2026年3D打印行业研究：重视DED技术在商业航天成长潜力

什么是 DED？

1.1 DED 为金属 3D 打印的主流技术路线之一

从大的分类来看一般将 3D 打印分为 7 类，主要包括材料挤出（Material Extrusion）、光 聚合（Photopolymerization）、粉末床熔融（Powder Bed Fusion）、材料喷射（Material Jetting）、黏结剂喷射（Binder Jetting）、片材层压（Sheet Lamination）和定向能量 沉积（Directed Energy Deposition）。

其中用于进行金属 3D 打印的技术路线主要为 PBF（粉末床熔融）和 DED（定向能量沉积）。

粉末床熔融工艺是指通过热能选择性地熔化/烧结粉末床区域的增材制造工艺。代表性工 艺有激光选区熔化、激光选区烧结、电子束选区熔化。该技术路线的选材较为广泛，从尼 龙到金属粉末都可以作为烧结对象。

DED 是指利用聚焦热能熔化材料的即熔即沉积增材制造工艺，代表性工艺是激光近净成形。 激光近净成形技术最早由美国桑迪亚国家实验室（Sandia National Laboratory）于 20 世纪 90 年代开发，是激光增材制造高性能金属零部件典型技术之一。其主要成形过程为： 聚焦激光束在控制下按照预先设定的路径移动，同时，粉末喷嘴将金属粉末（或丝状材料） 直接输送到激光光斑在固态基板上形成的熔池，使之按由点到线、由线到面的顺序凝固， 从而完成一个层截面的打印工作。这样层层叠加，制造出近净形的零部件实体。

基于热源类型，DED 技术可进一步分为电子束定向能量沉积（EBDED）、激光定向能量沉积 （LDED）、等离子定向能量沉积和电弧定向能量沉积等。其中，LDED 技术因其热影响区小、 高能量密度与热输入的易精确控制等优点已广泛应用于不锈钢、铝合金、钛合金及高温合 金等金属材料的制造，被认为是最具应用前景的增材制造技术之一。

EBDED 是基于电子束焊接发展而来的以电子束作为热源的路线，处于真空环境的高能电子 束作用于基材表面形成熔池，金属丝材送入熔池并熔化为熔滴；熔滴随工作台移动而近乎 连续地进入熔池，并在熔池移动后迅速凝固层层堆叠以形成实体。

常见的 LDED 系统主要由激光器和送料机构组成：

1）激光器: LDED 采用的激光器主要包括连续性和脉冲型两种，连续激光器产生稳定的激光束，随着 激光器的移动，熔池在沉积方向上沿激光路径扩展，这可能导致随着时间推移产生过量的 热量积累。与此相反，脉冲激光器发射间歇性的激光，熔池在脉冲之间冻结，有利于减少 热量的累积效应。

激光功率、扫描速度和送丝速度均会对结构件的最终质量产生较大的影响。例如随着激光 功率和单位长度内激光能量密度的增加，可以观察到单道的宽度增加，高度降低，原因是 激光功率增加，熔池温度升高，基材发生重熔，形成了更大的熔池，同时熔池凝固速率降 低，导致熔融金属在冷却前向外流动。

在打印过程中出现的气泡会导致材料出现缺陷并影响最终性能，但通过调制激光功率，可 以暂时扰动马兰戈尼流，可实现气泡动力学的有效控制，促进气泡逸出，从而实现低缺陷 的 3D 打印。

进行扫描策略优化也可以带来沉积表面质量和均匀性的显著改善。

2)送料机构： LDED 技术分为送粉式和送丝式，相较于粉材，使用丝材原料可以实现更大的沉积速率，同 时丝材通常比粉末便宜，并减少粉末污染的风险。在 W-LDED（激光熔丝定向能量沉积） 中，常见的送丝方式包括旁轴送丝和同轴送丝。

目前出现了一种新型的送料工艺，丝粉混合定向能量沉积（WP-DED）突破了传统单一送料 方式的局限，实现了不同状态及材质的材料同步添加至熔池中。

WP-DED 工艺依据丝材、粉末与热源间的空间布局，演变出多样化的送料策略，包括双侧向 送料、粉同轴与丝侧向结合、丝同轴与粉侧向结合，直至最终发展的同轴 WP-DED 技术。 目前，WP-DED 技术主要分为两大应用领域：一是基于同质丝粉材料的高沉积速率 DED，旨在通过高效沉积实现快速成形；二是基于异质丝粉材料的力学性能强化 DED，专注于通过 材料复合提升部件的整体性能。相较于单一的粉末或金属丝进料工艺，WP-DED 工艺的沉 积速率提高了约 87%，这一显著优势主要得益于输入能量与材料量的双重增加。

1.2 海外公司布局较早，国内企业迎头赶上

美国装备制造商 Optomec 较早对激光近净成形技术进行了商业开发和推广，并逐步推出了 定向能量沉积设备。例如其 LENS 1500 AM CA 系统拥有 900×1500×900mm 的大尺寸工作 空间，非常适合大型工业构件的修复、返工与改性。该系统采用高功率 IPG 光纤激光器， 可直接以金属粉末为原料逐层堆积成型构件，所得材料的力学性能可与原构件相当甚至更 优。

韩国 Insstek 开发的直接金属成型（DMT）属于 DED 技术，通过两台视觉相机对熔池高度 进行实时分析与控制来提升打印精度。已在航天火箭喷管实现了多次应用。

Trumpf 已将 DED 技术和现有的五轴铣削/车削机床进行了集成，从而实现打印+机加工一 体化。

国内企业也正积极布局 DED 技术，并实现了航空航天等领域的应用快速落地： 中科煜宸在大型及中小型金属激光增材制造装备方面已取得了突破性进展，其中送粉式金 属 3D 打印装备采用具有自主知识产权的核心部件(如加工头、送粉器、工艺软件等)，其成果已广泛应用于航空航天、汽车制造、模具制造、科研院校等领域，为以上领域的终端 用户提供了上百套智能金属激光增材制造装备。

九宇建木是国内首家将 DED 多金属复合打印技术应用于火箭发动机领域的企业，团队成员 主要来自北京航空航天大学、西安交通大学、西北工业大学、华中科技大学等国内知名高 校。公司凭借其高精度、高性能的发动机关键部件制造解决方案，已成功服务于多家国内 商业航天头部企业。九宇建木商业航天总部基地项目将打造集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为一体的商业航天总部基地。

融速科技主要聚焦金属送丝 3D 打印，自主研发激光送丝增材设备 Laser 系列和电弧增材 设备 STAR 系列，提供 30 余种金属材料的打印服务，自研 DED 工艺监控软件和路径规划软 件，赋能工业生产超自动化，为航空航天、工程机械、3C 电子、船舶制造、石油器械、核 电水电、土木建筑、科研院校等领域用户提供一站式 DED 金属增材制造解决方案。

编辑：火腿肠