商业航天行业深度研究报告（二）：增材重塑航天制造，3D打印赋能商业火箭降本放量.pdf

商业航天行业深度研究报告（二）：增材重塑航天制造，3D打印赋能商业火箭降本放量。商业航天装备构型复杂，制造难度高。商业航天装备普遍具备外形尺寸较大、 整体构型复杂、薄壁结构占比高、内部流道精密且形态多样等典型特征，其服 役工况通常极为严苛，往往需在高温、高压、腐蚀介质及强振动载荷等多重极 端环境下协同作用，对材料综合性能提出了极高要求。从制造特征来看，航天 类产品普遍呈现小批量、研制周期紧张、质量与可靠性指标严苛的特点，整体 制造难度高。

传统航天制造瓶颈凸显，增材制造应运而生。传统制造工艺在商业航天装备生 产中普遍存在工艺流程繁琐、工序链冗长、转运环节过多等问题，增材制造 （Additive Manufacturing）是一种基于三维模型数据，通过材料逐层累加的方 式构建物理实体的先进制造技术。在轻量化方面，增材制造可以实现拓扑优化 和仿生点阵结构的一体化成形；在高性能材料方面，增材制造近净成形，材料 利用率高，可获得独特高性能组织；在复杂集成方面，增材制造可以直接制造 带有复杂内部特征的 monolithic 结构；在快速响应上，增材制造可以数字化 驱动，无需模具，适应设计迭代快，具备多需求维度的优势；在功能一体化方 面，增材制造可以实现多材料梯度结构或结构-功能器件一体化制造。

目前以 SLM 和 DED 方案为主要选择。目前常用于航空航天领域的有激光粉 末床熔融（Laser Powder Bed Fusion，LPBF）、电子束熔化（Electron Beam Melting，EBM）、线材电弧增材制造（Wire and ArcAdditive Manufacturing， WAAM）、定向能量沉积（Directed Energy Deposition，DED）、熔融沉积成型 （Fused Deposition Modeling，FDM）等；其中最广泛的是基于激光的粉末床 熔融技术（SLM），以其高精度和高表面质量，特别适合制造发动机喷注器、 涡轮叶片等复杂精细结构。此外定向能量沉积技术（WA-DED）也得到应用， DED 具有高沉积速率、局部调整零件的特性、多轴打印能力、广泛的材料适 用性等优势,特别适用于大尺寸构件制造。

增材制造适配箭星多类制造场景。目前增材制造在液体火箭中可以应用的领 域包括发动机涡轮泵、推力室、阀门、栅格舵、舱段等环节;在卫星环节可以应 用的领域包括卫星轻量化主承力结构、点阵结构设计与制造、多功能结构一体 化。