机械设备行业商业航天专题：3D打印有望快速渗透带动行业降本&设计创新-260111（21页）.pdf

1、机械团队行业专题报告金属增材制造技术在多年的发展中形成了多种工艺，在航空领域中应用较为广泛的主要有选区激光熔融技术（SLM）、激光熔化沉积技术（LMD）、电子束熔化成形技术（EBM）、电子束自由成形制造技术（EBF）、电弧增材制造技术（WAAM）及其他高能热源或复合热源的快速成形技术等，按增材形式，主要分为铺放金属粉末和同步送粉/送丝两种增材制造方式，直接铺放金属粉末的增材方式精度相对更高，但是打印的体积较小。3D打印可以实现航空航天过程中新型构型的设计建造需求。当前在新一代航天装备结构研制过程中大量采用了拓扑优化、力/热特性点阵微元、整体化的全新设计方法，以至于新形态结构表现出异形复杂、宏-

2、微跨尺度、功-构一体化等特征，3D打印制造可以支撑创新设计、满足复杂构型需要，零件设计可依据“功能最优化”原则开展，可实现航空零件的轻量化制造、点阵结构制造和多部件整体制造等。使用增材制造之后，火箭发动机等复杂部件的成本可以降低1/5-1/3，这是由材料利用率提升、设计优化、流程缩短、零部件集成等多因素组合达成的结果，但是由于各向异性、材料、生产效率等方面技术瓶颈，3D打印仍需在部分技术领域攻关。国内外3D打印技术均深度参与到航空航天设计建造领域。以Raptor3为例，先进金属3D打印工艺的使用将大量的管线整合到引擎中，使得Raptor3减重7%，推力相较于Raptor2高出21%，比初代Ra

3、ptor提高了51%。我国企业如铂力特自2019年与蓝箭航天合作以来，铂力特已在多个火箭发射任务中提供关键零部件制造服务，推动客户从工程化到批量生产的转型。除此之外，3D打印技术还可以在商业航天领域帮助回收利用火箭、在太空轨道进行零部件生产。2024年全球增材制造市场规模达219亿美元(约1588亿元人民币)，同比增长9.1%。市场收入主要来自四大领域：打印服务(101亿美元)、设备销售及服务(60亿美元)、材料供应(44亿美元)和软件解决方案(14亿美元)；2024年，全球三维印刷卫星市场价值为1.789亿美元，估计从2025年到2034年复合增长率为26.3%；而3D打印火箭市场复合年增长

4、率预计将达到22.84%，到2032年收入将达到约29亿美元。投资建议：关注3D打印服务/零部件领域上市公司如铂力特、银邦股份、飞沃科技、江顺科技、南风股份等；3D打印设备销售华曙高科、爱司凯等；材料领域有研粉材、斯瑞新材、悦安新材、凯盛新材等；激光领域金橙子、杰普特、大族激光等。风险提示：技术进步不及预期、市场需求波动风险、市场竞争加剧。金属增材制造技术在多年的发展中形成了多种工艺，在航空领域中应用较为广泛的主要有选区激光熔融技术（SelectiveLaserMelting，SLM）、激光熔化沉积技术（LaserMeltingDepositionLMD）、电子束熔化成形技术（Electron

5、BeamMelting，EBM）、电子束自由成形制造技术（ElectronBeamFreformFabrication，EBF）、电弧增材制造技术（WireandArcAdditiveManufacturing，WAAM）及其他高能热源或复合热源的快速成形技术等。按增材形式，主要分为铺放金属粉末和同步送粉/送丝两种增材制造方式，直接铺放金属粉末的增材方式精度相对更高，但是打印的体积较小。(divcenter)材料通过枪头熔融输送(/divcenter)传统航天结构构型简单、尺度单一，功能或性能提升存在一定局限性，已无法满足新一代航天装备的发展要求。因此，为解决以上矛盾难题，当前在新一代航天装备

6、结构研制过程中大量采用了拓扑优化、力/热特性点阵微元、整体化的全新设计方法，以至于新形态结构表现出异形复杂、宏-微跨尺度、功-构一体化等特征。支撑创新设计：在航空制造领域内制造能力决定设计结构，理想化的最优结构，最轻质量，最小成本的结构设计通常只能存在于三维建模当中，导致最优化结构设计多年来鲜有重大突破。金属增材制造技术突破传统制造的瓶颈，不受零件复杂程度限制，设计出即可制造出，零件设计可依据“功能最优化”原则开展，可实现航空零件的轻量化制造、点阵结构制造和多部件整体制造等。复杂异形结构制造：复杂构件通常外形复杂，整体工艺刚性较差，同时对力学性能也要求很高，采用铸造技术，尽管可以满足成形需求，