大国重器背后的工业母机 — 金属3D打印设备为商业航天注入强劲动能
近年来，在加快建设航天强国战略目标的指引下，我国商业航天事业迎来了历史性发展机遇，而商业火箭研制及发射业务作为商业航天核心环节，承载着民族复兴的“太空梦想”，是“承上启下”的关键枢纽，是尖端技术集成创新的“总牵引”，是新时代当之无愧的大国重器。
“十四五”收官之际，在中国波澜壮阔的商业航天竞赛中，蓝箭航天、天兵科技、星河动力、中科宇航、星际荣耀等中国商业航天企业，借助增材制造技术，迈入以“高频次、低成本、可回收”为标志的新发展阶段。蓝箭航天以天鹊系列液氧甲烷发动机为核心技术突破口，朱雀三号首次实现民营火箭入轨；天兵科技完成天龙三号大型液体运载火箭“一箭36星”同步分离试验；星河动力谷神星系列固体火箭持续服务商业微小卫星市场，创造了高频次、高成功率商业发射的新纪录，并陆续完成智神星系列液体可重复使用火箭的关键大型地面试验；中科宇航力箭一号遥十一运载火箭采用“一箭9星”的方式成功将卫星精准送入预定轨道，力箭二号也整装待发；星际荣耀完成了SQX-3可重复使用运载火箭着陆装置的关键试验，为后续海上回收奠定了技术基础。
在商业航天这场以克为单位计价、以分钟为时间窗口的极致竞赛中，工业级金属3D打印技术正从辅助工具蜕变为核心生产力，重构着航天器的诞生方式。传统制造中，一个复杂火箭发动机可能需要数百个零件、历经数月组装；而如今，通过工业级金属3D打印，它可被一次性整体打印，重量减轻超过50%、强度却提升2倍以上，并将交付周期从半年压缩至数周，大幅降低了商业火箭的造价和时间成本，也使得回收试验中的反复结构调整成为可能。相关统计数据表明，商业航天火箭液体发动机中约70%的零部件采用金属3D打印技术制造，这一比例在先进型号中更为突出，接近90%。进入“十五五”时期，我国商业火箭迎来商业化发展的关键阶段，而工业级金属3D打印技术恰好破解了传统制造的痛点，成为商业火箭尤其是可重复使用液体火箭发动机提质增效的规模化引擎和商业航天全产业链升级的关键纽带。
然而商业航天的金属3D打印尝试道路并非一帆风顺，火箭发动机的关键零部件通常需要大型、超大型粉末床金属3D打印设备才能完成，而多激光拼接精度及稳定性差、风场均一性差和超重载成型平台精度不足的问题曾经是阻碍大尺寸粉末床金属3D打印应用落地的“三座大山”。2023年，总部位于杭州的杭州易加三维增材技术股份有限公司在长期粉末床金属3D打印设备开发过程中掌握的多激光矩阵式排布和矫正拼接、多激光联扫、风场稳定性控制、超重载成型缸升降机构平衡与精度控制等核心技术基础上，率先推出了三轴成型尺寸方向均突破米级的超大型粉末床金属3D打印设备并实现商业化应用，为大型商业火箭的增材制造提供了切实可行的工业母机。2024年，易加增材进一步推出三轴成型尺寸均突破2米、可搭载64激光的全球最大粉末床金属3D打印设备，为高效率低成本生产更大推力、更大运载能力的火箭提供了重要的设备基础。
头部商业航天企业，如蓝箭航天的朱雀三号TQ系列发动机，天兵科技的天火系列发动机，星河动力的谷神星上面级轨姿控发动机、智神星CQ系列发动机，以及中科宇航的PE系列发动机等的成功研制背后，都有着易加增材粉末床金属3D打印设备及配套解决方案的身影。他们在火箭发动机推力室身部、喷管、涡轮泵、阀、燃气发生器等关键零部件上使用易加增材的设备及工艺，以满足高强度、复杂内流道结构的设计与制造要求，不断提升发动机的推力，使得大规模卫星组网、空间站货运等应用场景的实现成为可能；同时，在商业航天卫星电推、气瓶、热控等核心零部件方面，易加增材的设备也参与了大量的工艺开发，助力多家商业航天卫星公司在轨验证工作。近期，蓝箭航天与易加增材等企业正联合开展新一代火箭大型尾喷管等航天复杂结构件的装备与工艺研发。
过去十余年，易加增材一步一个脚印，勇攀技术高峰，为金属3D打印在商业航天领域的应用踏出一条越来越宽广的道路，易加增材成熟稳定的增材制造装备正在深度融入我国商业航天发动机产业链，成为支撑其快速迭代、工程化落地和规模化发展的重要技术底座。当前商业航天已迈入星座批量部署与深空探索的新阶段，工业级金属3D打印以其“轻量化、低成本、高效率”的特点，允许设计师突破传统工艺限制，实现点阵结构、拓扑优化等高度复杂创新设计从图纸快速推向轨道。未来在空间站或月球基地等太空环境中，利用金属3D打印技术就地取材或按需制造零部件，将打造深空探索和航天经济的全新范式。面对千亿级市场的强烈呼唤和“万星星座”现实任务的紧迫号召，相信以易加增材为代表的金属3D打印设备企业将继续迎接挑战，以十足的耐心和百倍的信心为航天强国建设持续注入强劲动能。
文章来源：新华网
