每年12月初，Composites World杂志均会撰写系列文章介绍当年复合材料在不同应用领域如航空航天、体育休闲、压力容器、可再生能源等的应用最新进展情况，并对新一年的发展进行展望。本文主要概述了2021年复合材料在汽车工业领域、航空航天领域及体育休闲领域的市场并对2022年进行了展望。
航空航天领域
2021年初全球开始了COVID-19疫苗的全球分发，这似乎已经拉开冠状病毒大流行结束的序幕。但是，一些其他不确定如疫苗抗性、COVID变体、全球疫苗分布不均等使得COVID-19撤退成一系列从城市到城市、州到州、地区到地区和国家到国家不同的高峰和低谷。所有这些加在一起表明，即使新冠病毒现在在总体上得到了更好的管理和控制，未来它对全球公共卫生仍将是一个无限期的挑战。
然而，疫苗的供应已经让许多人恢复了对航空旅行的信心。客运航空旅行在 2021 年春夏开始复苏，主要是休闲旅行。随着 2021 年夏中至夏末的 delta 变体的传播，商业交通受到了适度抑制。然而，随着这种变体的消退，越来越多的乘客返回，包括梦寐以求的商务旅客。事实上，在整个 2021 年，美国运输安全管理局 (TSA) 的旅客吞吐量数据显示旅客人数稳步增加。
航空航天行业分析师长期以来一直预测，由单通道 (SA) 和支线飞机服务的国内航线将首先从 COVID-19 萧条中恢复过来，然后在 12-24 个月后由双通道飞机服务的长途/国际航线逐渐恢复。这一预测似乎正在所有地区实现。这对空中客车 A320 和波音 737 等 SA 飞机来说是个好消息。事实证明，空中客车 A350 和波音 787 等大型 TA 飞机（这两种飞机都是世界上复合材料最密集的商用飞机）通常为国际旅客提供服务，但事实证明它们恢复服务的速度较慢。
航空航天分析师TealGroup Corp.在2021年8月的商业和国防航空航天评估中称，世界航空市场将持续走向单一通道飞机，这对供应商和喷气客机融资产生深远的影响。这种转变可能会对B787和A350计划产生何种影响尚待观察，但至少存在持续增长的TA飞机需求的不确定性。波音 747 和空客 A380 等大型 TA 已退出市场，787 和 A350 似乎是不错的替代品，但 COVID-19 带来的巨大变化已经动摇了人们对飞机使用的信心，传统的假设很难依赖。
无论TAs的长期命运如何，国际旅行都有望回归，并且需要大容量、长途飞机。TEAL集团的报告显示，在2021年底和2022年初，TA交付量略有上升（下图），到了2024年初交付量持平，然后到 2024 年和 2025 年略有增加。简言之，目前的TA库存加上稳定的新产量，预计足以满足需求。另一方面，SAs的交付量预计将在2023年超过2018年的峰值，并在2025年达到125架/月。
TEAL集团 2021 年飞机交付量预测
空客vs波音
在新冠疫情大流行期间，空客和波音在流感大流行前出现的波动状态一直持续，并且在某些方面变得更加不同。波音737 MAX在两次坠机后于流感大流行前停飞，并于2020年11月重新投入使用，这使得波音公司得以开始交付大量累积飞机的漫长过程。波音737是最赚钱的飞机，因此它的回归为公司提供了急需的现金。
然而，与此同时，在2020年末，复合材料密集型波音787被发现在某些机身筒体部分的零件之间存在垫片尺寸不当。机身和垫片由碳纤维复合材料制成；垫片是填补一个机身部分与另一个机身部分邻接的间隙所必需的。该垫片问题已得到纠正，但在评估该问题时，波音公司发现了一些内部机身蒙皮（也是复合材料）表面平整度的一个不相关问题。截至2021年10月下旬，波音公司仍在开发解决美国FAA监管机构扁平度问题的解决方案。
垫片问题和表面平整度问题都不被视为对飞机结构健康或性能的威胁，但在737飞机坠毁后，该公司和联邦航空局在谨慎方面犯了错误。因此，所有从位于美国南卡罗来纳州北查尔斯顿的总装线上生产出来的新787飞机仍然无法交付。COVID 导致对 787 的需求下降，使得此次交付暂停的时机不像其他方式那样具有影响力，但波音公司当然希望解决这个问题，并准备在需求恢复后尽快交付 787。
就空客而言，如果不扩大的话，它保持了与波音相比的巨大竞争优势。空客的飞机组合为其提供了满足任何航空公司需求的产品选择，从小型SA（150座A220）到长途TA（400座A350-1000）。介于两者之间的是空客最赚钱和最成功的飞机，单通道A320，现在包括A321XLR，这是一种可容纳244名乘客的远程（4700海里）单通道飞机。在2019年巴黎航空展上推出的A321XLR预计将于2023年投入使用。
复合材料密集型空客 A400M 军用运输机在 2019 年巴黎航展上展示
波音公司没有一架能与空客A321XLR竞争的飞机。在新冠疫情大流行之前，波音公司在图纸上画了一架名为NMA（新中型飞机）的新飞机，这是一架双通道、200-270座、4000-5000海里的飞机，可以在波音公司的737 MAX 10和787-8系列之间飞行。据推测，这样一架飞机将大量使用复合材料。然而，最终波音无法让市场相信 NMA 是必要的，而且该公司有大量资源致力于让 737 MAX 重新复飞。
波音面临的第三个挑战是777X，它是非常成功的777的继任者。777X是一款可容纳426名乘客、航程为7285海里的TA，2013年发布时意义重大，但由于TA市场的前景尚不明朗，波音将如何部署777X还有待观察。777X原本应该在2021得到认证，但发动机问题和疫情影响将其推迟到 2023 年。从复合材料的角度来看，777X是值得关注的，因为它具有航空航天行业最大的碳纤维复合材料机翼，跨度71.8米。机翼由波音公司在其位于华盛顿州埃弗雷特的复合材料机翼中心制造，并在直径8.5米、长37米的大型ASC工艺系统高压釜中固化。
复合材料在商用飞机上的应用前景
B787和A350中使用的复合材料占每架飞机的50%以上（按重量计），是复合材料在主要结构中应用的里程碑。然而，对这些飞机的需求不足抑制了对用于制造飞机的复合材料包括纤维、树脂、粘合剂等的需求。此外，由于航空航天复合材料的供应链相对较小，人们敏锐地感受到需求的这种变化。通过这种方式，这种疫情影响对服务于航空复合材料行业的材料供应商和制造商来说尤其具有挑战性。
尽管如此，即使在疫情流行之前，波音和空客就通过其供应链发出了关于下一代飞机——特别是下一代SA飞机——的材料和工艺（M&P）需求的强烈信号。假设两家公司都有可能在2025-2030年的某个时间宣布一架全新SA飞机。这两家飞机的新SA可能会以目前737或A320上未采用的方式使用复合材料。这将包括复合材料机翼、复合材料尾翼和复合材料机身。此外，两家公司都预测新SA的制造率为每月60-100。所有这些都意味着，用于制造787和A350结构的M&P（高压釜固化预浸料）可能不足以满足SA率要求。因此，整个航空供应链都在追求能够满足这些需求的高度自动化、高效、非高压釜（OOA）技术。
这场大流行可能推迟了新SA开发的时间，但它并没有改变空客或波音公司对清洁SA的基本M&P要求。特别是空中客车公司，已经向其供应商表明需要加速提高复合材料技术的成熟度，使其为高速飞机生产做好准备。航空航天工业充斥着高质量的材料，这些材料已经使用了几十年。飞机制造商很容易继续使用这些材料，除非其中许多材料需要高压釜固化。从高压釜中取出并使用液体树脂灌注、树脂传递模塑（RTM）、压缩模塑或热塑性复合材料需要对材料进行一定程度的鉴定，鉴定是一个耗时、昂贵的过程。然而，如果机身的最终回报是高效、经济的高质量结构，则可以也将追求资格认证。
这种努力在航空复合材料行业的一些项目中最为明显。最引人注目的项目是空客的明天之翼（WOT）项目，该项目由一级合作伙伴组成，旨在开发OOA复合材料M&P技术，用于制造SA尺寸飞机的机翼。在WOT的合作伙伴包括Spirit AeroSystems（灌注下机翼蒙皮， 美国堪萨斯州威奇托）、GKN Aerospace（英国雷迪奇，spar、ribs）、Daher（spar、ribs，法国巴黎）、FACC（襟翼，Ried im Innkreis , 奥地利）和空客本身（上机翼蒙皮）。空客公司于2021年9月22宣布组装了第一个WOT原型。总共将制造三个全尺寸原型机翼。第一个将用于了解系统集成，第二个将进行结构测试以与计算机模型进行比较，第三个将组装以测试扩大生产并与工业模型进行比较。
明日之翼计划的第一个全尺寸机翼原型
值得注意的是，WOT正在评估加强肋中的热塑性复合材料。这一点很重要，因为即使在787和A350中，肋骨也是铝的，向复合材料的转变将是一个重要的里程碑。两个一级航空航天制造商开发了用于肋骨制造的复合材料M&P。总部设在英国的GKN宇航公司使用Solvay复合材料公司的碳纤维/ PEKK UD带通过压缩成型工艺加工14个肋。总部位于法国的Daher使用类似的工艺开发了五个演示肋骨，选用了东丽先进复合材料的碳纤维/PAEK UD胶带。
Daher还使用真空袋（VBO）OOA热固性材料——美国HexcelM56 350°F固化OOA环氧树脂——为WOT制造了一个2米长的内翼梁结构，该材料包括Hexcel AS4碳纤维织物和IM7 碳纤维单向带。用于制造翼梁的制造过程是使用科里奥利复合材料（法国）系统的自动纤维铺放（AFP），该系统将材料应用于阳模。
为航空结构开发复合材料M&P的另一个值得注意的努力是Clean Sky 2，这是一个欧盟项目，针对使用复合材料和非复合材料的各种飞机零件和系统的技术。Clean Sky 2中著名的复合材料相关项目的目标是在机身结构中使用热塑性塑料、热塑性塑料焊接、机翼箱灌注、3D打印、热褶皱成型等。
即使航空航天行业专注于高速航空结构制造，一些飞机类型——公务机、通勤飞机——将以较低的产量制造，并可能从更有效地使用复合材料中获益。这是名为OPTICOMS的清洁天空项目的重点，该项目由以色列航空航天工业（IAI，Lod）牵头，包括科里奥利、Techni Modul Engineering（TME，法国）和Danobat（Elgoibar，西班牙）在内。OPTICOMS是一个由多个部分组成的项目，旨在进行一系列非常详细的权衡研究，以评估和确定最佳机翼设计、材料组合和OOA制造工艺，从而实现小批量全复合材料机翼箱的自动化制造。
氢动力飞机在路上
2020年6月，当法国耗资170亿美元的大流行救济计划与清洁天空2号（Clean Sky 2）发布的“氢动力航空”报告中的目标挂钩时，发展氢动力商用飞机的前景突然变得紧迫起来。法航还表示，到2024年，国内航班的二氧化碳排放量将减少一半。然后，在2020年7月，空客首席执行官Guillaume Faury在接受《航空周刊》（Aviation Week）采访时承诺在2035年前推出首款脱碳飞机EIS；他预测项目将于2027-28年启动，必要技术将于2025年成熟。
2020年9月，空中客车公司宣布启动其ZEROe计划，该计划由三种飞机概念组成，每种飞机均由氢气驱动：
涡轮风扇设计（120-200名乘客），航程超过2000海里，能够跨洲运行，由改进的燃气轮机发动机通过燃烧以氢气为动力，而不是喷气燃料。液氢将通过位于后压力隔板后面的储罐进行储存和分配。
涡轮螺旋桨设计（最多100名乘客），使用涡轮螺旋桨发动机代替涡扇发动机，并通过改进型燃气涡轮发动机中的氢燃烧提供动力，可行驶1000海里以上，是短途旅行的理想选择。
“混合翼身”设计（最多200名乘客）概念，其中机翼与飞机主体融合，范围与涡扇概念相似。超宽的机身为储氢和分配以及客舱布局提供了多种选择。
2021年4月，空中客车公司宣布其ASCEND项目来展示结合液氢和超导技术的电动或混合电力推进系统。该公司表示，空中客车子公司UpNext（德国奥托布伦）将建造一个地面演示器，目标是与传统技术相比，动力总成重量和电气损耗至少减少50%，同时效率提高5-6%。超导技术的使用带来的挑战是保持氢的液态需要低温。ASCEND演示车将配备一个动力系统，包括低温冷却系统、超导电机、低温冷却电机控制单元和超导配电系统，包括电缆和保护机构。
随着氢燃料推进技术的发展，一个最大问题是复合材料将在储存和输送氢气中扮演什么角色，无论氢气是气态还是液态。设计用于储存氢气的复合材料压力容器属于IV类，包括一个用碳纤维包裹的热塑性内衬。IV型碳纤维容器具有高强度和轻重量，但根据所用纤维的类型，其价格往往比金属替代品更高。碳纤维在冷冻罐中的应用更为有限，预计研发工作将集中在这一应用上。
Universal Hydrogen 使用氢燃料电池推进系统改装飞机
位于储氢领域最前沿的一家公司是Universal Hydrogen环球氢气公司（美国加利福尼亚州洛杉矶市），该公司正在开发用于商用飞机的干碳纤维包覆储氢模块。环球公司在7月份宣布，它已与冰岛航空集团、Air Nostrum 和 Ravn Alaska签署意向书（LOI），用氢燃料电池推进系统改装超过15架ATR 72和德哈维兰加拿大Dash 8区域涡轮螺旋桨发动机。10月，环球公司表示已获得资金，帮助其于2022年在美国华盛顿州摩西湖（Moses Lake）进行氢燃料电池动力总成在一架40多人的支线客机上的首次试飞。
城市空中交通
城市空中交通（UAM），有时被称为高级空中交通（AAM），正在不断发展和成熟。UAM飞机是小型2-6人旋翼飞机或电池供电的飞机，能够垂直起飞和着陆，可由驾驶员驾驶或自动驾驶，设计用于城际或城内运送乘客或货物，作为点对点空中出租车服务。UAM被定位为一种经济、方便、简单的方式，可以绕过交通堵塞，交通堵塞已成为在大城市区域内和周围行驶的标志。
目前有100多家公司致力于开发用于空中出租车或货运服务的UAM飞机，但只有少数公司获得足够的资金来生产飞行原型或示威者。他们包括但不限于：Archer（Calif.，美国）、 Beta Technologies（南伯灵顿，VT，美国），EHang（广州，中国）、Jobe航空公司（圣克鲁斯，Calif.，美国），现代（首尔，韩国）、Lilium （慕尼黑，德国）、Pipistrel（Ajdov，斯洛文尼亚）、Vertical Aerospace（布里斯托尔，英国）、Volocopter（德国）和Wisk（美国加利福尼亚州山景城）。
第一艘UAM飞机预计最快将于2023年在几个城市投入使用，随后将逐步扩展至2025-2026年。然而，到2025-2030年，UAM 的增长预计将大幅增加。就单位而言，该市场的规模尚未完全合理化，但一些分析师预测，到2035年，每年将有10000家。
虽然从技术上讲，这些数量可能不像汽车，但UAM预期类型的数量代表了航空航天复合材料行业前所未有的阶跃变化，在航空航天复合材料行业，即使是每年 1,000 套主要航空结构也被视为高数量。因此，复合材料行业预计将出现更高效、更一致、自动化、成本效益更高的航空结构制造的范式转换需求。复合材料制造业的这种“工业化”被认为是该行业全面成熟的必要条件，但由于缺乏强大的市场驱动力，使得其更具概念性而非现实性。然而，在UAM，复合材料行业现在有了一个承诺实现工业化的驱动力。
所有 UAM 飞机制造商都必须在其设计中使用复合材料，但鉴于每个制造商仍处于原型设计或演示阶段，M&P 专注于使用合格技术，包括手糊和高压釜固化。只要每年的数量达到数百，这就足够了。但随着市场的增长和年产量的增加，必须开发其他技术。OOA M&P，包括热塑性塑料，几乎肯定会为这个领域开发。
复合材料行业需要什么才能有效地为UAM服务？Misha Pollack曾担任Uber的车辆设计和结构负责人，现任科利尔研究公司（Collier Research）的创新总监。她在CAMX 2020演讲中表示，到2035年，UAM每年将需要多达4500吨的高模量高强度碳纤维，通过自动胶带和纤维铺设提高自动化程度，压缩和拉挤工艺的扩展使用、纤维增材制造的战略性使用、自动粘合和焊接、实时在线检测、少量或无浪费、低能耗材料的增加使用、回收材料的大量使用和可持续能源的应用，材料和工艺策略。Joby Aviation在其公告中也发表了类似的声明。
复合材料供应链显然正在关注UAM市场。在整个 2021 年，一些纤维、树脂和预浸料供应商已显着转向 UAM，特别是在商业航空航天需求因 COVID-19 而下降的情况下。UAM 有望在未来几年甚至几十年成为复合材料 M&P 创新和发展的主要驱动力。
汽车工业领域
复合材料（通常是连续碳纤维复合材料）常用于赛车和小批量、高端/豪华汽车。2021到2022年，细分市场的增长仍将继续。对于更具成本敏感性的中、高批量生产车型市场，复合材料也会继续稳步、递增增长，主要是通过连续玻璃纤维增强聚合物（GFRP）应用如钢板弹簧以及短切纤维模塑料实现，典型应用包括片状模塑料 (SMC) 车身面板和框架、块状模塑料 (BMC) 外壳和支撑结构以及用于保险杠框架、举升门和座椅结构的注塑热塑性塑料。
Marelli 开发的一种先进的片状压缩成型悬架 (ASMC) 悬架转向节
根据 Stratview Research 2019 年 11 月的一份报告，按体积大小，复合材料在汽车中的主要应用依次是引擎盖下部件、外部和内部结构。另一个不断增长的市场是悬架部件和驱动轴。除了钢板弹簧外，其他应用实例还包括：
用于Ram 1500半吨皮卡车的混合玻璃纤维复合材料/铝制上控制臂，由Stellantis（美国密歇根州奥本山）和一级供应商Iljin Group（韩国首尔）开发；
由福特汽车公司（美国）使用SMC和预浸料开发的后悬架转向节；
由Marelli（意大利）开发的先进SMC转向节；
Saint Jean Industries 圣约翰工业公司（法国）采用Hexcel公司预浸料生产的混合碳纤维/铝悬架转向节；
碳纤维/环氧树脂悬挂连接压力机由 Shape Machining Ltd.（英国）压制成型；
IFA Composite 生产的CFRP稳定杆（德国）；
由Williams Advanced Engineering（英国）开发的CFRP 叉臂在90秒钟内用再生碳纤维和RraceTRAK工艺成型；
拱形、多功能单向（UD）玻璃纤维/环氧树脂前轴“叶片”，集成了悬架、防振/噪音和防侧倾功能；
由Dynexa（德国）开发的CFRP输出轴。
2021年公布的最著名的悬挂结构之一是由Rassini（Piedras Negras，墨西哥）为MY2021福特F150皮卡车开发的碳纤维后悬架系统。Rassini使用树脂传递模塑（RTM）制造该高负载零件，采用了Hexion（美国俄亥俄州哥伦布市）EPIKOTE树脂TRAC 06150和EPIKURE固化剂TRAC 06150环氧树脂系统模塑玻璃纤维增强材料。根据Hexion的说法，EPIKOTE树脂TRAC 06720粘合剂对于织物稳定和自动预成型大型定向叠层织物至关重要，并且与快速固化树脂系统完全兼容。
福特汽车公司 2021 F-150 皮卡车型的 Rassini 后悬架系统
在外饰方面，超轻SMC继续在1.0克/立方厘米（g/cc）以下发展，碳纤维也在不断发展，意大利Polynt Composites公司、瑞士AOC公司和帝人汽车技术公司（原中国唐山CSP VICTALL） 在过去几年里都增加了新的 SMC 生产线，所有新增的SMC生产线都有能力生产碳纤维SMC。Polynt还在其产品中引入Polynt-RECarbon再生纤维SMC产品，以及分别具有UD和织物增强功能的UDCarbon和TXTCarbon化合物。这些产品的潜力可以从麦格纳国际（加拿大安大略省奥罗拉市）和福特汽车公司完成的前副车架开发项目中看出，该项目使用局部增强和共模短切碳纤维SMC，SMC贴片由碳纤维0°/90°无卷曲织物（NCF）制成。此SMC结构副车架必须承受较大的载荷，支撑发动机和底盘部件，包括转向机和固定车轮的下控制臂。虽然只是一个开发零件，但它使部件减少了82%，用两个模压复合材料组件和六个二次模压不锈钢插件替换了54个冲压钢零件，同时重量减少了34%。
电池外壳
复合材料在汽车领域的另一个重要推动因素是到2050年全球实现零排放，这将导致电动汽车（EV）的开发和生产增加。2020年9月，加利福尼亚州宣布，到2035年，将要求在该州销售的所有新乘用车和卡车实现零排放。与此同时，欧盟提出了2030个目标，将新车 CO2 排放量收紧到 2021 年以下的 50%水平，显著高于之前的 37.5%。BloombergNEF高级材料主管Julia Atwood在IACMI 2020年秋季成员会议上发言时表示，到2025年，电动汽车的平均价格预计将低于内燃机（ICE）汽车的平均价格。到2037年，全球电动汽车销量将超过ICE汽车，到2050年将达到5000万辆/年。
动力总成技术的范式转变在大规模上引入了对坚固蓄电池外壳系统的需求，该系统能够满足严格的机械和冲击要求，以及在发生蓄电池火灾时保护车辆乘员的防火、防烟和防毒性性能。此外，由于电池组给车辆增加了如此多的重量，因此还需要外壳来帮助减轻质量。由于所有这些原因，复合材料在电池外壳应用中证明是非常有利的，而这些结构，无论是在汽车、卡车、公共汽车还是其他车辆中，正逐渐成为复合材料用于地面运输的主要机会。
在2020和2021年间，多个材料供应商、汽车制造商和复合材料制造商宣布了电动车用电池外壳解决方案。例如，赢创EvoNK工业（埃森，德国）在2021年2月报告说，它正在领导一个合作伙伴联盟，并已经开发出一种更轻和更具成本效益的高电压电池外壳概念，用于使用玻璃纤维增强环氧树脂SMC的电子迁移解决方案。整体电池系统概念旨在为汽车行业提供一种更安全、更节能的金属或更昂贵的碳纤维增强塑料（CFRP）替代品。该财团包括赢创、设计专家Forward Engineering（德国慕尼黑）、电池技术专家LION Smart（德国加兴）、复合材料制造商Lorenz Kunsttofftechnik（德国沃伦霍斯特）以及工程服务和业务发展专家Vestaro（赢创和Forward Engineering的合资企业慕尼黑），以及MINTH（中国嘉兴市），这是一家全球电动汽车电池外壳和其他汽车结构制造商。该联盟开发的复合电池外壳概念可用于三种电池尺寸：65千瓦时（kWh）、85千瓦时和120千瓦时，用于各种车辆尺寸和等级。CW与赢创（Evonik）、维斯塔罗（Vestaro）的工程师进行了交谈，以了解更多关于该财团、环氧树脂SMC、外壳设计和财团的上市计划的信息。
电池外壳组装好，盖子打开
2020年，IDI Composites International（美国印第安纳州诺布尔斯维尔）推出了FLAMEVEX，这是一种新的纤维增强材料和树脂系列，专为电动汽车和新能源汽车（NEV）市场制造电池外壳系统而设计。FLAMEVEX系列产品包括短切玻璃纤维与不饱和聚酯（UPR）或不饱和聚酯与乙烯基酯的组合，已用于通过严格的中国标准GB/T 31467.3测试的电池组，FLAMEVEX为设计师提供了一种坚固、轻便且经济高效的替代方案，以取代传统上用于封装电动汽车和新能源汽车电池组的钢和铝材料。
在2021年8月，特种化学品公司朗盛Lanxess（科隆，德国）和韩国汽车零部件专家IFAC（汉城，一家专门从事汽车控制电缆、执行器、天线和电池组生产的公司）宣布共同开发电池外壳。它使用Lanxess的Durethan BKV30FN04，以满足严格的机械和化学性能要求。无卤、阻燃和玻璃纤维增强聚酰胺6（PA6）材料具有优化的阻燃和电气性能。Lanxess指出，该材料具有高度可加工性，能够集成外壳部件所需的复杂功能，从而减少零件数量，简化装配过程，减轻重量。该外壳已被采用系列生产的EV车型并由韩国OEM在2021推出。
许多复合材料电池外壳使用金属底座安装电池芯，顶部有复合材料盖。2020年末，帝人汽车技术公司（前身为美国密歇根州奥本山大陆结构塑料公司）和母公司日本帝人有限公司宣布开发全套多材料电池外壳，在下托盘和上盖中使用复合材料。“作为我们新先进技术中心（Auburn Hills）的初始项目之一，我们使用生产模具钢[P-20]设计和制造模具，然后我们开始制定不同的材料和独特的工艺，不仅提高模具，而且提高零件本身，”Hugh Foran说，帝人汽车科技有限公司执行董事。“我们一直在进行大量的测试。我们在日本的GH Craft进行了自己的碰撞测试，因此我们对不同的框架进行了评估，并对箱体设计进行了一些修改，包括添加更多的肋条以增加更多的结构。”
CSP 的多材料电池外壳演示器展示了该公司有能力生产电池外壳所需的所有组件
帝人还与供应商、以及电池供销商合作，将不同的预成型件和玻璃纤维材料添加到盒子中，以便能够测试整个外壳的热失控要求和负载下的评估。除电池外，外壳本身还包括至少三个结构部件：一个相对较薄的复合材料顶盖、一个较厚且更具结构的复合材料底托盘和一个金属梯形框架，以在盒子内部为电池提供额外的支撑。帝人还开发了一种吸能结构泡沫内部框架，可用于更高的碰撞防护。
同样在2020年底，TRB Lightweight Structures（Trb，Huntingdon，英国）宣布将在美国肯塔基州里士满为一家生产电动巴士的客户建立一个新的复合电池外壳制造业务。TRB与Toyota Tsusho America（美国纽约州纽约市）合资开发的高度自动化制造线使用碳纤维预浸线、自动切割和压缩成型，每11分钟生产一个外壳，每年生产多达40000个外壳。
碳纤维车轮
首批完全商业化用于汽车行业的碳纤维车轮是由Carbon Revolution （澳大利亚沃恩池塘）生产的，于2008年投放市场。2015年，Carbon Revolution为福特野马谢尔比GT350R引入了碳纤维车轮。然而，这些车轮每套15000美元，并不适合大批量车辆。从那时起，各种汽车复合材料制造商一直在寻求材料和工艺组合，以使碳纤维车轮能够在成本和性能上与锻造和铸造铝车轮竞争。
这一努力在2021继续进行。8月，Bucci Composites SpA（意大利法恩扎）宣布为英国汽车制造商Bentley的Bentayga SUV开发22英寸全碳纤维车轮。据说这是有史以来最大的全碳纤维车轮，它是通过高压RTM（HP-RTM）制造的，每个车轮可减轻6公斤的重量。Bucci Composites表示，更轻的车轮可以减少转动惯量，从而产生更大的加速度、更短的制动距离和更好的车辆操控性。Bucci车轮的价位不得而知，但考虑到客户，价格可能仍然相对较高。
适用于 Bentayga SUV 的 22 英寸全碳纤维轮毂
2021秋季，在美国德克萨斯州达拉斯举行的CAMX 2021贸易展，越野、赛车和售后市场汽车轮毂的设计和制造商Vision Wheel推出了一种新碳纤维车轮它是与IDI Composites International和复合材料编织专家A＆P Technology合作开发。Vision Wheel碳纤维车轮由IDI的Ultrium U660制造，Ultrium U660是一种碳纤维复合材料。轮辐由A&P提供的编织预制件制造。整个车轮都是通过压缩成型制造的。车轮的价格不得而知，但Vision Wheel的官员表示，他们的目标是：现有铝合金公司竞争。
Vision Composite Products 的 5.0 Coyote Mustang
上展示的碳纤维锻造轮毂
更高的容量、可持续性
尽管从内燃机ICE动力系统向电动汽车动力系统的长期转变已经开始，但ICE动力汽车的生产完全停止还需要十多年的时间。与此同时，汽车原始设备制造商继续寻找提高汽车效率的方法。复合材料在汽车市场的应用只有通过进入项目和平台才能实现。这意味着复合材料必须提供极具吸引力的成本方案，以促进汽车制造商放弃传统（以及更熟悉的）材料和工艺。正如本文前面所述，这是电池外壳采用复合材料的动态驱动。2021的各种公告表明OEM和供应链对复合材料应用前景很明朗。
例如，10月，英国政府资助了TUCANA、AOC AG（瑞士沙夫豪森）和Astar（西班牙比斯开）的研究项目宣布开发了一种基于Daron聚氨酯混合技术的新型SMC，该技术能够在工业规模上生产短切碳纤维模塑件，它具有环氧树脂CF-SMC的机械性能，并且易于成型加工。总之，CF-SMC支持开发具有低密度、电子涂层能力和低排放的结构汽车零件，同时保持复合材料的典型设计灵活性。它还将与Zoltek的低成本分束纤维结合使用。
同样在10月，Carbon Truck&Trailer GmbH（Carbon TT，Stade，Germany）宣布搭建了iPul拉挤系统，这是一种主要用于制造轻型CFRP型材系列产品，目前产品应用场景包括公共汽车、小型卡车和移动房屋等车辆的高负载部件。新的拉挤系统由Pultrex（英国KrassMaffi附属公司）根据要求量身定制，每年生产约70000辆汽车底盘的外形部件。
7月，CW报告了2019年款雪佛兰Silverado皮卡车混合热塑性复合材料/金属保险杠支架的设计和开发。与基准材料相比，这对注塑混合动力支架的质量使得每辆车减少了2.5千克。由于质量分解效应，更轻的保险杠拐角使保险杠安装支架以及其他部件的轨距减小，因此前保险杠系统的总质量比2016年推出的车型减少了7.3千克。
通用汽车 2019 年款雪佛兰 Silverado 皮卡（顶部）采用了复合材料的新结构应用：钢制保险杠后面的左右前侧。混合结构保险杠支架（下图）通过三螺栓/双平面机械紧固系统（见黄色轮廓）连接，以减少应力
4月，CW报告了Advanced Composites Products&Technology Inc.（美国加利福尼亚州亨廷顿比奇，ACPT）为开发新技术以加速汽车用碳纤维复合材料驱动轴的生产。ACPT表示，驱动轴产量增加的原因是需求增加，这是由于碳纤维驱动轴与金属驱动轴相比具有独特的混合能力，例如更高的扭矩能力、更高的转速能力、更好的可靠性、更轻的重量，由于在高冲击下容易分解成相对无害的碳纤维，降低了噪音、振动和不平顺性（NVH），从而提高了安全性。ACPT从Roth Composite Machinery （德国Steffenburg）开发了具有多个卷绕机架的双轴自动纤维卷绕系统；并且不是固定安装的自动化系统，而是由Globe Machine Manufacturing Co.（美国华盛顿州塔科马市）设计的半自动心轴处理系统。
体育休闲领域
2022年体育休闲用复合材料市场展望
数十年来，从钓鱼杆、曲棍球棍到休闲车（RV）和自行车，许多类型的运动器材都受益于复合材料的轻质和高性能。预计复合材料在运动器材中的应用也将继续增长。
根据市场研究公司Lucintel于2020年6月发布的体育用品市场报告，预计到2023年，全球体育用品用复合材料的市场规模将达到5.79亿美元，预计2018年至2023年的复合年增长率将达到3.2%。包括冲浪板、滑雪板和滑雪板、自行车、球拍、高尔夫球杆、曲棍球棒和钓鱼杆等系列产品中都孕育了复合材料的发展机遇。在预测期内，碳纤维增强聚合物（CFRP）复合材料仍将是最大的细分市场，玻璃纤维复合材料也将经历适度增长。Lucintel预测，在这段时间内，滑雪板和滑雪板仍将是销量最大的应用，而高尔夫器材的规模最大，在预测期内，钓鱼竿的增长幅度最大。
除了复合材料体育用品市场的支柱之外，新材料的开发也将带来创新从而满足日益增长的精英体育器材对高性能的需求，例如NAWA的碳纳米管（CNT）增强复合材料，用于提高赛车车轮或飞机的性能，日本帝人推出的碳纤维中间材料，专门用于提高网球拍等运动设备的质量标准。另外成立于2020年的一家澳大利亚创业公司JUC Surf用回收的碳纤维制造废料制造复合材料冲浪板。
在航空运动领域，宝马集团子品牌BMW i于2020年11月推出了其首款电动人体翼服，该翼服采用13英寸碳纤维复合材料叶轮。在水上运动方面，Cobra International因其可持续发展的技术和产品（如CocoMat椰子纤维技术和生物基冲浪板）而闻名，该公司以轻质、高性能、高科技的滑板进入了电动冲浪板市场。
自行车仍然是复合材料使用的最引人注目的市场。在诸多因素的推动下，包括2020年新冠肺炎导致的停工期间，户外运动的普及率激增，自行车需求增加。根据几份报告，高端碳纤维车架的市场增长率也超过了13%，预计这一趋势将持续下去。
2019年，美国Arevo公司在德国弗里德里希沙芬的2019欧洲自行车展上推出了世界上第一款3D打印碳纤维一体式生产自行车车架。2020年，该公司推出了直接面向消费者的硅谷自行车品牌Superstrata，据说这是世界上第一款采用耐冲击一体式碳纤维框架的量身订做3D打印自行车。继这些成功之后，Arevo于2021年5月首次推出Scotsman，这是一个新的电动踏板车品牌，其旗舰产品是定制3D打印、碳纤维/热塑性复合材料电动踏板车。
多年来，复合材料还被用于特种、高性能运动鞋和头盔等防护设备。特别是在过去一年中，许多公司报告了这一领域的新创新和新产品。例如，美国初创公司Carbitex Inc.开发出一种柔性热塑性碳纤维板技术并获得专利，该技术被用作运动鞋和越野鞋的小腿或其他部件，以及运动头盔、护肩和医疗支具应用中的其他部件。德国Covestro AG公开了几项合作，使用其碳纤维增强热塑性Maezio材料增强跑鞋、篮球鞋等的组件。2021年9月，意大利Salewa推出了一款新型轻质登山靴，采用碳纤维/热塑性复合材料框架，鞋头采用Xenia materials（意大利穆索兰特）的材料。2021年10月，意大利CRP Technology宣布其Windform SP碳纤维填充材料用于外底、中底和特殊Pleko履带钉的罗纹。
除了鞋子，复合材料还被用于生产更坚固、更耐冲击的头盔，用于体育活动。最近的发展包括新加坡南洋理工大学（NTU）机械和航空航天工程学院的一组研究人员与法国特种材料公司Arkema合作设计的一种成本效益高的复合材料密集型头盔。美国Helicoid Industries Inc.也在研究和测试一种受仿生设计启发的更轻、更耐冲击的防护头盔。
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