机械行业商业航天专题三：关注3D打印全产业链与关键结构件发展机遇

内容目录TOC\o"1-2"\h\z\u业天勃展术路逐确立 4商航市空阔，美相局空源 4可复用液料火技路逐确立 5低资竞激卫星新期望步启 63D打技成商航天本效键段 73D印术卫领域要于星控天线生产 73D印术火关键动中应广泛 7商航带对属3D打的盛求 93D打产链结行业望益业天业拓展 103D印务&供应已入业箭星供链 103D印术应有望动镜激器核心件求 12结件与3D印行，场间阔 13险示 15图表目录图1.2015-2024全业航市规（美） 4图2.2015-2024中业航市规模 4图3.中主火发市场 4图4.2024年国部射场行射超70次 4图5.有相阵线构示图 7图6.星相阵线 7图7.3D印动源线 7图8.3D印KaLEOASSA（展与波） 7图9.Falcon面来，一助器载9枚动机 8图10.Raptor进料统 8图11.算属PBF市场额（2022） 10图12.普连光光器 12图13.SLM技原图 13图14.纤光结意图 13图15.镜描统图 13图16.Velo3D生的SapphireXC1MZ为大的LPBF印机 14表1：体箭运力优固火箭 5表2：重使火发射本飞频优一次性 5表3：氧烷箭机相液煤拥相较优理比和度冲 6表4：要用火子级发机比品术水平 6表5：外流动计倾于过材造统焊技并方式 8表6：心部占总成约85-90 9表7：7大3D打技线对比 9表8：空天域3D打印金材为主 10表9：内头3D打企业进商火&供应链 11表10：橙子3D振品关技指接海头部（202212商业航天蓬勃发展，技术路线逐步确立商业航天市场空间广阔，中美竞相布局太空资源20256,1204,800782015至2024年球商航呈年速长趋年复增为7.7据2025-2029，2015年至2024年，国业天均合增率为22.5。2017年至202420以上。图1.2015-2024年全球商业航天市场规模（亿美） 图2.2015-2024年中国商业航天市场规模600050004000300020001000

25,00020,00015,00010,0005,000201520162017201820192020202120222023202420152016201720182019202020212022202320240 020152016201720182019202020212022202320242015201620172018201920202021202220232024航天股说书美国航基金会，国证券券究所 航天股说书中国航工业量协会，艾咨，华经产业研究院，中投产业研究院，国投证券证券研究所Jonathan'sSpacePages，202470SpaceX图3.中美主导火箭发射场 图4.2024年美国头部发场行发射次数超70次20050美国0美国

2020 2021 2022 2023 2024 2025

中国文昌航天发射场美国肯尼迪航天中心美国范登堡空军基地美国卡纳维拉尔角空军基地

中国法国日本印度伊朗新西兰其他0 20 40 60 80中国法国日本印度伊朗新西兰其他俄（含苏）onathan'sSpacePages，国证券券研所 航天股说书国投证证券究所俄（含苏）可重复使用、液体燃料火箭技术路线逐步确立表1：液体火箭的运载能力优于固体火箭液体火箭固体火箭推进剂液体推进剂固体推进剂推进剂贮存火箭的氧化剂箱和燃料箱发动机燃烧室内发射周期液体火箭的燃料和氧化剂分子活性强，化学稳定性低，基本必须低温贮存，而火箭本身很难做到这一点，因此，通常燃料箱不加注燃料，到使用的时候再加注，因而液体火箭准备时间较长固体火箭的推动剂已经预先混合好，燃料和氧化剂颗粒很早就固定在发动机里，准备周期更短储存周期常温推进剂7天，低温推进剂1天数年运载能力发动机燃烧效率很高，运载能力更大，一般在1吨以上几百公斤左右，适合搭载小卫星灵活性可以进行关机控制不能中途控制关机成本高低应用场景一般是航天运载火箭领域一般是导弹等军事火箭家航天局，科普中国，国投证券证券研究所第二代：部分可重复使用火箭。以SpaceX99SpaceX24表2：可重复使用火箭从发射成本和飞行频率优于一次性火箭类型发射成本LEO运费翻新费用典型飞行频率可重复使用（猎鹰9号）6700万美元2500~3000美元105–10x或更频繁一次性（阿特拉斯五号）1.6亿美元1万美元+N/A产量限制一次性（NASASLS）2亿美元+4万美元+N/A每年约1至2次发射paceXStock，国投证券证券研究所120t表3：液氧甲烷火箭发动机相较液氧煤油拥有相对较优的理论比冲和密度比冲特性参数液氧甲烷液氧煤油液氧液氢混合比3.52.746室压/MPa252525喷管面积比3030306 -2 -1推进剂密度比冲/（10kg·m·s）2.7973.42.561大推力液氧甲烷火箭发动机技术研究进展》_谭永华，国投证券证券研究所YF-100YF-1021D-12A12B表4：主要应用于火箭一子级的发动机可比产品技术水平龙云发动机龙云发动机LY-70YF-102YF-100梅林1D+Merlin1D+猛禽2Raptor2天鹊-12BTQ-12B天鹊-12ATQ-12A项目研制公司/位 蓝箭航天 蓝箭航天 SpaceX SpaceX 航天科集团

航天科技集团

九州云箭（北京）空间科技有限公司型、朱雀三号重型猎鹰长征七号、长征八号等力箭二号等燃料类型 液氧甲烷液氧甲烷液氧甲烷型、朱雀三号重型猎鹰长征七号、长征八号等力箭二号等燃料类型 液氧甲烷液氧甲烷液氧甲烷液氧煤油液氧煤油液氧煤油液氧甲烷循环方式 燃气发器循燃气发生器循全流量分级燃燃气发生器高压补燃富氧分级燃烧燃气发生器燃气发生器循环环烧循环循环循环循环环

朱雀三号 星舰 猎鹰9

长征五号、长征六号、

天龙二号、

长征十二号甲箭航天招股说明书，国投证券证券研究所低轨资源竞争激烈，卫星更新周期有望逐步开启ITU（ITU）7“”和“GW计划。”2023129620301“GW”12992202512ITU205JonathanMcDowellSpaceX201920201439状态而2022以发的卫星87+均于常作状，示射5年上是个星2.3D打印技术成为商业航天降本提效关键手段2.1.3D打印技术在卫星领域主要用于卫星相控阵天线的生产50(LNA(DAC)等。图5.有源相控阵天线结示图 图6.星载相控阵天线天玑国投券券研究所 天玑国投券券研究所3DSWISSto123D3D10003DLQ-V图7.3D打印地动有源天线 图8.3D打印KaLEOASSA（扩展器与滤波器）WISSto12司官国投证证券究所 WISSto12司官国投证证券究所2.2.3D打印技术在火箭关键发动机中的应用广泛Falcon9图9.Falcon剖面图来看，一助推器搭载9枚发动机 图10.Raptor进燃料系统SJ，投证证券究所 PreliminarydesignofaRaptor-likeengine》_MatteoPiunti等，投证证券究所ViterbiSpaceXTerranArchimedesRaptor3DViterbiRelativitySpace，Terran13D85，TerranR3DRocketLabArchimedes3DSpaceXStock，Raptor3D表5：海外主流发动机设计倾向于通过增材制造+传统焊接技术并行方式发动机型号3D打印比例3D打印部件RelativitySpace

Terran1 85 组件TerranR 增材技术 模具加提升RocketLab Archimedes 90 SpaceX Raptor 201640

集成涡轮泵壳体、单片喷油板、喷嘴喉部加固等iterbi，RelativitySpace，VoxelMatters，Applyingai，SpaceXStock，3D打印技术参考，国投证券证券研究所国内箭造域根据OFweek信零部占火总约85-90其是轨度心；他括面试备、料特材等占约5。表6：核心零部件占火箭总成本约85-90价值量占比核心结构核心结构占比推进系统（发动机）-50涡轮泵、推力室、阀门等箭体结构-25整流罩贮箱结构件/连接件10-15约5控制系统（含电气）-15含惯导、综控计算机、姿轨控、测控、配电与软件其他5地面测试设备、燃料、特种材料等Fweek通信网，国投证券证券研究所2.3.商业航天带动对金属3D打印的旺盛需求DVPP（X（BMJT（B（E;（SH表7：7大3D打印技术路线对比技术中文名细分技术路线形式优势 缺点 材料能量源（激光/电子束）以精准的精涵盖各种工程材料。塑粉末SLS/DML度照射到粉末床上。选择性扫描零件卓越的械性；能够 机器和料成高；面 料方面要是龙PBF床融S/SLM/E第一层的形状，熔化或烧结粉末颗创建高复杂无支撑 处理比VPP更糙；要 （PA11PA12）；金属合BM粒，并将其融合成固体，重复此过的几何状；生产力 大量的期处和冷时 方面：合金不锈程，在粉末床中一层层堆积物体间 钢、钛金Inconel（超合金）和钴铬多轴机械臂将喷嘴瞄准目标表面。能可以制非常的零 分辨率低且面处理 几乎完是金，常见定向LMD/EBA量源在目标表面形成一个小型熔融件；高质沉率；适 差，需大量加工高 材料包钛合、DED能沉/WAAM/W池，原料被送入该池，熔融并与基底合修理增加有高价 昂的资设备本；程 Inconel、锈钢各积LAM融合。机械臂沿着编程路径移动，以值部件功能可以制 控制可很复杂 种工具。增加特征或修复磨损的表面造功能分级材料粘结和BJT似的在粉床内装零 打印速极快无需加 需要大多步的后处件，区是采了不的熔机。 热）；本于PBF； 理流程最终件的度 金属（锈钢主）、BJT剂喷- 结合剂射不热，是使液结 能够实高批生产， 和机械能于PBF零 砂子（于铸模具）射合剂将末颗粘合一起 甚至接传统法如金 件；烧过程的零收 和陶瓷属注塑型（MIM） 缩管理能很杂材料将微小液滴射到印平上当 突出的面处和真实 零件通较脆机械能这些液沉积，集在打头件 感；能全彩刷并使 低于PBF或MEX制造零 多种可外固光聚合MJT喷射- 中的紫光源经过瞬间化使 用多种质；高的维 件；材对紫线敏， 物（丙基树）技术液体变固体料层 度精度轻松除支 可能随间降；机和VPPMEXSHL

树脂 光聚 合 CD材料挤出 片层 -叠加

线（UV）

撑。高细节和准确性；高光滑度的表面处理；非常适合复杂复杂的几何形状的零件（系统）种金属

材料成本高昂零件可能脆弱；需要复杂的后处理（洗涤和固化）；致表面较粗糙；与VPP（Z轴、层间强度较弱）过程非常浪费；几何复杂度有限（无内部空洞）；最终部件容易分层；表面处理差

液态光聚合物树脂，包括标准树脂、坚韧耐用树脂（模仿ABS）、柔性树脂（模仿橡胶）以及用于珠宝制作的可铸造树脂热塑性丝材库：常见材料包括PLA、ABS、PETG和TPU。工业机器可以使用高性能工程聚合物如PEEK、PEKK和Ultem纸张、塑料和金属箔（铝、铜、钛）APMAF，国投证券证券研究所3D（PFSL/EBMDED表8：航空航天领域3D打印以金属材料为主应用方 3D应用方 3D打印技术 进展RocketLab SLM（PBF的种） 已与康SLM解决案签谅解忘录利用激光DED工艺在吹粉上打印出高强度铁镍超合金火箭喷嘴，尺NASARAMPT

寸为1.016米——这是该机构有史以来最大的喷嘴之一GEAdditive（喷气发动机中的涡轮叶片）

EBM（PBF的种） “喷气动机轮叶现已够用电子熔融（EBM）技，通增材制造式使钛铝合物（TiAl）进行产。RelativitySpace PBF&WAAM(DED一种)

采用了来自星际之门3D打印平台的粉末床聚变（PBF）和电弧增材制造（WAAM）oxelmatters，Photonics,GoAdditive，RelativitySpace，国投证券证券研究所3.3D打印产业链+结构件行业有望受益商业航天行业拓展3.1.3D打印服务商&设备供应商已进入商业火箭&卫星供应链EOSGEAdditive、SLMSolutionsPBF83D图11.估算金属PBF硬件市场份额（2022）EOS GEAdditive SLMSolutions Velo3D华曙高科+铂力特Renishaw Sisma/Trumpf 3DSystemsHBD Eplus AllOtherPBF川省增材制造技术协会，国投证券证券研究所3D3D表9：国内龙头3D打印企业已进入商业火箭&卫星供应链时间 客户 产品时间 客户 产品2018 2023

-多个发动机的关键零部件铂力特

2023 蓝箭航朱雀号遥运载箭 为关键部件研制供了方的金属增材制造技术支持负责卫星部署器框架的结构优化设计和打2023 配套用于“原力-85”百吨级液氧煤油发动机燃

印生产工作参与了“原力-85”发动机研制，打印了2023

气发生器

发动机身部毛坯、针栓式燃气发生器等多个关键部件华曙高科

2023 星际荣百吨液氧烷火发机“JD-2” 打印了个管类和轮泵零件2020 长征五运载箭 级间解装置护板2022 “苍穹”50级可复使液氧/煤油发机 涡轮泵液氧油主壳体多零件新杉宇航 - 天兵科、中宇航星际耀星火空等 喷注器燃烧、收段、张、涡轮泵等飞而康 - 蓝箭航天 目前飞康已蓝箭2026年10火箭应100发动的指订单南风股份 - 可打印锈钢合金、钛金纯铜等料，产鞋、军航、散热领域品曙高科/新杉宇航/飞而康/南风股份官方微信公众号，铂力特公司官网，国投证券证券研究所20.33D3D30/50/702031-2035亿元年。ITU7显示部里碑包括9内须放卫星的10，12必须放申504291431-2SpaceX20352030203020-2555当前外箭动中3D打印比通过最高到80设箭中3D30/703D103D3.2.3D打印技术的应用有望带动振镜、激光器等核心部件需求3D3D3D3DM21.13D1.06-1.093-53D21243D500W/1000W3D3D图12.杰普特连续光纤激光器极熊3D打印微信公众号，国投证券证券研究所振镜和动态聚焦/场镜作为激光路径控制的关键器件，也在从最早的进口依赖逐步转向国产3D国Scaps、国Scanlab国厂主，产化仅15右(2022)。比国ScapsScanlab3D表10：金橙子3D振镜产品关键技术指标接近海外头部（2022年）关键性能指标金橙子INVINS