商業航天行業深度研究報告（二）：增材重塑航天制造，3D打印賦能商業火箭降本放量.pdf

商業航天行業深度研究報告（二）：增材重塑航天制造，3D打印賦能商業火箭降本放量。商業航天裝備構型復雜，制造難度高。商業航天裝備普遍具備外形尺寸較大、 整體構型復雜、薄壁結構占比高、內部流道精密且形態多樣等典型特征，其服 役工況通常極為嚴苛，往往需在高溫、高壓、腐蝕介質及強振動載荷等多重極 端環境下協同作用，對材料綜合性能提出了極高要求。從制造特征來看，航天 類產品普遍呈現小批量、研制周期緊張、質量與可靠性指標嚴苛的特點，整體 制造難度高。

傳統航天制造瓶頸凸顯，增材制造應運而生。傳統制造工藝在商業航天裝備生 產中普遍存在工藝流程繁瑣、工序鏈冗長、轉運環節過多等問題，增材制造 （Additive Manufacturing）是一種基于三維模型數據，通過材料逐層累加的方 式構建物理實體的先進制造技術。在輕量化方面，增材制造可以實現拓撲優化 和仿生點陣結構的一體化成形；在高性能材料方面，增材制造近凈成形，材料 利用率高，可獲得獨特高性能組織；在復雜集成方面，增材制造可以直接制造 帶有復雜內部特征的 monolithic 結構；在快速響應上，增材制造可以數字化 驅動，無需模具，適應設計迭代快，具備多需求維度的優勢；在功能一體化方 面，增材制造可以實現多材料梯度結構或結構-功能器件一體化制造。

目前以 SLM 和 DED 方案為主要選擇。目前常用于航空航天領域的有激光粉 末床熔融（Laser Powder Bed Fusion，LPBF）、電子束熔化（Electron Beam Melting，EBM）、線材電弧增材制造（Wire and ArcAdditive Manufacturing， WAAM）、定向能量沉積（Directed Energy Deposition，DED）、熔融沉積成型 （Fused Deposition Modeling，FDM）等；其中最廣泛的是基于激光的粉末床 熔融技術（SLM），以其高精度和高表面質量，特別適合制造發動機噴注器、 渦輪葉片等復雜精細結構。此外定向能量沉積技術（WA-DED）也得到應用， DED 具有高沉積速率、局部調整零件的特性、多軸打印能力、廣泛的材料適 用性等優勢,特別適用于大尺寸構件制造。

增材制造適配箭星多類制造場景。目前增材制造在液體火箭中可以應用的領 域包括發動機渦輪泵、推力室、閥門、柵格舵、艙段等環節;在衛星環節可以應 用的領域包括衛星輕量化主承力結構、點陣結構設計與制造、多功能結構一體 化。