المواد المعدنية الاقتصادية منخفضة الارتفاع: تطبيق وتحليل صناعة الألومنيوم

على ارتفاع منخفض يبلغ 300 متر فوق سطح الأرض، تُعيد ثورة صناعية، ناجمة عن صراع المعدن والجاذبية، تشكيل تصورات البشر عن السماء. من هدير المحركات في مجمع صناعة الطائرات بدون طيار في شنتشن إلى أول رحلة تجريبية مأهولة في قاعدة اختبار eVTOL في هيفي، أصبح الألومنيوم، بخصائصه المزدوجة المتمثلة في خفة الوزن والمتانة العالية، عنصرًا أساسيًا في هذا التحول. فهو لا يدعم الهيكل المادي للطائرة فحسب، بل يحمل أيضًا آفاقًا مستقبلية لسوق تبلغ قيمته تريليون دولار.

اختراق المشهد الكامل للمواد الألومنيوم
من المكونات الهيكلية إلى أنظمة الطاقة

في مجال الطيران الاقتصادي على ارتفاعات منخفضة، تجاوز استخدام الألومنيوم المفاهيم التقليدية منذ زمن طويل. على سبيل المثال، صُنع هيكل طائرة EH216-S من EH.US من سبيكة ألومنيوم 2024-T3 للطيران، بقوة شد تبلغ 470 ميجا باسكال، لكنها أخف وزنًا بنسبة 60% من الفولاذ، مما يُحقق توازنًا مثاليًا بين سعة التحميل والقدرة على التحمل. صُنع هيكل كابينة الطاقة لطائرات DJI الزراعية بدون طيار من سلسلة "Wind and Fire Wheel".6061-T6سبائك الألومنيوم، وقد حُسِّنت كفاءة تبديد حرارة المحرك بنسبة 30% بفضل تقنية التشكيل بالبثق الدقيق. وقد ظهر تطبيقٌ أكثر تطورًا في نظام الطاقة - فقد طورت صحيفة نينغده تايمز (300750) "وحدة تخزين بطاريات متكاملة من الألومنيوم"، والتي تدمج...سبائك الألومنيوم 5083مع وحدات بطاريات الحالة الصلبة لزيادة كثافة الطاقة إلى 400 واط/كجم. وقد طُبِّق هذا على طراز V2000 من شركة Fengfei Aviation. 

الابتكار في المختبر جدير بالملاحظة. في نوفمبر 2024، أطلق معهد كوماك بكين للأبحاث وجامعة نورث وسترن بوليتكنيك سبيكة ليثيوم جديدة من الألومنيوم C919A Li، تتميز بكثافة أقل بنسبة 5% من سبائك الألومنيوم التقليدية وعمر تعب أطول بثلاث مرات. ومن المقرر أن تدخل حيز الإنتاج الضخم لشعاع الجناح الرئيسي للطائرات اللوجستية بدون طيار في عام 2026. وقد خفّضت معدات الطباعة ثلاثية الأبعاد بالليزر لمسحوق سبائك الألومنيوم من شركة بلاتينيوم تكنولوجي (688333) وزن نوع معين من حاملات سيرفو الطائرات بدون طيار من 1.2 كجم إلى 0.8 كجم، وارتفع معدل تأهيل القطع من 75% إلى 92%. بفضل هذه التقنية، لم يعد تصميم تحسين الطوبولوجيا مجرد حديث ورقي.

الرنين الصناعي المحفز بالسياسة

تطبيق الألومنيوم يحقن القلب

تنص "خطة العمل لتطوير اقتصاد الطيران المنخفض (2024-2026)" الصادرة في ديسمبر 2024 بوضوح على أن "يتجاوز معدل الضمان الذاتي لسبائك الألومنيوم المستخدمة في صناعة الطيران 90% بحلول عام 2025"، ويجب إنشاء إعانات خاصة في 15 مدينة تجريبية. وقد اتخذت مقاطعة آنهوي زمام المبادرة في الاستجابة من خلال خفض ضريبة القيمة المضافة على شركات المعالجة العميقة لسبائك الألومنيوم في منطقة هيفي الاقتصادية التجريبية للطائرات المنخفضة بنسبة 50%، وإنشاء صندوق صناعي بقيمة 20 مليار يوان للتركيز على دعم تطوير خطوط إنتاج الألومنيوم المستخدمة في صناعة الطيران لشركات مثل شركة أنكاي للحافلات (000868). وتركز شنتشن بشكل أكبر على الابتكار التكنولوجي، وتقدم إعانة قدرها 150 يوانًا للكيلوغرام لمصنعي الطائرات العمودية الكهربائية (eVTOL) الذين يستخدمون أجزاء ألومنيوم مطبوعة ثلاثية الأبعاد منتجة محليًا، مما يعزز بشكل مباشر زيادة سنوية في طلبات شركة بلاتينيوم تكنولوجي بنسبة 210% في الربع الأول من عام 2025.

المستقبل الحتمي لسوق تريليون دولار

منحنى تكلفة إعادة بناء التكرار الفني 

وفقًا لبيانات الرابطة الدولية للألمنيوم (IAI)، سيصل الطلب العالمي على ألمنيوم الطيران التجاري إلى 5.8 مليون طن في عام 2024، بزيادة سنوية قدرها 30%، مع ارتفاع حصة الصين في السوق إلى 40%. وبالتركيز على القطاعات الفرعية لاقتصاد المناطق المنخفضة، يُقدر معهد GGII للتكنولوجيا المتقدمة أن استهلاك مواد الألمنيوم في اقتصاد المناطق المنخفضة سيصل إلى 870,000 طن في عام 2024، بحجم سوق يبلغ 23.5 مليار يوان. ومن المتوقع أن يتجاوز 1.25 مليون طن بحلول عام 2025، أي ما يعادل حجم سوق يبلغ 32 مليار يوان، ومعدل نمو سنوي مركب يتجاوز 36%. إن التمايز الهيكلي كبير، حيث تستهلك الطائرات بدون طيار اللوجستية 45% من مقاطع الألومنيوم المبثوقة من السلسلة 6، في حين تهيمن سبائك الألومنيوم من السلسلة 7 المتطورة (30%) على الطائرات العمودية الكهربائية المأهولة، مع تقسيم الحصة المتبقية بين المعدات الخاصة مثل طائرات الكشف عن الأرصاد الجوية.

يُعيد التطور التكنولوجي هيكلة منحنى التكلفة. تُقلل سبيكة الألومنيوم 7B50، التي طُوّرت بالتعاون بين "تحالف الوزن الخفيف" بقيادة كوماك ويونهاي ميتال، سماكة الأجزاء رقيقة الجدران من 1.2 مم إلى 0.8 مم دون فقدان متانتها، وذلك بإضافة كميات ضئيلة من عنصر السكانديوم. تُمكّن هذه التقنية من تقليل وزن طائرة لوجستية واحدة بمقدار 8 كجم. واستنادًا إلى إنتاج متوقع يبلغ 100,000 طائرة بحلول عام 2025، يُمكن لهذا وحده توفير 800 طن من مادة الألومنيوم. والجدير بالذكر هو الابتكار التعاوني بين المواد والطاقة: تجمع أحدث تقنية لربط "بطاريات الحالة الصلبة من الألومنيوم" من شركة CATL بين حجرات البطاريات والمكونات الهيكلية، مما يزيد من مساحة شحن الطائرات العمودية الكهربائية بنسبة 20%. قد يُؤدي هذا الإنجاز إلى ظهور سوق تطبيقات وظيفية للألمنيوم بقيمة مليار دولار. 

مع فتح أبواب اقتصاد المناطق المنخفضة بفضل السياسات والتكنولوجيا، لم يعد الألومنيوم مجرد مادة خام صناعية باردة، بل أصبح مقياسًا للارتقاء الصناعي. من إعادة التركيب الذري في المختبر، إلى المكبس الذكي على خط الإنتاج، إلى مسار الطيران فوق السماء، يُكتب كل غرام من "تخفيض وزن" الألومنيوم مستقبلًا أكثر إبداعًا.