2026年7月10日,证券时报发布深度报道指出,3D打印技术已从商业航天的"可选方案"变为"标准配置"。从美国SpaceX的猛禽发动机到中国天兵科技的天龙二号,从相对论太空公司的全3D打印火箭到铂力特、华曙高科等上市公司的规模化应用,一场由增材制造驱动的航天制造革命正在加速推进。
数据说话:3D打印火箭的降本增效有多惊人
如果说几年前3D打印在航天领域还属于"试试看"的新技术,那么今天的数据已经给出了明确的结论。根据《2026中国商业航天3D打印技术发展蓝皮书》披露的数据,3D打印技术在火箭发动机制造中展现出了远超传统工艺的综合优势。
以天兵科技天龙二号搭载的TH-11V发动机为例,这是全球首款采用3D打印技术的闭式循环补燃发动机。与传统的铸造加机加工工艺相比,该发动机的零部件数量减少了80%,制造周期缩短了70%至80%,成本和重量双双降低40%至50%。一组更直观的数据:传统工艺需要数百个零件通过焊接和螺栓连接组装的发动机,通过3D打印一体化成型可以压缩到几十个甚至十几个零件,大幅减少了潜在的泄漏点和故障点。
在天龙二号之前,SpaceX的猛禽发动机已经验证了3D打印在可重复使用火箭领域的可靠性。2016年,SpaceX启动猛禽发动机原型机测试,正式将3D打印技术融入大推力液体火箭动力系统研发。到2024年8月发布的第三代猛禽发动机,3D打印的应用进一步深化,零部件从最初的500个整合压缩到100个以内,取消了隔热罩等传统设计,实现了结构的极致简化。截至目前,猛禽系列发动机已稳定实现50次以上重复使用,其铜合金3D打印部件在高频次回收复用场景中的可靠性得到了充分验证。
相对论太空公司的"人族一号"火箭则将3D打印推向了极致——2023年3月22日,这枚全球首枚85%结构质量采用3D打印制造的轨道级火箭成功发射升空,零部件数量较传统火箭减少90%以上,大幅降低了装配故障风险。
国内产业链成形:从装备到服务的全链条突破
中国商业航天3D打印市场已形成完整的产业链布局,覆盖从原材料、打印设备到零部件服务的各个环节。在设备端,华曙高科和铂力特是国内市场的双龙头。华曙高科(688433)是全球极少数同时具备3D打印设备、材料及软件自主研发与生产能力的增材制造企业,2025年其航空航天板块实现营业收入2.97亿元,同比增长21.22%,毛利率达35%。铂力特(688333)则是国内商业航天3D打印领域的龙头企业,客户覆盖蓝箭航天、星河动力、东方空间、星际荣耀等国内几乎全部头部民营航天企业,业务覆盖可重复使用火箭、固体运载火箭、商业卫星等全品类场景。
在应用服务端,飞而康快速制造科技有限责任公司为国内头部商业火箭企业批量打印发动机零部件,包括火箭发动机扩张段等大型薄壁结构件,主要使用华曙高科和铂力特的大型金属3D打印设备。飞沃科技(301232)则通过并购成都新杉宇航布局3D打印业务,后者是国内最早从事航天火箭发动机核心部件 3D打印服务 的企业之一,服务于天兵科技、中科宇航、星际荣耀、星火空间等客户。
新入局者也在加快步伐。江顺科技(001400)与九宇建木成立合资公司,打造集DED金属3D打印技术开发、新材料、新工艺、新设备及零部件制造于一体的商业航天总部基地。南风股份(300004)子公司南方增材也已布局航天领域3D打印业务,处于开拓起步期。
在装备技术层面,上游供应商同样在加速迭代。思创激光近期发布了1000W超薄金属3D打印专用光纤激光器,面向多光SLM设备,具备抗高反、长期稳定输出、高光斑一致性和超薄集成等特性。该产品采用"3+1"抗高反技术,已完成超10000小时老化测试,长期功率不稳定度低于0.5%,聚焦光斑半径控制精度达±1微米,为航天级高精度金属打印提供了核心光源保障。
技术与工艺的深层革新:正在被重写的制造规则
3D打印对火箭制造的改变远不止于"省成本",更重要的是它从根本上改变了火箭的设计逻辑和制造范式。传统航天制造遵循"设计—铸造/锻造—机加工—焊接组装"的线性流程,每一个环节都有严格的技术约束和容差要求,设计往往受限于制造工艺边界。
而增材制造带来了"面向制造的设计"到"面向功能的设计"的范式转变。设计师不再受限于模具、刀具路径和焊接可达性,可以自由优化流道形状、壁厚分布和内部支撑结构,从而在同等体积下充分释放推力性能——这正是传统工艺无法做到的。3D打印火箭发动机可以在内部集成复杂的冷却流道网络,实现更高效的热管理,而传统工艺很难做到同样复杂程度的内部结构。
大型部件的制造周期优势同样显著。发动机外部喷管等大型薄壁结构件,使用3D打印只需十几天即可完成,小型零件甚至只需两三天。而在传统工艺中,仅铸造模具的制作就需要数月时间。这意味着火箭的研制迭代周期可以从数年压缩到数月,试错成本大幅降低。
在工艺创新方面,美光速造于6月发布了面向金属增材制造全流程的三大AI模型:FastLayer全自动前处理系统、AM Build动态工艺自适应大模型、AM Mind全自主运维大模型。AI技术正加速渗透到3D打印的全流程,从切片参数优化到打印过程实时监控,再到设备的预测性维护,智能化正在成为航天级3D打印的标配能力。
市场前景:300亿赛道如何从"小而美"走向"大而强"
《2026中国商业航天3D打印技术发展蓝皮书》给出了一个清晰的增长路径:到2027年,国内商业航天3D打印市场规模将突破150亿元;到2030年,这一数字将突破300亿元,五年复合增长率维持在35%以上。3D打印技术在卫星结构件、大尺寸箭体结构等场景的渗透率,有望从当前的35%至50%提升至60%以上。
推动这一增长的核心驱动力包括:一是中国商业航天产业本身的爆发——2025年中国商业航天市场规模已超过2万亿元,可重复使用火箭的密集测试和商业化运营对制造效率和成本提出了更高要求;二是3D打印技术本身的不断成熟——大尺寸金属打印装备的推出、打印速度和精度的持续提升,使得更多航天部件具备了批量3D打印的经济性;三是政策支持——国家层面将增材制造列为战略性新兴产业,在航天领域的应用得到专项扶持。
不过,行业仍面临多重挑战。首先是结构性成本压力,航天级高精度3D打印设备单价高昂,高端金属粉末和特种耗材采购成本居高不下,设备折旧和耗材损耗是主要生产成本来源。其次是规模化和标准化问题,商业航天产品"小批量、多品种"的特点导致产线切换频繁,单位制造成本偏高,且每家商业航天企业打印的零部件各不相同,产品无法通用适配,难以通过规模化生产来降低成本。
展望:从"打印零件"到"打印整箭"的终极愿景
《蓝皮书》指出,3D打印在商业航天领域的未来发展将沿着"技术自主化、制造智能化、产品标准化、应用高端化、生态完善化"的方向高质量升级。3D打印正推动航天产业链价值向高端材料、核心设备、创新设计和高附加值服务环节迁移,重塑火箭和卫星的制造价值链。
从长远来看,3D打印的终极目标是"打印整箭"。相对论太空公司已经证明了85%结构质量采用3D打印的可行性,而中国企业的目标是进一步提高这一比例。随着大尺寸金属3D打印装备的突破和多材料一体成型技术的发展,"一箭一印"并非遥不可及。届时,火箭制造将从复杂的供应链协作简化为"设计文件+3D打印+少量组装"的简洁流程,发射成本和周期将实现数量级的下降。
回到当下,从SpaceX猛禽发动机的50次以上重复使用,到天兵科技TH-11V发动机的成本与重量双降,3D打印正在用实际行动证明自己不只是"新工艺",更是航天产业通往高效率和低成本未来的必由之路。当制造不再受限于模具和机床,当设计可以完全服务于功能需求,商业航天的想象力才刚刚打开。
来源:证券时报、南极熊3D打印网
