Größe, Anteil und COVID-19-Auswirkungsanalyse des Kohlefasermarktes in den USA, nach Vorläufer (PAN und Pitch), nach Kabel (großes Kabel und kleines Kabel), nach Anwendung (Luftfahrt, Luft- und Raumfahrt und Verteidigung, Automobil, Windkraftanlagen, Sport und Freizeit, Baugewerbe und andere) und Länderprognose 2023–2030

Der US-Kohlenstofffasermarkt belief sich im Jahr 2022 auf 953,1 Millionen US-Dollar und soll im Prognosezeitraum mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 7,7 % wachsen.

Kohlefaser enthält 90 % oder mehr Kohlenstoff. Es wird aus PAN und Pech durch thermische Umwandlung hergestellt. Die Produkteigenschaften, darunter hohe Steifigkeit, geringere Wärmeausdehnung, höhere Zugfestigkeit und hervorragende chemische Beständigkeit, haben die Nachfrage mehrerer Branchen erhöht. Es wird erwartet, dass das Wachstum von Branchen wie Luft- und Raumfahrt und Verteidigung, Luftfahrt, Automobil, Windkraftanlagen, Sport und Freizeit sowie Baugewerbe, die eine größere Nachfrage nach dem Produkt haben, die Expansion des US-amerikanischen Carbonfasermarktes im Prognosezeitraum vorantreiben wird.

Der Rückgang der Verbundwerkstoffherstellung während der COVID-19-Pandemie führte zum Niedergang des Automobilsektors, der sich folglich auch auf die Kohlefaserindustrie auswirkte. Mit dem allmählichen Anstieg der Nachfrage nach Fahrzeugen im Zuge der Normalisierung der Transportaktivitäten im Jahr 2021 erreichte der Verbrauch von Faserprodukten in den USA jedoch seinen Höhepunkt

NEUESTE TRENDS

Herstellung nachhaltiger Produkte zur Schaffung eines Wettbewerbsvorteils

Mehrere Endverbrauchsindustrien konzentrieren sich auf die Verwendung nachhaltiger Rohstoffe zur Herstellung von Produkten, um den CO2-Ausstoß zu reduzieren und Umweltvorschriften einzuhalten. Die Herstellung kohlenstoffbasierter Fasern aus herkömmlichen Materialien führt zu erheblichen Kohlenstoffemissionen. Daher konzentrieren sich große Marktteilnehmer auf die Herstellung von Produkten aus alternativen nachhaltigen Rohstoffen, um den CO2-Ausstoß zu reduzieren. Forscher und Industriepartner beteiligen sich an Projekten zur Herstellung von Produkten aus Steinkohlenteer, einem Nebenprodukt der Stahlindustrie. Das entwickelte Produkt wird den Kohlenteerpechwert im Vergleich zum aktuellen Wert um das 5- bis 55-fache erhöhen. Das Produkt wäre für die Herstellung von Verbundwerkstoffen mit hoher Steifigkeit und geringem Gewicht geeignet.

Im Dezember 2020 arbeitete das Oak Ridge National Laboratory (ORNL) mit dem University of Kentucky Center for Applied Energy Research (CAER) an Projekten zusammen, die Kohle in Kohlefaser und Verbundwerkstoff mit einer Investition von rund 10 Millionen US-Dollar. Die Forschung wurde initiiert, um die größten Herausforderungen bei der Kohlebeschickung und -verarbeitung sowie der Produktherstellung zu untersuchen. Ziel dieser Entwicklung war es, die Produktion kostengünstiger Produkte zu steigern und das Wachstum des US-amerikanischen Carbonfasermarktes voranzutreiben.

ANTRIEBSFAKTOREN

Wachsende Produktnachfrage aus der Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie zur Ankurbelung des Marktwachstums

Kraftstoffeffizienz und Reisezeit sind wichtige Faktoren in der Luft- und Raumfahrtindustrie und die Haupttreiber für die steigende Nachfrage nach kohlenstoffbasierten Fasern. Zu den Hauptfaktoren, die die hohe Nachfrage nach dem Produkt in der Luft- und Raumfahrtindustrie antreiben, gehören das niedrige Gewicht-zu-Festigkeits-Verhältnis, die hohe Temperaturtoleranz, die hohe Steifigkeit und die hohe Zugfestigkeit des Produkts. Diese Vorteile ermöglichen eine höhere Treibstoffeffizienz der Flugzeuge. Das geringe Gewicht von Hubschraubern, Flugzeugen und Raumfähren hängt direkt damit zusammen, dass weniger Treibstoff benötigt wird, um in die Luft aufzusteigen. Darüber hinaus erfordern leichtere Flugzeuge weniger Reisezeit und mehr zurückgelegte Distanzen, was seltenere oder gar keine Tankstopps bedeutet. Dies führt zu einer erhöhten Produktnachfrage in der Luft- und Raumfahrtindustrie.

Die Industrie verwendet vorteilhafte Kohlefaserteile, wobei ein Großteil der Flugzeuge Verbundwerkstoff enthält Materialien zur Herstellung der Flügel, des Sitzrahmens, des Außenkörpers und des Hecks. Beispielsweise besteht der von Boeing hergestellte und verkaufte 787 Dreamliner aus rund 35 Tonnen Verbundwerkstoff, was ihn langlebig und leicht macht. Dies sorgt für zusätzliche Treibstoffeffizienz und eine bessere Aerodynamik, was weniger Wartung ermöglicht und Faserverbundflugzeuge rentabler macht. Dies führt zu einer hohen Nachfrage nach kohlenstoffbasierten Fasern aus der Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie und treibt das Marktwachstum voran.

EINHÄNGENDE FAKTOREN

Hohe Produktherstellungskosten schränken das Marktwachstum ein

Die Herstellungskosten des Produkts stehen in direktem Zusammenhang mit den Rohstoffkosten, aus denen es gewonnen wird. Rohstoffe, darunter PAN und Pech, verzeichneten in letzter Zeit einen deutlichen Preisanstieg. Darüber hinaus steigen die Kosten für die Produktherstellung für wichtige Anwendungen in mehreren Branchen, wie z. B. Luft- und Raumfahrt und Verteidigung, aufgrund des Bedarfs an hochwertigen Rohstoffen.

Bei den Pechpreisen kam es in letzter Zeit aufgrund der Preise für Rohstoffe wie Rohöl und Kohle zu erheblichen Schwankungen. Die durchschnittlichen Kosten für PAN-basierte Fasern, die in Anwendungen außerhalb der Luft- und Raumfahrt eingesetzt werden, betragen etwa 21,5 USD pro kg bei einer Umwandlungseffizienz von nur 50 %. Die hohen Preise erschweren es kleinen und inländischen Herstellern, sich auf dem Markt hervorzuheben, was das Marktwachstum behindert.

SEGMENTIERUNG

Durch Vorläuferanalyse

Basierend auf dem Vorläufer ist der Markt in PAN (Polyacrylnitril) und Pech unterteilt.

Das PAN-Segment hatte im Jahr 2022 einen führenden Anteil am US-Carbonfasermarkt und dürfte seine Dominanz im Prognosezeitraum beibehalten. Die Eigenschaften von PAN-basierten Produkten, einschließlich höherer Zugfestigkeit, hohem Modul und größerer Toleranz gegenüber höheren Temperaturen, haben zu einem Anstieg der Nachfrage aus mehreren Endverbrauchsindustrien geführt, darunter Automobil, Luft- und Raumfahrt und Verteidigung sowie Bauwesen. Darüber hinaus wird erwartet, dass die steigende Produktnachfrage von Windkraftanlagen sowie Sport- und Freizeitanwendungen das Marktwachstum deutlich vorantreiben wird.

Es wird erwartet, dass das Pitch-Segment bis zum Ende des Prognosezeitraums eine beträchtliche Wachstumsrate verzeichnen wird. Produkte auf Pechbasis haben einen niedrigen negativen Koeffizienten, einen niedrigen elektrischen Widerstand, einen hohen Modul und eine höhere Wärmeleitfähigkeit, was zu ihrer Nachfrage in der Sport- und Freizeitindustrie sowie in der Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie führt.

Durch Tow-Analyse

Basierend auf der Größe des Produkts wird der Markt in große und kleine Produkte unterteilt.

Das Kleinschleppsegment des Marktes hatte im Jahr 2022 den größten Anteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer relativ höheren CAGR wachsen. Kleine Tow-Fasern sind Rovings, die 24.000 oder weniger Filamente enthalten. Der höhere Modul und die höhere Festigkeit der kleinen Tow-Fasern ermöglichen ihre Anwendung in der Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie, was voraussichtlich die Produktakzeptanz im Prognosezeitraum vorantreiben wird.

Große Wergfasern enthalten 48.000 bis 320.000 Kohlenstofffilamente. Es wird erwartet, dass das Segment der großen Schleppseile im Prognosezeitraum erheblich wachsen wird. Das Wachstum ist auf die erhöhten Investitionen der Hersteller in die Produktion großer Tow-Fasern zurückzuführen.

Durch Anwendungsanalyse

Je nach Anwendung ist der Markt in Luftfahrt, Luft- und Raumfahrt und Verteidigung, Automobil, Windkraftanlagen, Sport und Freizeit, Bauwesen und andere unterteilt.

Das Segment Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigung hatte im Jahr 2022 den größten Marktanteil und wird seinen Spitzenanteil voraussichtlich auch im Prognosezeitraum behalten. Das Produkt wird in der Luft-, Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie häufig für Innenräume, Propeller/Rotoren, Triebwerksblätter, Halterungen, Großraumflügel und Einzelgangflügel verwendet. In der jüngsten Vergangenheit kam es aufgrund der technologischen Fortschritte in diesen Branchen zu einem erheblichen Wachstum der Produktnachfrage in der gesamten Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie, das sich im Prognosezeitraum voraussichtlich fortsetzen wird.

Produkteigenschaften wie hoher Modul, Zugfestigkeit, Temperaturtoleranz und Festigkeit-Gewichts-Verhältnis haben die Produktnachfrage in der Automobil-, Windkraftanlagen- sowie Sport- und Freizeitindustrie erhöht. Das Produkt wird bevorzugt für die Herstellung von Produkten verwendet, bei denen Energieeffizienz eine wichtige Rolle spielt. Es wird erwartet, dass sich dieser Trend im Prognosezeitraum fortsetzt und das Wachstum des US-Marktes ankurbelt.

WICHTIGSTE INDUSTRIEAKTEURE

Zu den wichtigsten Akteuren der Branche zählen etablierte und aufstrebende Marktteilnehmer. Zu den prominenten Marktteilnehmern zählen Hexcel Corporation, ZOLTEK Corporation, TORAY INDUSTRIES, INC., Solvay, HYOSUNG ADVANCED MATERIALS, Mitsubishi Chemical Carbon Fiber and Composites, Inc. und Teijin Limited. Die Mehrheit der Marktteilnehmer konzentriert sich auf die Erweiterung ihrer geografischen Reichweite durch den Abschluss von Partnerschaften oder die Übernahme regionaler Akteure. Darüber hinaus konzentrieren sich etablierte Marktteilnehmer auf die Verbesserung der Produktnachhaltigkeit.

LISTE DER WICHTIGSTEN UNTERNEHMEN IM PROFIL:

• Hexcel Corporation (USA)


• ZOLTEK Corporation (USA)


• Advanced Composites Inc. (USA)
  
• Mitsubishi Chemical Carbon Fiber and Composites, Inc. (USA)


• HYOSUNG ADVANCED MATERIALS (Südkorea)


• TORAY INDUSTRIES, INC. (Japan)


• Solvay (Belgien)


• Nippon Graphite Fiber Co., Ltd. (Japan)


• TEIJIN LIMITED (Japan)


• Formosa M Co., Ltd. (Südkorea)

WICHTIGSTE ENTWICKLUNGEN DER BRANCHE:

• Mai 2022 – Solvay hat sein SolvaLite-Portfolio erweitert und in die Xencor LFT-Produktionseinheit investiert, um Prepregs für Automobilkarosserieteile aufzunehmen. SolvaLite 714 Prepregs ist eine neue Generation von unidirektional gewebten Stoffen und Carbonfaser-Produktportfolios, die mit dem Epoxidharz SolvaLite 714 vorgetränkt sind.


• Juni 2021 – Zoltek Companies, Inc. hat die Produktionskapazität für Kohlefasern in seinem Werk in Guadalajara, Mexiko, erhöht. Die Anlage des Unternehmens würde 13.000 Tonnen Produkt produzieren, was dazu führen würde, dass die jährliche Gesamtproduktion der PX35-Faser 28.000 Tonnen erreichen würde. Der Schritt soll dem Unternehmen dabei helfen, seine Position als Marktführer zu stärken.

BERICHTSBEREICH

Eine infografische Darstellung von US-Carbonfasermarkt

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Der Studienbericht untersucht eingehend Schlüsselfaktoren wie führende Unternehmen, Anwendungen und Produkte. Darüber hinaus liefert es Markttrends und hebt bedeutende Fortschritte in der Branche hervor. Die Studie umfasst verschiedene Variablen, die in den letzten Jahren zum Marktwachstum beigetragen haben, sowie die oben aufgeführten Faktoren. Es untersucht die neuesten Marktdynamiken, Chancen und historischen Daten der Branche sowie Schätzungen zum Umsatzwachstum auf Länderebene.

Umfang und Segmentierung des Berichts