2026年机械设备行业商业航天专题：3D打印有望快速渗透，带动行业降本与设计创新

航天3D打印技术的分类：SLM、LMD、EBF、WAAM等

金属增材制造技术在多年的发展中形成了多种工艺，在航空领域中应用较为广泛的主要有选区激光熔融技术（Selective Laser Melting，SLM）、激光熔化沉积技术（Laser Melting Deposition LMD）、电子束熔化成形技术（Electron Beam Melt ing，EBM）、电子束自由成形制造技术（Electron Beam Freeform Fabrication，EBF）、电弧增材制造技术（Wire and Arc Additive Manufacturing，WAAM）及其他高能热源或复合热源的快速成形技术等。

按增材形式，主要分为铺放金属粉末和同步送粉/送丝两种增材制造方式，直接铺放金属粉末的增材方式精度相对更高， 但是打印的体积较小。

3D打印制造可以支撑创新设计、满足复杂构型需要

传统航天结构构型简单、尺度单一，功能或性能提升存在一定局限性，已无法满足新一代航天装备的发展要求。因此，为 解决以上矛盾难题，当前在新一代航天装备结构研制过程中大量采用了拓扑优化、力/热特性点阵微元、整体化的全新设 计方法，以至于新形态结构表现出异形复杂、宏-微跨尺度、功-构一体化等特征。

支撑创新设计：在航空制造领域内制造能力决定设计结构，理想化的最优结构，最轻质量，最小成本的结构设计通常只能 存在于三维建模当中，导致最优化结构设计多年来鲜有重大突破。金属增材制造技术突破传统制造的瓶颈，不受零件复杂 程度限制，设计出即可制造出，零件设计可依据“功能最优化”原则开展，可实现航空零件的轻量化制造、点阵结构制造 和多部件整体制造等。

复杂异形结构制造：复杂构件通常外形复杂，整体工艺刚性较差，同时对力学性能也要求很高，采用铸造技术，尽管可以 满足成形需求，但是性能通常都不太理想，难以满足先进飞机关键承力件的设计要求。采用锻造技术，零件成形难度大， 后续需要大量机械加工，生产制造周期长。而增材制造不受零件外形轮廓和复杂程度约束，成形零件的强度也能够基本满 足航空零件的设计要求。

由于各向异性、材料、生产效率等方面技术瓶颈，3D打印仍需在部分技术领域攻关

3D打印理论上适合所有零部件的制造，但是在现 实中，由于技术目前固有的一些缺陷，并不能完 全用到所有环节的生产中：

各向异性：由于金属3D打印本质上是微小熔池的 快速熔凝，其微观组织（晶粒生长方向、相组成） 在垂直于打印平面的方向上与平面内存在差异， 导致力学性能（如拉伸强度、疲劳性能）呈各向 异性。对于承力关键件，这种性能不确定性是无 法接受的，必须通过工艺优化和后处理来改善。

材料瓶颈：一方面材料的种类受到限制，另一方 面许多传统锻造或热处理后可达到的极致性能 （如超高强度钢的韧性、铝合金的耐疲劳性）， 3D打印材料尚难企及。

生产效率：若选用的3D打印工艺精度不高，依赖 后处理（机加工、抛光），会增加成本和工序， 此外在大规模生产标准件的背景下，对于结构不 那么复杂的零部件，3D打印的生产效率低于传统 的铸造/锻造+机加工的方式。

我国商业航天火箭深度采用3D打印技术

以蓝箭航天系列火箭为例， 11月27日，蓝箭航天朱雀二号改进型遥一运载火箭成功发射，将光传01、02试验星送入预 定轨道，飞行任务圆满完成。这标志着朱雀二号改进型火箭进入商业运营阶段，可进行批量交付，而铂力特为此次任务 提供了火箭发动机管路及箭体零件的金属增材制造技术支持。自2019年与蓝箭航天合作以来，铂力特已在多个火箭发 射任务中提供关键零部件制造服务，推动客户从工程化到批量生产的转型。

太空3D打印：体积更小，可在轨制备所需零部件

我国科研团队目前在模拟微重力环境下实现了基于冷阴极电子枪的金属增材制造技术突破。该成果主要包括以下三方面进展： 核心部件创新：自主研发了长寿命、大功率冷阴极电子枪，通过实时电源控制算法解决了负载阻抗动态匹配难题，实现了电 子束流的稳定可控输出； 工艺突破：通过优化工作气体配比（氦氧混合气），促进阴极表面氧化铝生成，显著提升电子发射效率与束流功率；针对微 重力环境，创新采用脉冲电流诱导电磁力控制熔滴定向沉积，攻克太空环境下金属熔融成形难题； 系统集成优化：成功研制小型化、轻量化原理样机，体积仅为地面设备的25%，具备千小时级稳定成形能力，为空间在轨制造 提供了关键技术储备。 此项技术为我国空间站长期运营、深空探测等任务提供了自主可控的太空制造解决方案，对推动高端装备自主化与航天制造 业升级具有战略意义。

3D打印卫星部件：2025-2030年CAGR预计为26.3%

2024年,全球三维印刷卫星市场价值为1.789亿美元,估计从2025年到2034年复合增长率为26.3%。 3D打印通过精简生产流 程并尽量减少物质浪费来降低卫星制造成本. 传统的卫星生产涉及制作单个部件的复杂方法。 相形之下,三维打印能够从 数字设计中快速原型和直接制造零件,降低劳动和材料成本。

根据卫星类型,3D打印的卫星市场被分割成纳米和微型卫星、小型卫星、中大型卫星。 2024年,小卫星段占市场份额最大, 占44.7%。小型卫星,即“小卫星”,由于其成本效益高,生产时间缩短,以及地球观测,通信和科学研究等应用的多用途性等, 在空间工业中日益突出. 其紧凑的规模允许集群或星座发射,减少总体发射费用,同时提供广泛的全球覆盖。

3D打印火箭部件：2025-2032年CAGR预计为22.84%

在增材制造技术的进步以及对具有成本效益和可定制火箭组件的需求不断增长的推动下，全球 3D 打印太空火箭市场预 计将出现大幅增长。该市场的复合年增长率预计将达到 22.84%，到 2032 年收入将达到约 29 亿美元。主要市场驱动 因素包括对快速原型设计的需求不断增长以及生产具有增强性能的复杂几何形状的能力。

全球 3D 打印太空火箭市场按技术分为粉未床融合、材料喷射、定向能量沉积和片材层压。粉床融合技术由于其高精 度和生产复杂几何形状的能力，在全球 3D 打印太空火箭市场中占有最大的市场份额。由于材料喷射部门能够生产具有 光滑表面光洁度的高质量零件，预计在预测期内将出现最高增长率。

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