大國重器背後的工業母機 ——金屬3D打印設備為商業航天注入強勁動能

  近年來，在加快建設航天強國戰略目標的指引下，我國商業航天事業迎來了歷史性發展機遇，而商業火箭研製及發射業務作為商業航天核心環節，承載着民族復興的“太空夢想”，是“承上啟下”的關鍵樞紐，是尖端技術集成創新的“總牽引”，是新時代當之無愧的大國重器。

  “十四五”收官之際，在中國波瀾壯闊的商業航天競賽中，藍箭航天、天兵科技、星河動力、中科宇航、星際榮耀等中國商業航天企業，借助增材製造技術，邁入以“高頻次、低成本、可回收”為標誌的新發展階段。藍箭航天以天鵲系列液氧甲烷發動機為核心技術突破口，朱雀三號首次實現民營火箭入軌；天兵科技完成天龍三號大型液體運載火箭“一箭36星”同步分離試驗；星河動力谷神星系列固體火箭持續服務商業微小衛星市場，創造了高頻次、高成功率商業發射的新紀錄，並陸續完成智神星系列液體可重復使用火箭的關鍵大型地面試驗；中科宇航力箭一號遙十一運載火箭採用“一箭9星”的方式成功將衛星精準送入預定軌道，力箭二號也整裝待發；星際榮耀完成了SQX-3可重復使用運載火箭着陸裝置的關鍵試驗，為後續海上回收奠定了技術基礎。

  在商業航天這場以克為單位計價、以分鐘為時間窗口的極致競賽中，工業級金屬3D打印技術正從輔助工具蛻變為核心生産力，重構着航天器的誕生方式。傳統製造中，一個複雜火箭發動機可能需要數百個零件、歷經數月組裝；而如今，通過工業級金屬3D打印，它可被一次性整體打印，重量減輕超過50%、強度卻提升2倍以上，並將交付周期從半年壓縮至數周，大幅降低了商業火箭的造價和時間成本，也使得回收試驗中的反復結構調整成為可能。相關統計數據表明，商業航天火箭液體發動機中約70%的零部件採用金屬3D打印技術製造，這一比例在先進型號中更為突出，接近90%。進入“十五五”時期，我國商業火箭迎來商業化發展的關鍵階段，而工業級金屬3D打印技術恰好破解了傳統製造的痛點，成為商業火箭尤其是可重復使用液體火箭發動機提質增效的規模化引擎和商業航天全産業鏈升級的關鍵紐帶。

  然而商業航天的金屬3D打印嘗試道路並非一帆風順，火箭發動機的關鍵零部件通常需要大型、超大型粉末床金屬3D打印設備才能完成，而多激光拼接精度及穩定性差、風場均一性差和超重載成型平台精度不足的問題曾經是阻礙大尺寸粉末床金屬3D打印應用落地的“三座大山”。2023年，總部位於杭州的杭州易加三維增材技術股份有限公司在長期粉末床金屬3D打印設備開發過程中掌握的多激光矩陣式排布和矯正拼接、多激光聯掃、風場穩定性控制、超重載成型缸升降機構平衡與精度控制等核心技術基礎上，率先推出了三軸成型尺寸方向均突破米級的超大型粉末床金屬3D打印設備並實現商業化應用，為大型商業火箭的增材製造提供了切實可行的工業母機。2024年，易加增材進一步推出三軸成型尺寸均突破2米、可搭載64激光的全球最大粉末床金屬3D打印設備，為高效率低成本生産更大推力、更大運載能力的火箭提供了重要的設備基礎。

  頭部商業航天企業，如藍箭航天的朱雀三號TQ系列發動機，天兵科技的天火系列發動機，星河動力的谷神星上面級軌姿控發動機、智神星CQ系列發動機，以及中科宇航的PE系列發動機等的成功研製背後，都有着易加增材粉末床金屬3D打印設備及配套解決方案的身影。他們在火箭發動機推力室身部、噴管、渦輪泵、閥、燃氣發生器等關鍵零部件上使用易加增材的設備及工藝，以滿足高強度、複雜內流道結構的設計與製造要求，不斷提升發動機的推力，使得大規模衛星組網、空間站貨運等應用場景的實現成為可能；同時，在商業航天衛星電推、氣瓶、熱控等核心零部件方面，易加增材的設備也參與了大量的工藝開發，助力多家商業航天衛星公司在軌驗證工作。近期，藍箭航天與易加增材等企業正聯合開展新一代火箭大型尾噴管等航天複雜結構件的裝備與工藝研發。

  過去十餘年，易加增材一步一個腳印，勇攀技術高峰，為金屬3D打印在商業航天領域的應用踏出一條越來越寬廣的道路，易加增材成熟穩定的增材製造裝備正在深度融入我國商業航天發動機産業鏈，成為支撐其快速迭代、工程化落地和規模化發展的重要技術底座。當前商業航天已邁入星座批量部署與深空探索的新階段，工業級金屬3D打印以其“輕量化、低成本、高效率”的特點，允許設計師突破傳統工藝限制，實現點陣結構、拓撲優化等高度複雜創新設計從圖紙快速推向軌道。未來在空間站或月球基地等太空環境中，利用金屬3D打印技術就地取材或按需製造零部件，將打造深空探索和航天經濟的全新範式。面對千億級市場的強烈呼喚和“萬星星座”現實任務的緊迫號召，相信以易加增材為代表的金屬3D打印設備企業將繼續迎接挑戰，以十足的耐心和百倍的信心為航天強國建設持續注入強勁動能。