2026年机械行业商业航天专题三：关注3D打印全产业链+关键结构件发展机遇

商业航天蓬勃发展，技术路线逐步确立

1.1.商业航天市场空间广阔，中美竞相布局太空资源

根据蓝箭航天引用美国航天基金会 2025 年发布的《航天报告》，航天经济由政府航天预算支 出和商业航天收入构成，其中商业航天包括商业航天产品与服务、商业基础设施与辅助产业。 2024 年全球航天经济规模达到了 6,120 亿美元，其中商业航天收入为 4,800 亿美元，占比 78%。2015 年至 2024 年全球商业航天呈逐年快速增长趋势，年均复合增长率为 7.7%。根据蓝 箭航天引用中投产业研究院发布的《2025-2029 年中国商业航天产业深度调研及投资前景预 测报告》，2015 年至 2024 年，中国商业航天年均复合增长率为 22.5%。2017 年至 2024 年， 年增长率始终保持在 20%以上。

从全球格局来看，根据 Jonathan's Space Pages 统计的发射数据，当前中美两国主导全球 绝大部分火箭发射，且每年的发射数据持续提升。美国单个发射基地执行发射次数更多，据 蓝箭航天招股说明书统计，2024 年美国卡纳维拉尔角空军基地执行发射次数超 70 次，其中 以 SpaceX 火箭发射为主。

1.2.可重复使用、液体燃料火箭技术路线逐步确立

根据不同的分类标准，运载火箭可划分为多种类型。根据是否可重复使用，运载火箭可分为 一次性火箭与可重复使用火箭；在一次性火箭中，根据推进剂的物态，可划分为固体燃料火 箭和液体燃料火箭。根据近地轨道（LEO）运载能力，可分为小型运载火箭、中型运载火箭、 大型运载火箭、重型运载火箭。 液体火箭采用液体推进剂，分别贮存在火箭的氧化剂箱和燃料箱内，工作时由输送系统送入 发动机的燃烧室;固体火箭采用固体推进剂，贮存在发动机燃烧室内，无需贮箱和输送系统。 固体火箭和液体火箭的差异主要体现在箭体结构和动力装置上，由于运载能力更强，航天运 载火箭领域以液体火箭为主。

全球运载火箭产业正经历从一次性使用向可重复使用的技术变革。液体燃料运载火箭经历三 代发展：1）第一代：一次性使用火箭。从投产至发射周期较长，综合成本高，主要用于支持 重大任务。2）第二代：部分可重复使用火箭。以 SpaceX 猎鹰 9 号为典型代表，实现一级助 推器多次重复使用，显著降低单次发射成本。且一级助推器最短复飞间隔缩短至 9 天，发射 频次较一次性火箭实现量级跃升。3）第三代：全可重复使用运载火箭。以 SpaceX 星舰为代 表，实现一、二级完全可重复使用，具备 24 小时内完成再次加注发射的潜力。

液氧甲烷火箭发动机拥有相对较优的理论比冲和密度比冲，且使用维护和后处理快速简捷， 适合作为高性能一级可重复使用主动力发动机。液氧煤油发动机在材料和工艺水平的极限下 理论比冲较液氧甲烷火箭发动机仍低约 3%，但目前中国已经掌握 120 t 级液氧煤油补燃发动 机技术，液氧甲烷推进剂组合尚未在补燃循环发动机上成熟运用。

当前液氧甲烷与液氧煤油作为液体燃料的技术路线仍处于并行状态。根据蓝箭航天招股说明 书，目前使用液氧煤油动力的代表为 YF-100、YF-102、梅林 1D+；使用液氧甲烷动力的代表 为天鹊-12A、天鹊-12B、猛禽 2、龙云发动机。

1.3.低轨资源竞争激烈，卫星更新周期有望逐步开启

低轨资源有限且具有“先占先得”的特征。卫星频率和轨道资源是指卫星电台使用的频率和 所处的空间轨道位置，是卫星系统建立和正常工作的前提，二者稀缺且不可再生。受卫星覆 盖范围、卫星高度、同频段卫星间距等因素影响，太空中可用卫星轨道数量十分有限。 根据《ITU 标准及其卫星轨道与频率资源申请规定解析》，频轨资源采取国际电信联盟（ITU） 先申报先使用总原则，且要求申报后 7 年内，必须发射卫星启用所申报的资源，否则自动失 效。 目前卫星多以星座组网的形式进行投放，批量发射组网阶段将是一个循序渐进的过程。当卫 星数量较少时，难以实现星座的整体组网需求。不同的星座虽然设计方案有所差异，但都需 要大量的卫星数量作支撑，少到几百颗，多则上万颗。 当前我国两大规模星座分别为“千帆星座”和“GW 星座”计划。“千帆星座”于 2023 年启动建设， 第一阶段发射 1296 颗卫星，第二阶段是到 2030 年底最终打造超过 1 万颗的低轨宽频多媒体 卫星组网。我国另一大规模星座是中国星网公司主导的“GW 星座”计划，规划含 12992 颗卫星。 据新华网引用国际电信联盟（ITU）官网，我国 2025 年 12 月向 ITU 申请了超过 20 万颗卫星 的频轨资源，标志着卫星频轨资源申请已上升至国家战略层面。 一颗低轨卫星的平均寿命大约 5 年。根据航天分析师 Jonathan McDowell 对 SpaceX 发射卫 星的整理，发射的卫星并不都能进入正常工作状态，其异常状态包括发射失败、提前离轨、 失效并衰减中等异常状态。2019、2020 年发射的卫星目前分别只有 14%、39%还处在正常工作 状态，而 2022 年以后发射的卫星 87%+均处于正常工作状态，显示发射 5 年以上是一个卫星 逐步脱离的时间周期。

3D 打印技术成为商业航天降本提效关键手段

2.1.3D 打印技术在卫星领域主要用于卫星相控阵天线的生产

一个完整的卫星相控阵天线通常包括由多个独立天线单元按一定规则排列的天线阵面、射频 组件、射频网络、电源、波束控制板以及结构件等构成。其中，天线阵面和射频组件是卫星 相控阵天线的核心组件。其中射频组件价值最高，占总体成本的约 50%。射频组件中包含多 个基本器件，如双工器、滤波器、移相器、功率放大器、低噪声放大器 (LNA)、以及模数转 换器 (ADC) 和数模转换器 (DAC)等。

3D 打印正在改变天线的制造方式，提高天线的性能。例如 SWISSto12 的 3D 打印射频空间产 品和有效载荷为卫星提供了优化的射频性能和更高的任务灵活性，适合于提升空间通信系统 的效能。其 3D 打印产品包括先进的天线、波导和滤波器，目前已经拥有超过 1000 个 3D 打 印射频产品在轨，从 L 到 Q-V 波段。

2.2.3D 打印技术在火箭关键发动机中的应用广泛

发动机为火箭核心环节之一，从 Falcon 的剖面图来看，一级助推器搭载了 9 枚发动机，发动 机在火箭中占比较高。

据 Viterbi 等外媒，以 SpaceX、Terran、Archimedes 和 Raptor 为代表的海外主流发动机设 计均倾向于通过增材制造+传统焊接技术并行的方式，并在成本占比较高的涡轮泵壳体、燃烧 室等核心零部件和小且复杂的组件上越来越多地应用了 3D 打印，以降低生产成本，提升研 发效率，并实现更多发动机部件的一体化。 根据 Viterbi 和 Relativity Space，Terran 1 在 3D 打印技术的应用上较为激进，最高比例 达到 85%，Terran R 则结合了传统制造与增材技术。根据 3D 打印技术参考，Rocket Lab 新 一代发动机 Archimedes 3D 打印的比例也比较高，而据 SpaceX Stock，Raptor 倾向于通过 增材制造+传统焊接技术并行的方式，但在成本占比较高的涡轮泵壳体、燃烧室等核心零部件 和小且复杂的组件上越来越多地应用了 3D 打印。

国内火箭制造领域来看，根据 OFweek 通信网，核心零部件占据火箭总成本约 85%-90%。其中 推进系统占比 30%-50%，为最高价值环节；箭体结构占比 20%-25%；控制系统（含电气）占比 10%-15%，是入轨精度的核心；其他包括地面测试设备、燃料、特种材料等，占比约 5%。

2.3.商业航天带动对金属 3D 打印的旺盛需求

当前主流 3D 打印技术可分为七大技术路线：树脂光聚合（VPP）；材料挤出（MEX）；粉末床融 合（PBF）；材料喷射技术（MJT）；粘结剂喷射（BJT）；定向能沉积（DED）; 片层叠加（SHL）。

在卫星天线的打印上，目前 3D 打印天线的材料种类包括混合材料（金属油墨与非导电材料 的混合等），陶瓷，金属材料。火箭打印则以金属材料为主，通常采用 PBF 技术下的 SLM/EBM 等技术路线，或 DED 及其分支技术。

编辑：火腿肠