تُستخدم المواد المركبة تجاريًا منذ أكثر من 50 عامًا. في المراحل الأولى من تسويقها، اقتصر استخدامها على التطبيقات المتطورة، مثل صناعات الطيران والدفاع. ومع استمرار تطور التكنولوجيا، بدأت المواد المركبة بالانتشار في قطاعات صناعية مختلفة، كالمعدات الرياضية، والطيران المدني، والسيارات، والصناعات البحرية، والهندسة المدنية، والبناء. وقد انخفضت تكلفة المواد المركبة (المواد الخام والتصنيع) بشكل ملحوظ مقارنةً بالسنوات السابقة، مما أتاح استخدامها على نطاق واسع في عدد متزايد من الصناعات.
المادة المركبة عبارة عن مزيج من الألياف والراتنج بنسب محددة. بينما تحدد مصفوفة الراتنج الشكل النهائي للمادة المركبة، تعمل الألياف كعناصر تقوية لزيادة صلابة الجزء المركب. وتختلف نسبة الراتنج إلى الألياف تبعًا لقوة وصلابة الجزء المطلوب من قبل مُصنِّع المعدات الأصلية (OEM) أو مُورِّد المعدات الأصلية (Tier 1).
يتطلب الهيكل الأساسي الحامل للأحمال نسبة أعلى من الألياف مقارنةً بمصفوفة الراتنج، بينما لا يتطلب الهيكل الثانوي سوى ربع كمية الألياف الموجودة في مصفوفة الراتنج. وينطبق هذا على معظم الصناعات، وتعتمد نسبة الراتنج إلى الألياف على طريقة التصنيع.
أصبحت صناعة اليخوت البحرية القوة الدافعة الرئيسية في الاستهلاك العالمي للمواد المركبة، بما في ذلك مواد اللب الرغوي. ومع ذلك، فقد شهدت هذه الصناعة تراجعًا، مع تباطؤ بناء السفن وارتفاع المخزونات. قد يُعزى هذا الانخفاض في الطلب إلى حذر المستهلكين، وتراجع قدرتهم الشرائية، وإعادة توجيه الموارد المحدودة نحو أنشطة تجارية أساسية أكثر ربحية. كما تعمل أحواض بناء السفن على إعادة هيكلة منتجاتها واستراتيجياتها التجارية للحد من الخسائر. خلال هذه الفترة، اضطرت العديد من أحواض بناء السفن الصغيرة إلى الانسحاب أو الاستحواذ عليها بسبب فقدان رأس المال العامل، وعجزها عن مواصلة أعمالها بشكل طبيعي. وتأثرت صناعة اليخوت الكبيرة (أكثر من 35 قدمًا) سلبًا، بينما أصبحت القوارب الصغيرة (أقل من 24 قدمًا) محور التركيز في التصنيع.
لماذا المواد المركبة؟
تُوفر المواد المركبة مزايا عديدة مقارنةً بالمعادن والمواد التقليدية الأخرى، كالخشب، في صناعة القوارب. فمقارنةً بالمعادن كالفولاذ والألومنيوم، تُقلل المواد المركبة الوزن الإجمالي للقطعة بنسبة تتراوح بين 30 و40 بالمئة. ويُؤدي هذا الانخفاض في الوزن إلى فوائد ثانوية جمة، مثل انخفاض تكاليف التشغيل، وتقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري، وزيادة كفاءة استهلاك الوقود. كما يُساهم استخدام المواد المركبة في تقليل الوزن بشكل أكبر من خلال الاستغناء عن أدوات التثبيت عبر دمج المكونات.
توفر المواد المركبة لصانعي القوارب حرية تصميم أكبر، مما يتيح لهم ابتكار أجزاء ذات أشكال معقدة. إضافةً إلى ذلك، تتميز مكونات المواد المركبة بتكاليف دورة حياة أقل بكثير مقارنةً بالمواد المنافسة، وذلك لانخفاض تكاليف صيانتها وتركيبها وتجميعها، نظرًا لمقاومتها للتآكل ومتانتها. فلا عجب إذن أن تحظى المواد المركبة بقبول متزايد بين مصنعي القوارب وموردي الدرجة الأولى.
المواد المركبة البحرية
على الرغم من أوجه القصور في المواد المركبة، لا تزال العديد من أحواض بناء السفن وموردي المستوى الأول مقتنعين بأنه سيتم استخدام المزيد من المواد المركبة في اليخوت البحرية.
بينما يُتوقع أن تستخدم القوارب الأكبر حجماً مواد مركبة أكثر تطوراً مثل البلاستيك المقوى بألياف الكربون (CFRP)، ستكون القوارب الأصغر حجماً المحرك الرئيسي للطلب الإجمالي على المواد المركبة البحرية. على سبيل المثال، في العديد من اليخوت والقطامرات الجديدة، تُستخدم مواد مركبة متطورة، مثل ألياف الكربون/الإيبوكسي ورغوة البولي يوريثان، لصنع الهياكل، والعوارض، والأسطح، والعوارض الخلفية، والأشرعة، والحواجز، والأعمدة، والصواري. لكن هذه اليخوت الفاخرة أو القطامرات لا تشكل سوى جزء صغير من إجمالي الطلب على القوارب.
على الرغم من أوجه القصور في المواد المركبة، لا تزال العديد من أحواض بناء السفن وموردي المستوى الأول مقتنعين بأنه سيتم استخدام المزيد من المواد المركبة في اليخوت البحرية.
بينما يُتوقع أن تستخدم القوارب الأكبر حجماً مواد مركبة أكثر تطوراً مثل البلاستيك المقوى بألياف الكربون (CFRP)، ستكون القوارب الأصغر حجماً المحرك الرئيسي للطلب الإجمالي على المواد المركبة البحرية. على سبيل المثال، في العديد من اليخوت والقطامرات الجديدة، تُستخدم مواد مركبة متطورة، مثل ألياف الكربون/الإيبوكسي ورغوة البولي يوريثان، لصنع الهياكل، والعوارض، والأسطح، والعوارض الخلفية، والأشرعة، والحواجز، والأعمدة، والصواري. لكن هذه اليخوت الفاخرة أو القطامرات لا تشكل سوى جزء صغير من إجمالي الطلب على القوارب.
يشمل الطلب الإجمالي على القوارب القوارب الآلية (الداخلية والخارجية وذات الدفع الخلفي)، والقوارب النفاثة، والمركبات المائية الخاصة، والقوارب الشراعية (اليخوت).
ستشهد أسعار المواد المركبة ارتفاعًا تدريجيًا، حيث سترتفع أسعار الألياف الزجاجية والراتنجات المتصلبة حراريًا والراتنجات الحرارية مع ارتفاع أسعار النفط الخام وتكاليف المدخلات الأخرى. مع ذلك، من المتوقع انخفاض أسعار ألياف الكربون في المستقبل القريب نتيجةً لزيادة الطاقة الإنتاجية وتطوير مواد أولية بديلة. لكن تأثير ذلك الإجمالي على أسعار المواد المركبة البحرية لن يكون كبيرًا، إذ لا تمثل المواد البلاستيكية المقواة بألياف الكربون سوى نسبة ضئيلة من الطلب على المواد المركبة البحرية.
من جهة أخرى، لا تزال الألياف الزجاجية هي المادة الليفية الرئيسية المستخدمة في صناعة المركبات البحرية، بينما تُعدّ البوليسترات غير المشبعة وإسترات الفينيل المواد البوليمرية الرئيسية. وسيستمر كلوريد البولي فينيل (PVC) في الاستحواذ على حصة كبيرة من سوق لب الرغوة.
تشير الإحصائيات إلى أن المواد المركبة المقواة بالألياف الزجاجية (GFRP) تستحوذ على أكثر من 80% من إجمالي الطلب على المواد المركبة البحرية، بينما تمثل مواد اللب الرغوي 15%. أما النسبة المتبقية فهي من البلاستيك المقوى بألياف الكربون، والذي يُستخدم بشكل رئيسي في القوارب الكبيرة والتطبيقات الحساسة للصدمات في أسواق متخصصة.
يشهد سوق المواد المركبة البحرية المتنامي اتجاهاً متزايداً نحو استخدام مواد وتقنيات جديدة. وقد انطلق موردو هذه المواد في رحلة ابتكار، حيث قدموا راتنجات حيوية جديدة، وأليافاً طبيعية، وبوليسترات منخفضة الانبعاثات، ومواد ما قبل التشريب منخفضة الضغط، ولباً، ومواد من الألياف الزجاجية المنسوجة. ويهدف هذا التوجه إلى تعزيز قابلية إعادة التدوير والتجديد، وتقليل محتوى الستايرين، وتحسين سهولة التصنيع وجودة السطح.
تاريخ النشر: 5 مايو 2022
