北科大菁英會-20160923 (2).ppt [相容模式]elite.ttd.com.tw/archives/20160923.pdf ·...

2016/9/29

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9/23/2016

科技運用與產業機會

碳纖維複合材料的

股票代號 : 45362013年10月9日上市

沈文振

沈文振學歷 / 台北科技大學(台北工專)化工科 103年度傑出校友現職 / 經歷 :･拓凱實業股份有限公司(集團) (台灣台中)･新凱複材科技有限公司 (中國廈門)･宇詮複材科技有限公司 (中國廈門)･新鴻洲精密科技有限公司 (中國廈門)新鴻洲精密科技有限公司 (中國廈門)･元富彩色貼紙有限公司 (中國廈門)･ Composite Solutions Corporation (美國西雅圖)･財團法人拓凱教育基金會董事長･財團法人台中世界貿易中心董事･財團法人國立自然科學博物館文教基金會董事･財團法人台灣閱讀文化基金會董事･財團法人張老師基金會中部地區輔導委員會委員･經濟部航空產業發展推動小組委員･台中市政府發展體育教育基金會董事台中市政府發展體育教育基金會董事･台中市政府市政顧問･台北科技大學產官學研菁英協會理事･台灣區複合材料工業同業公會副理事長･台灣區航太工業同業公會常務理事･台灣區航太公會第四、五屆理事長･第十三屆「中華民國青年創業楷模」

2Copyright © TOPKEY Excellence In Composites

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學習、成長、成果


企業社會責任


退休規劃—終身志工

拓凱的學習、成長與未來

投資開創期產業成長期產業再升級再創新

1980 ~ 1990 1991 ~ 2000 2011 ~ 2016 …

產業轉型期

2001 ~ 2010

•球拍樹脂配方的開發與生產

•預浸料設備與生產

•產業的垂直整合

•併購CSC

•投入熱固型航空複材研發

•生產Bike車架組

•自研航空基材

•元富投資

•新富投資

•上市掛牌交易

•投入熱塑型基材研發

•電子3C產品複材運用

網球拍腳踏車醫療汽車配件


• 1988投資海外生產基地 •安全帽Helmet投產

•宇詮投資

•新鴻洲設立產製VCM

•設立拓凱教育基金會

•生產GE醫療器材

•生產商務艙座椅

•投入汽車複材件的研製

•擴大熱塑型基材的航空運用

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拓凱集團營運據點

1980 1988 1995台灣 - 台中中國 - 廈門美國 - 西雅圖

1999 2000中國 - 廈門中國 - 廈門

拓凱實業股份有限公司新凱複材科技有限公司杏林園區 Composite Solutions Corporation

宇詮複材科技有限公司新鴻洲精密科技有限公司

2004 2007中國 - 廈門中國 - 廈門元富彩色貼紙有限公司新凱複材科技有限公司后溪園區


拓凱集團人力規模

其他45%

碩士以上6%

單位主要事業員工數

研發資源

274拓凱材料、航空

研究人力開發人力

11 33

研發資源

99

176

591

888

4,396新凱

宇詮

新鴻洲

元富

CSC

航空(內裝) 、醫療、運動休閒

安全

模具

水標

航空(結構)

88 239

18 35

12 41

1 2

4 9

員工總人數 : 6,424人，研發資源約佔7.7%

大學、專科49%總計 6,424 133 360

5.6%2.1%


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主要產品與產業多角化以複合材料為中心，六大產業在規模與技術上，都是世界領先。


年產能120-160萬支

世界上最大的OEM複材球拍供應商

40％的種子球員選擇的球拍

球拍 - 體育用品


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自行車類產品年產能30-40萬套車架組

七組專業團隊選用的競賽自行車

2014年環法及環西自行車賽冠軍


安全帽產品年產能130萬件的超高級完成品

1995年首次設計出碳纖維複材安全帽

全世界最輕的安全帽（950克）於2008年通過歐盟安全標準


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醫療用產品拓凱是高階複材醫療床板市場最主要的供應商

生產全球頂尖的複材斜板，MRI與CT所使用的醫療床板和配件

客戶群 : GE、西門子、飛利浦、Toshiba


航空組件 - 客艙內飾

商務艙與經濟艙

領先世界技術的複材飛機座椅製造商，經濟艙座椅椅背年產能達 20萬組以上

飛機椅背與內裝部件材料皆通過航太級耐燃測試

商務艙與經濟艙

LufthansaAir Berlin

United AirlineFly Dubai

TACATAM


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航空組件 - 客艙內飾

商務艙及經濟艙Singapore AirlineANA

JALCathay Pacificy


航空組件 - 飛機結構部件 Honda Jet HA-420


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航空組件 - 飛機結構部件直升機尾管結構組件MD900、MD600N、MD520N

包括:機尾管組件水平尾翼推進器/轉錐

主要結構由石墨纖維環氧樹脂蜂巢板所組成

機尾管件整組運送出貨可直接組裝

垂直尾翼 (MD900)推進器/轉錐


航空組件 - 飛機結構部件

黑鷹直升機拽力軸套硫化模具 / 工裝模具


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航空組件 - 飛機結構部件

S-92 (Sikorsky)排氣通風管石膏模具


品質保證 - 航空品保系統與證書

ISO9001/AS9100C/14001-KT NADCAP/AS9100B-CSCNADCAP/ISO9001/AS9100C-TK


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企業社會責任



化工產業總表

Copyright © TOPKEY Excellence In Composites 20

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化工產業總表


碳纖維製造流程PAN系高性能碳素纖維,其製造流程如下：

煉製裂解 NH3

碳纖維製造流程與科技價值

煉製裂解 NH3原油石腦油丙烯丙烯腈

(Propylene)(PP) (acrylonitrile)(AN)

聚合紡絲穩定化、碳化高溫燒成

PAN原絲碳素纖維

$0.9-1.2/Kg$0.3-0.5/Kg

$1.40-1.6/Kg


(PAN precursor) (Carbon Fiber)

產品原油 AN(遠東行情) PAN系碳纖維

價格 USD 44.54/桶(0.32USD/kg)

USD 1,391/公噸(1.39USD/kg)

USD15~250/KG

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科技價值


碳纖維簡介

半成品(原絲)暨成品(碳纖維)


PAN前驅體

(原絲)

碳纖維

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碳纖維簡介

六角形的碳纖維結構


碳纖維

純度、真圓度、Sizing

碳纖維簡介

碳纖維表面

碳纖維斷面碳纖維斷面碳纖維人類頭髮


7μm

350μm

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各式材料比較材料

項目

碳纖維複材CFRP

玻璃纖維複材GFRP

鋼

SS400

高張力鋼

NiCrMo

不銹鋼

SUS304

鋁

A2024鈦合金

密度(g/cc) 1 56 2 0 7 8 7 8 8 03 2 77 4 5密度(g/cc) 1.56 2.0 7.8 7.8 8.03 2.77 4.5

引張強度(MPa) (ksi)

2450(355)

1370(200)

400(58)

1470(215)

980(142)

422(61)

1080(157)

引張模數(GPa) (msi)

138(20)

39(6)

206(30)

206(30)

197(29)

74(11)

114(17)

比強度(106cm) 16.1 7.0 0.5 1.9 1.25 1.6 2.5

比強度係數 12.9 5.6 0.4 1.5 1 1.3 2.0

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比強度係數 12.9 5.6 0.4 1.5 1 1.3 2.0

比模數(108cm) 9.0 2.0 2.7 2.7 2.5 2.6 2.6

比模數係數 3.6 0.8 1.1 1.1 1 1.1 1.1

節能減碳趨勢，碳纖維複材 - 結構輕量化的最佳材料。

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碳纖維材料優越特性

導電佳

輕量化耐腐蝕

導電佳

輕量化耐腐蝕碳纖維材料輕量化

耐疲勞

高強度

尺寸安定

輕量化

耐疲勞

高強度

尺寸安定

1. 強度比鋼大2. 密度比鋁小（重量比鋁輕）3. 比不鏽鋼耐腐蝕4. 比耐熱鋼耐高溫5. 像銅一樣導電6. 幾乎不會變形（熱脹冷縮）

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優越的 + +

目前幾乎沒有其他材料同時擁有這麼多的優異性能

電學性能熱學性能力學性能


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航空·宇宙•人工衛星

•火箭

•直升機

•飛機

•內裝部件

•次結構部件

•主結構部件

汽車•跑車

•賽車

•超高級車

•高級車

•大眾車

•電動車

•燃料電池車

運動·休閒•高爾夫球桿

•釣魚竿

•球拍

•自行車

•球棒

•賽車用安全帽

•遊艇、獨木舟

環境·能源•燃料容器

•壓力容器

•燃料電池

•海底油田

•風力發電

醫療·照護•MRI、CT

•X光暗盒

•輪椅

•攜帶用斜板

•咬合器

•拐杖

•人工骨

其他產業•土木建築

•3C產品外框

•產業機械部件

•船舶

•機車

•列車部件

•電機部品•主結構部件 •燃料電池車

•內裝部件

•外殼部件

•車體結構材

•驅動裝置

•燃料容器

•遊艇、獨木舟

•滑雪板

•競賽用輪椅

•人工骨

•義肢

•行動輔助器

•電機部品

•電線電纜芯

•無人機


目前世界上約75%的碳纖維使用在工業用途上，該應用爾後會持續成長。

產業別趨勢及計畫

航空 1. 在現有的計畫下雖穩定發展，但目前並無大型計畫可刺激碳纖維市場發展。2 預計2025 2030年會有更換空巴A320及波音737的計畫屆時碳纖維可能

碳纖維市場趨勢

2. 預計2025-2030年會有更換空巴A320及波音737的計畫，屆時碳纖維可能會使用在機翼上。

汽車 1. 預期將成為碳纖維應用的主力。2. 汽車製造商在材料性能及成本許可的情況下將盡可能採用鋼、鋁及複合材。

壓力容器

應用於液化天然氣儲存及車隊運輸的碳纖維壓力容器可望帶動碳纖維的大幅度成長。容器成長

風力發電

碳纖維應用於風力發電的成長率雖低於整體碳纖維產業成長率，但美國國會通過為期5年的可再生能源稅收抵免預算計畫，可望帶動美國風力發電的成長。

資料來源:Composites World's Carbon Fiber 2015 conference 碳纖維市場展望資料


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產業 2015 2020 2024

消費性及休閒娛樂 14,830 16,740 18,620

航空 15 460 22 100 21 650

碳纖維供需趨勢

航空 15,460 22,100 21,650

工業 52,800 118,490 178,920

總需求量 83,090 157,330 219,190

宣告產能 143,595 180,600

預估實際產出量 93,171 129,965

預估2020年時碳纖維的需求將大於供應，該預估將刺激碳纖維製造商於2018-2019年之間擴產。


資料來源:Composites World's Carbon Fiber 2015 conference 碳纖維市場展望資料

碳纖維廠投資概況整體總產能(單位:噸/年)

Toray

•於美國南卡羅萊州增設原絲到燒結的高性能碳纖維生產設備,預計2017年完工.主要用於波音客機與貨機.•2015年於美國Zoltec墨西哥廠增設Large Tow碳纖維生產設備,

2012年:18,900

2016年:27,100

全球碳纖維廠投資擴廠大車拚

主要因應風力發電及汽車結構材用途之需求.•2015年看好汽車用途的需求,擴大國內廠建設.

0 6年: , 00

帝人(Toho Tenax)

•看好航空及汽車市場的需求量,於美國南卡羅萊納州興建碳纖維工廠.預計2018年投產.總產能可增加3成.•2014年開始在美國興建汽車部品用高機能碳纖維工廠,主要供應美國General Motors.2015年投產.•2013年美國田納西州Lockwood工廠不敵和中國新興企業的價格競爭,原料維持生產之外其他產品皆停產.德國和日本的受此影響產能減少2成.

2012年:13,900

2016年:11,500

2018年:14,500(預估)

三菱麗陽

•國內廠Large Tow碳纖維的產能從2,700噸提升至3,900噸,預計2017年投產.•美國碳纖維廠進行增產,預計今年內導入生產.•2015年因應汽車及飛機市場需求,提升國內產能,並於美國建設新廠.預計2018年完工.產能計畫提升5成.

2012年:10,100

2016年:13,100

2018年:16,650(預估)

資料來源:官網公告及日經新聞報導彙整


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全球碳纖維廠投資擴廠大車拚直到2015年的風力仍將是最大的工業應用，但汽車零部件有可能改變碳纖維複合材料產業。

．[000 tons]4

CAGR2008-’15

1102015-’20

4% 8%11% 7%

MarineOil & Gas

2014年~2020年成長3.26倍

45

24

11

9

8

84

3440

47

11% 7%10% 9%

12% 13%

8% 6%

23% 10%

14% 15%

Oil & GasOther Indust

press. Ves.

Cho. & Milled

Civil Eng.

Wind

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

21

3524

2523

2433

3534

36453

5

10

6

644

8

12

6

7

4

4419 2023

27

2020資料來源 : SGL Group market research

Automotive Parts 13% 41%


碳纖維產業未來展望碳纖維市場革命

(Ktons/year)

Full-scale expansion inautomobile application

成長3倍

Artificial Satellite

Star of manufactureof Torayca

Tennis racket andCarbon Golf Shaft Boom

Full-scale expansion inindustrial application

Boeing 787Airbus A380

產業應用

資料來源 : Toray Industries, Inc.

Selected for primarystructure of Boeing 777

Selected for primarystructure of Airbus A320 航空應用

運動產品應用


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Matrix(基材)Different Mechanism by Polymerization

Thermoplastic & Thermoset

Physical Melting Monomers and ChemicalP l

Solid

and Oligomers

Chemical

Reaction

Crosslink

Network

Polymer

Melt

B-stage


E i i Pl ti

2016 TOP-IHigh Temp

科技運用與產業機會—TP 基材

2005 TPU

2015 TOP-A66Optimum ImpregnationFST、HRR Certified 2015 TOP-U

For Special Insert I/F

1991 PA RIM

Engineering PlasticService Temp

Engineering Plastic

Service Temp 150℃ 2015 TOP-SHigh StiffnessFST and HRR Certified

2017 TOP-E

2015 TOP-CHigh Service Temp.

2014 TOP-A01

Homopolymer Copolymer

2003 PMMAService Temp90-150℃

MP Developing PlanningMP

Optimum Impregnation 2015 TOP-OHigh Impact


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材料適用於產品設計領域或最適應用(節能與環保的大未來)

目標應用

航太 •航太結構件/次結構件與內飾件

科技運用與產業機會—TP 基材

航太航太結構件/次結構件與內飾件

•航太支撐或拖架(TP/CFRTP)

汽車 •汽車高溫結構•汽車高衝擊部件結構•汽車內構及內飾件

3C及其它 •消費型電子結構，如筆電、平板、智慧型手機及VR •運動器材部件•運動器材部件•消費型商品耐衝擊結構•安全及護具部件


• 具任何厚度設計彈性

• 具各式纖維組配設計彈性

• 平衡結構及性價比設計應用

強化熱塑形纖維板件

Forged CF

TP材料的運用

• 表面層與結構層一次性製程

二次加工技術及幾何應用

• C and Z 自由塑性能力

Left to Right: GF/CF/Decoration Sheet

• 均厚型曲面


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二次特用技術及應用• 深抽幾何，強化薄殼結構

TP材料的運用

• 結合深抽及熔接技術，開發應用

“肋型”結構

• 無片膠三明治複材結構，一次性

熔接技術


拓凱新事業發展項目


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企業社會責任



企業社會責任--拓凱人文員工是拓凱的重要資產 :拓凱致力以多元化活動與學習，全方位提升每一位夥伴的素質，並豐富其生命。

定期舉行各類體育競賽與活動，藉由多元的社團參與，達到個人身心與工作家庭的完美平衡。

健康成長

拓凱總共有31個社團, 每年員工有超過七千人次參與各項社團活動。


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企業社會責任--國際賑災

2005年於印尼亞齊發放大米物資


企業社會責任--2015大台中企業志工日


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企業社會責任


退休規劃--終身志工

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