مواد فلزی اقتصادی در ارتفاع کم: کاربرد و تحلیل صنعت آلومینیوم

در ارتفاع پایین ۳۰۰ متری از سطح زمین، یک انقلاب صنعتی که توسط بازی بین فلز و گرانش آغاز شده است، در حال تغییر شکل تصور بشر از آسمان است. از غرش موتورها در پارک صنعتی پهپاد شنژن گرفته تا اولین پرواز آزمایشی سرنشین‌دار در پایگاه آزمایش eVTOL در هفی، آلومینیوم با ژن‌های دوگانه سبکی و استحکام بالا، به یکی از ارکان اصلی این تحول تبدیل شده است. این فلز نه تنها از ساختار فیزیکی هواپیما پشتیبانی می‌کند، بلکه چشم‌اندازهای آینده بازار تریلیون دلاری را نیز در خود جای داده است.

نفوذ کامل مواد آلومینیومی در صحنه
از اجزای سازه‌ای تا سیستم‌های انرژی

در زمینه اقتصاد ارتفاع پایین، کاربرد آلومینیوم مدت‌هاست که از درک سنتی فراتر رفته است. به عنوان مثال، مدل EH216-S از EH.US، بدنه اصلی آن از آلیاژ آلومینیوم هوانوردی 2024-T3 ساخته شده است که دارای مقاومت کششی 470 مگاپاسکال است، اما 60٪ سبک‌تر از فولاد است و به طور کامل تضاد بین ظرفیت بار و استقامت را متعادل می‌کند. پوسته کابین قدرت پهپادهای کشاورزی سری "چرخ باد و آتش" DJI از ... ساخته شده است.6061-T6آلیاژ آلومینیوم است و راندمان اتلاف حرارت موتور از طریق فناوری قالب‌گیری اکستروژن دقیق 30٪ بهبود یافته است. یک کاربرد پیشرفته‌تر در سیستم انرژی پدیدار شده است - نینگده تایمز (300750) "ذخیره‌سازی باتری یکپارچه مبتنی بر آلومینیوم" را توسعه داده است که ...آلیاژ آلومینیوم ۵۰۸۳با ماژول‌های باتری حالت جامد برای افزایش چگالی انرژی به ۴۰۰ وات ساعت بر کیلوگرم. این فناوری روی مدل V2000 شرکت Fengfei Aviation اعمال شده است. 

نوآوری در آزمایشگاه نیز به همان اندازه قابل توجه است. در نوامبر 2024، موسسه تحقیقاتی COMAC پکن و دانشگاه پلی‌تکنیک شمال غربی به طور مشترک آلیاژ جدید آلومینیوم لیتیوم C919A Li را منتشر کردند که چگالی آن 5٪ کمتر از آلیاژهای آلومینیوم سنتی و عمر خستگی آن سه برابر بیشتر است. قرار است در سال 2026 به تولید انبوه تیر بال اصلی پهپادهای لجستیکی برسد. تجهیزات چاپ سه بعدی لیزر پودری آلیاژ آلومینیوم Platinum Technology (688333) وزن نوع خاصی از براکت سروو پهپاد را از 1.2 کیلوگرم به 0.8 کیلوگرم کاهش داده و نرخ صلاحیت قطعه از 75٪ به 92٪ افزایش یافته است. این فناوری باعث می‌شود طراحی بهینه‌سازی توپولوژی دیگر فقط یک بحث روی کاغذ نباشد.

سیاست، تشدید صنعتی را تسریع کرد

تزریقات قلبی با کاربرد آلومینیوم

«طرح اقدام برای توسعه اقتصاد ارتفاع پایین (2024-2026)» که در دسامبر 2024 صادر شد، به وضوح ایجاب می‌کند که «نرخ تضمین مستقل آلیاژ آلومینیوم هوانوردی باید تا سال 2025 از 90 درصد فراتر رود» و یارانه‌های ویژه باید در 15 شهر آزمایشی برقرار شود. استان آنهویی با کاهش 50 درصدی مالیات بر ارزش افزوده شرکت‌های فرآوری عمیق آلیاژ آلومینیوم در منطقه نمایش اقتصادی ارتفاع پایین هفی و ایجاد یک صندوق صنعتی 20 میلیارد یوانی برای تمرکز بر حمایت از تحول خطوط تولید آلومینیوم هوانوردی برای شرکت‌هایی مانند اتوبوس آنکای (000868) در پاسخگویی به این نیاز پیشگام شده است. شنژن بیشتر بر نوآوری‌های تکنولوژیکی تمرکز دارد و یارانه‌ای معادل 150 یوان به ازای هر کیلوگرم به تولیدکنندگان eVTOL که از قطعات آلومینیومی چاپ سه‌بعدی تولید داخل استفاده می‌کنند، ارائه می‌دهد که مستقیماً باعث افزایش 210 درصدی سالانه سفارشات برای فناوری پلاتین در سه ماهه اول سال 2025 می‌شود.

آینده قطعی بازار تریلیون دلاری

منحنی هزینه بازسازی تکرار فنی 

طبق داده‌های انجمن بین‌المللی آلومینیوم (IAI)، تقاضای جهانی برای آلومینیوم هوانوردی تجاری در سال ۲۰۲۴ به ۵.۸ میلیون تن خواهد رسید که نسبت به سال گذشته ۳۰ درصد افزایش یافته و سهم بازار چین به ۴۰ درصد افزایش می‌یابد. موسسه فناوری پیشرفته GGII با تمرکز بر زیربخش‌های اقتصاد ارتفاع پایین، محاسبه کرده است که مصرف مواد آلومینیومی در اقتصاد ارتفاع پایین در سال ۲۰۲۴ به ۸۷۰۰۰۰ تن با اندازه بازار ۲۳.۵ میلیارد یوان خواهد رسید. انتظار می‌رود تا سال ۲۰۲۵ از ۱.۲۵ میلیون تن فراتر رود که مربوط به اندازه بازار ۳۲ میلیارد یوان و نرخ رشد مرکب سالانه بیش از ۳۶ درصد است. تمایز ساختاری قابل توجه است، به طوری که پهپادهای لجستیک ۴۵ درصد از پروفیل‌های آلومینیومی اکسترود شده سری ۶ را مصرف می‌کنند، در حالی که eVTOL های سرنشین‌دار تحت سلطه آلیاژهای آلومینیومی سری ۷ رده بالا (۳۰ درصد) هستند و سهم باقی مانده بین تجهیزات ویژه مانند پهپادهای تشخیص هواشناسی تقسیم می‌شود.

تکرار فناوری، منحنی هزینه را تغییر می‌دهد. آلیاژ آلومینیوم 7B50 که به طور مشترک توسط "اتحاد سبک" به رهبری COMAC و Yunhai Metal توسعه یافته است، با افزودن مقادیر کمی از عنصر اسکاندیم، ضخامت قطعات دیواره نازک را از 1.2 میلی‌متر به 0.8 میلی‌متر بدون از دست دادن استحکام کاهش می‌دهد. این فناوری می‌تواند وزن یک پهپاد لجستیکی را 8 کیلوگرم کاهش دهد. بر اساس تولید پیش‌بینی‌شده 100000 تا سال 2025، این به تنهایی می‌تواند 800 تن مواد آلومینیومی را صرفه‌جویی کند. نکته قابل توجه‌تر، نوآوری مشترک بین مواد و انرژی است: جدیدترین فناوری اتصال "باتری حالت جامد آلومینیومی" CATL، محفظه‌های باتری و اجزای سازه‌ای را با هم ترکیب می‌کند و فضای بار eVTOL را 20٪ افزایش می‌دهد. این پیشرفت ممکن است باعث ایجاد یک بازار میلیارد دلاری کاربردهای کاربردی آلومینیوم شود. 

وقتی دریچه‌های اقتصاد در ارتفاع پایین توسط سیاست‌ها و فناوری باز می‌شوند، آلومینیوم دیگر فقط یک ماده خام صنعتی سرد نیست، بلکه به معیاری برای ارتقاء صنعتی تبدیل شده است. از ترکیب مجدد اتمی در آزمایشگاه گرفته تا پرس هوشمند در خط تولید و مسیر پرواز بر فراز آسمان، هر گرم از «کاهش وزن» آلومینیوم، آینده‌ای خیال‌انگیزتر را رقم می‌زند.