您的当前位置:首页 -新闻中心 -技术应用

商业航天引爆需求:3D打印如何助力火箭发动机与零部件制造

2026/08/04
2264

2026年,中国商业航天正式迈过一道分水岭:从"技术验证"走向"规模化商业部署"。国家航天局已将商业航天纳入国家航天发展总体布局,推动行业全面转向工程化应用与产业化布局。

但量产并不轻松。当发射频次成倍提升,一个尖锐矛盾浮出水面:"星多箭少"。中国星网GW星座规划12,992颗卫星,垣信千帆星座规划15,000颗,合计近2.8万颗;而截至2026年4月,两者在轨合计仅约326颗,不足规划总量的1.2%。需求已经爆发,产能还在爬坡。

这场产能竞赛的胜负,很大程度取决于制造方式。而3D打印,正在从"可用选项"变成商业火箭的"标准配置"。


商业航天量产元年.jpg

商业航天进入量产元年

2025年我国商业航天完成发射50次,其中商业运载火箭25次。而2026年,中国航天全年发射次数有望突破100次,其中商业发射超60次、占比超60%。截至2026年4月,我国具备运载火箭总体设计与研制能力的公司已有50家,在研、在役火箭型号约70款,具备整箭总装能力的火箭工厂37个。

更深层的变化在生产方式上。"像批产汽车和手机一样批产火箭卫星",正在成为行业共识。力箭二号采用"通用助推器核心"构型,主要部件可批量生产,像"搭积木"一样造火箭;银河航天智慧卫星工厂卫星研制周期较传统模式缩短80%。从"稀缺品"到"工业品",航天制造的定义正在被改写,而每一次制造逻辑的重写,都会重新分配谁有机会、谁被淘汰。


3D打印已成火箭制造"标配"

在这场重写中,3D打印是跑得最快的那一项技术。

目前,蓝箭航天、星河动力、天兵科技、深蓝航天等头部商业火箭企业,均大规模采用3D打印生产发动机推力室、喷管等核心零部件。它带来的改变是数量级的:

·SpaceX猛禽3号发动机:传统工艺需500个零件组装,3D打印可整合压缩到100个以内,焊接工序大幅削减,故障点自然变少;

·天兵科技天龙二号TH-11V发动机:零部件减少80%,制造周期缩短70%—80%,成本与重量双降40%—50%;

·相对论太空"人族一号":全球首枚85%结构质量采用3D打印制造的轨道级火箭,零部件数量减少90%以上。

据《2026中国商业航天3D打印技术发展蓝皮书》预计,2027年国内商业航天3D打印市场规模将突破150亿元,2030年突破300亿元,五年复合增长率维持在35%以上。"打印"火箭,已是全球商业航天企业的共识。


真正的卡点,在发动机之外

一个容易被忽略的事实是:发动机核心件的3D打印已相对成熟,真正拖慢"量产元年"的,是它周围的一整条链路。

火箭不是打印完就结束。一台发动机从零件变成可发射的产品,要经过总装、对接、检测、试验、转运等环节,每个环节都需要专用工装夹具、定位型架、检测检具、试验台架。而这些地面装备,恰恰是重复投入最多、品种最杂、迭代最频繁的部分。

痛点集中在这几处:型号未定型,工装跟着改,配套采购只能小批量定制,型号一变工装就得重做;小批量多品种,规模效应释放不出来;标准体系缺失,各家零部件互不通用;传统工装周期长,一套大型工装用CNC加工动辄数周,开模则周期以月计,在"一年几十发"的节奏下完全跟不上。

有专家直言,未来3到5年能带来确定性降本的,主要靠供应链重构与需求驱动的规模化,即用中国成熟的工业体系改造航天体系,打破"航天专用=高成本"的路径依赖。 而工装、检具、总装辅具,正是这条路径上最值得被重新做一遍的环节。


原生颗粒打印的能力底座.jpg

原生颗粒打印的能力底座:大尺寸、耐高温、低成本

工装、检具、总装辅具的共同特征很鲜明:尺寸大、品种多、单件数量少、交付急。这些特征恰好指向一条技术路线的优势区间,也就是REM(原生颗粒挤出成型工艺)。

原生颗粒打印的能力,体现在以下几个方面:

尺寸与速度。 原生颗粒打印设备成型空间可达800×400×500mm,大件一体成型,不拼接、不开模,从根源省掉模具费与拼装工序;从数字模型到实物件只需数天,工装迭代不再受制于外协排产和模具周期。

材料适配。 兼容20余种工业注塑颗粒,从通用塑料、工程塑料到特种高温塑料。ABS可做到耐温-40℃~120℃,高性能材料最高可达250℃;PEEK热变形温度152℃、拉伸强度100MPa,PEI可达200℃。从车间普通工装到靠近热源的试验辅具都有材料可选。

成本与性能。 原生颗粒打印使用工业注塑颗粒直接成型,无需预制线材、无需改性、无需粉末,材料成本较传统3D打印线材降低50%—70%;对比CNC,中小批量复杂结构的综合制造成本仅为其30%。成型件可保留原料90%以上原生力学性能,各向同性、无内应力,可直接作受力件;设备最大成型尺寸范围内公差±0.3mm以内,支持7×24小时连续运行。


火箭地面.jpg

正在被重新做一遍的三个环节

总装与对接工装。 箭体对接、发动机安装、管路定位都需要专用工装保证位置精度。这类工装尺寸大、结构复杂、型号一变就要重做。用原生颗粒打印一体成型,既省去开模费用,也把迭代周期压到数天。

检测与试验辅具。 零件尺寸检具、装配间隙样板、地面试验用的固定支座与转接件,通常是小批量甚至单件,且随设计变更频繁更新。这正是"开模不经济、CNC又太慢"的典型场景。

地面保障与转运装备。 部件周转架、运输保护支架、装配平台附件,用量不大但形状各异,常需承受一定载荷。工程塑料原生颗粒打印强度够用,重量更轻、拿取更省力,还能避免金属件与箭体表面磕碰。

这三个环节有个共同点:它们不直接承受发动机的极端工况。 因此材料认证门槛远低于发动机热端部件,可以更快落地、更快产生价值。在型号定型之前,用最低的试错成本换取最快的迭代速度,而这恰恰是当前行业最缺的东西。

这不是纸上推演。美国诺斯罗普·格鲁曼在2023年的SMART Demo项目中就撞上了同一堵墙:用于浇注固体推进剂的金属模具工装,采购周期在某些项目上超过一年。 他们改用3D打印替代金属工装,长约3米的发动机核心件被拆成四块打印,一年的制造周期被压缩到六周。

其工装工程师Chase Smaellie的评价很直接:"这是必需的。自主完成、大尺寸制造是有优势的。我们把一年的制造时间压缩到了六周。"

一条非金属聚合物路线的工装方案,已经在真实固体火箭发动机上验证通过。 这正说明:围绕火箭的地面工装与辅具,工程塑料完全可以替代金属,而原生颗粒打印正是实现这种替代的成熟技术路径。

竞争终会打到制造细节上

商业航天3D打印带来的,不只是成本与周期的改善。它改变的是航天飞行器设计制造的底层逻辑,整个火箭和卫星的制造价值链都在随之重排。

当近2.8万颗卫星的部署时钟开始计时,行业竞争的焦点必然从"能不能造出来",转向"能不能又快又便宜地造出来、造很多"。发射频次上来之后,真正拉开差距的往往是发动机之外那些不起眼的环节,一套工装的交付速度,就可能决定一个型号的研制节奏。

用成熟工业体系的能力,去解决航天制造的效率问题,这正是瀚海常青这几年一直在做的事。依托自研REM原生颗粒打印技术,把工业级的制造标准带入航天试制,免开模、快交付,图纸确认数日即可出件,支持PEEK等特种高温材料,助力商业航天领域零部件的快速研发与小批量生产。

二维码.jpg