真空辅助树脂灌注和真空袋装手工铺层。结果表明，两者的强度大致相同。但是，长斜接接头设计的修补件强度比短斜接接头设计高 38%。
后续的 3 年项目 DuraBond Offshore 于 2024 年 11 月启动，该项目将涉及在水和碳氢化合物以及高温和低温下老化样品，然后在静态载荷和疲劳条件下进行测试。Paboeuf 表示，通过这种测试，“我们可以评估环境对补片强度的影响，从而调整安全系数并确认长期性能。”
东丽 VARTM 船舶维修
碳纤维供应商东丽工业公司（日本东京）也在进行船舶的粘合复合材料修复。2024 年9月，东丽宣布其真空辅助树脂传递模塑 (VARTM) 工艺已获得美国船级社美国船级社（ABS，德克萨斯州休斯顿）的型式认可，可用于碳纤维增强聚合物 (CFRP) 层压板修复。此项批准使 VARTM 可以应用于 ABS 认证的船舶，从而减少工程审查和验证所需的时间。修复过程将东丽碳纤维编织物应用于钢结构表面。然后用真空袋覆盖织物并注入固化的环氧树脂，粘合 CFRP 以恢复腐蚀区域的强度。
风能、电力和氢动力推进用复合材料
GT Wings 将与 KS Composites 合作打造其船舶 AirWing 推进系统。来源 | GT Wings
2024年8月，英国风力推进公司GT Wings宣布与KS Composites（英国梅尔顿莫布雷）建立战略合作伙伴关系，以生产其 AirWing 技术。AirWing 专为商业航运而设计，旨在将燃料消耗和碳排放量减少高达 30%，帮助船东满足严格的欧盟 (EU) 和 IMO 环境标准，同时实现大幅节省燃料。第一台 AirWing 装置计划于 2024 年第四季度安装在 Carisbrooke Shipping 运营的一艘 124 米长的普通货船上。2024 年 10 月，GT Wings 获得了由 Innovate UK 提供的智能航运加速基金 (SSAF) 的资助，重点是开发实现英国海运业脱碳所需的技术。
Artemis Technologies 电动水翼船的建造和船翼均采用复合材料。来源 | Artemis Technologies
复合材料也是轻型电动船和水翼船的关键，通常用于进一步提高其性能。2024年8月，Artemis Technologies（英国贝尔法斯特）宣布在北美引起广泛关注后，在美国开设第一家办事处。该公司设计、制造和制造由其 eFoiler 系统驱动的100% 电动水翼船。Artemis 船舶采用复合/金属箔以及玻璃和碳纤维复合材料结构。“海运业正在经历一场向更可持续运营的变革性转变，”Artemis Technologies 联合创始人 David Tyler 说。这包括数百个渡轮系统，这些渡轮系统目前在人口稠密且往往处于边缘地位的社区的航线上使用低效的柴油发动机运行。“渡轮运营商越来越认识到，他们必须采用电力来减少排放并实现船队的现代化，”Tyler 补充道。“我们有经过尝试、测试和验证的解决方案，可以让这一转变取得商业成功。”
绿色和平组织的新 75 米船上将使用 4 型 CFRP 压力容器来储存 H2燃料。来源 | Hexagon Purus Maritime
与此同时，Hexagon Purus Maritime （挪威奥勒松）是Hexagon Purus（挪威奥斯陆）的全资子公司，该公司正在开发和供应 4 型 CFRP 压力容器，为一系列零排放船舶提供H2储存。2024 年 9 月，该公司宣布与 Freire Shipyard（西班牙维哥）签订了一份合同，为绿色和平组织的新75米船提供压缩气体H2系统的储罐。该系统计划于2027年交付。Hexagon Purus Maritime 指出，让绿色H2可用于海事领域对于减少全球温室气体排放至关重要。该公司有多个项目正在开发中。到2050年，绿色H2预计将满足全球 25% 的能源需求。
继续推动可持续发展
海洋应用的可持续性不仅限于脱碳推进，还包括复合材料带来的轻量化，还包括寻找能耗更低、碳排放更少的材料和工艺。泡沫和复合材料供应商Diab（瑞典拉霍尔姆）在2024 年 9 月庆祝 50 周年合作的公告中指出， Brødrene AA（挪威海因）在其快速、节能的渡轮中使用了泡沫芯 CFRP 结构。它指出，Brødrene AA 使用复合材料延长了其船舶的使用寿命，最大限度地减少了更换需求并降低了总体生命周期成本。但 Diab 还报告称，其在减少材料碳足迹方面取得了重大进展，在2016年至2023年间实现了50%的减排。
这张来自 Beneteau 的图片展示了循环经济，该概念应用于该公司使用 Elium 制造的First 44e型号。来源 | Beneteau 集团
Flax27 Daysailer的整个外部和内部结构均采用注入亚麻纤维复合材料、生物基环氧树脂和再生 PET 泡沫芯制成。来源 | Greenboats
2024年2月的CW文章讨论了许多推进回收和生物基材料的造船厂和项目。其中包括使用Arkema （法国科隆布）的 Elium 热塑性树脂进行回收的演示，以及ExoTechnologies （英国马恩岛道格拉斯）研发中心及其子公司 The Ultimate Boats Co.（苏格兰克莱德班克）的努力，以及Innovation Yachts（法国莱萨布勒多洛讷/韦尔）对玄武岩纤维的使用和Greenboats （德国不来梅）对亚麻纤维的使用。
另一家使用玄武岩纤维的公司是BRŪT Yachts（比利时安特卫普），其29GT船体的50% 由 Basaltex（比利时韦弗尔海姆）的再生材料制成。
与此同时，拥有专利可回收复合材料技术 rComposite 的意大利公司Northern Light Composites (nlcomp，蒙法尔科内)于2024年7月宣布，它获得了超过 50 万欧元的资金，以加速解决方案的开发和商业化，包括面向欧洲市场的新船艇系列。该公司报告称，此举响应了对环保解决方案日益增长的需求，并为船舶行业更可持续的未来做出了贡献。
2024年11月，Sicomin（法国 Châteauneuf les Martigues）宣布推出Skaw (A)水翼巡航游艇，该游艇由其与Skaw Sailing（法国 Lorient）和复合材料船舶制造商Shoreteam （法国 Colombelles）合作建造。该游艇采用 Sicomin 的高模量 GreenPoxy 树脂建造而成，包括用于灌注较大部件的 SR InfuGreen 171 和用于手工层压和粘合二级结构的 SR GreenPoxy 170。据该公司介绍，这些树脂使 Shoreteam 能够实现超轻的5,000公斤排水量和实现水翼所需的高机械性能。
MiniLab 是Avel Robotics （法国洛里昂）联合创始人兼首席技术官 Adrien Marchandise 于 2023 年发起的一项计划，旨在促进可持续发展并减少帆船业对环境的影响。Avel Robotics 是使用自动纤维铺放 (AFP) 为 IMOCA 赛帆船制造高性能 CFRP 箔的先驱。
MiniLab 与行业和研究伙伴合作，推进可持续发展解决方案的 TRL。 来源 | MiniLab
Marchandise 将 MiniLab 描述为一个开放式创新生态系统，它围绕全面的示范项目将公共和私人合作伙伴联系起来，以开发和测试技术。“MiniLab 有两个方面，”他解释道。“一个是协作平台，涉及行业、技术中心和大学，以开发可持续的概念验证原型。另一个是通过 n°754 Mini 6.5 米帆船赛帆船进行的现场测试实验室，合作伙伴可以在现实世界的航行条件下验证这些原型的稳健性。”
MiniLab 时间表，包括实现可回收复合水翼船和下一艘采用 100% 可持续材料制成的船的项目。来源 | MiniLab
2023 年，Marchandise 启动了一项由 MiniLab、Avel Robotics 和技术创新中心Compositic （法国普洛埃默尔）共同资助的合作项目， 以对不同的热塑性复合材料 (TPC) 进行基准测试。首先要展示的材料是Suprem（瑞士 Montagny-près-Yverdon）和 Victrex（英国 Clevelys）提供的碳纤维增强胶带以及 Diab 的热塑性泡沫。Mini 6.5 的翼片将由这些材料制成，并将在 2025 年赛季进行测试。“我在这些部件中集成了很多传感器来测量运行中的材料，”Marchandise 说。
与此同时，MiniLab 启动了由 Avel Robotics 和布列塔尼地区共同资助的大型项目。“我们将开发一种抗压强度更高的热塑性材料，” Marchandise 说道。“我们的目标是开始大规模生产用于大型帆船的热塑性复合箔，我们希望在2026年为 IMOCA 级赛艇制造第一批此类箔。”
“十五五”是全面贯彻能源安全新战略，落实高质量发展，确保实现碳达峰和新型能源体系建设加速推进的关键时期。为顺应绿色、低碳、智能发展新趋势，开辟绿色智能船舶产业“新赛道”，带动船舶制造产业蓬勃发展，打造船舶制造产业发展新优势，构建船舶制造产业新格局，共同探讨船舶制造产业发展路径，复材网将于3月13-15日在广东•广州召开“第三届船舶与复合材料新船型、新技术、新工艺、新模式产业化发展大会暨船厂工艺现场演示交流会”，推动复合材料船舶领域向更清洁、高效、智能的方向发展。
碳纤维、玻璃纤维等材料已经广泛应用于游艇、赛艇、渔船、竞赛帆船、高速客艇、皮划艇、龙舟、休闲艇及军用船舶等领域，彰显出船舶结构优化、降低成本、增强性能等方面的不可替代性。光伏边框和新能源电池壳体均采用复合材料制造，更好地推动绿色智能船舶模式创新。展望未来，复合材料在船舶领域应用占比会越来越高。
会议以“科技赋能产业链 创新助力碳中和”为主题，围绕中国船舶产业链发展、创新服务及相关规范标准研究，船艇电动化-技术创新发展，船艇装备制造工艺等议题进行深入探讨，深度聚焦复合材料在船舶设计与制造中的智能化、高效化和环保化发展，探讨如何采用数字化、规模化的生产制造工艺，提升船舶制造业的技术水平和建造品质，共同推动智能航运技术创新，促进船舶产业的绿色低碳转型。会议期间安排参观广东中威复合材料有限公司的真空灌注车间（主要是船体成型车间，讲解40米级碳纤维船体一次性真空成型）、舾装车间（主要进行船体的拼装和整船的舾装建造，还有碳纤维平板的制造）以及参观亚洲最大的的40米级全碳纤维纯电渡轮 ，提问交流，探讨相关工艺技术问题。诚邀国内外船舶行业专家、各大船厂代表、学者、和行业同仁莅临大会，共谋复材新未来!
组织机构
主办单位:
复材网
协办单位:
中国造船工程学会船舶材料学术委员会
武汉理工大学材料科学与工程学院复合材料与工程
中国(三亚)邮轮游艇产业创新联盟
广东省游艇行业协会
广东渔船渔机渔具行业协会
广东中威复合材料有限公司
新阳科技集团有限公司
