重構(gòu)商業(yè)航天輕量化金屬3D打印制造范式，中科祥龍實(shí)現(xiàn)低成本規(guī)?；瘧?yīng)用

• 輕量化金屬3D打印航天零部件，制造成本下降 40%- 60%；
• 將某型關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件減重 42%，研發(fā)周期也從傳統(tǒng)工藝的 18 個(gè)月壓縮至 5 個(gè)月。
  

△中科祥龍聯(lián)合創(chuàng)始人諸夢醒

2025 年 3 月 25 日至 26 日，深圳迎來了備受矚目的 2025 商業(yè)航天大會(huì)。南極熊獲悉，在這場匯聚了眾多商業(yè)航天領(lǐng)域精英的盛會(huì)上，國內(nèi)商業(yè)航天輕量化制造領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)中科祥龍帶著其先進(jìn)的技術(shù)和理念驚艷亮相，向業(yè)界展示了其如何通過四大技術(shù)體系重構(gòu)商業(yè)航天制造范式，支撐低成本規(guī)?；l(fā)展。
南極熊對中科祥龍聯(lián)合創(chuàng)始人諸夢醒進(jìn)行了特別專訪。

一、增材制造導(dǎo)向的設(shè)計(jì)革命：開啟航天制造新時(shí)代

在傳統(tǒng)航天制造領(lǐng)域，設(shè)計(jì)與制造往往是兩個(gè)相對獨(dú)立的環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)圖紙的復(fù)雜性常常受限于傳統(tǒng)制造工藝的局限性。然而，中科祥龍依托中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所超算中心的強(qiáng)大算力支持，構(gòu)建起參數(shù)化建模與多學(xué)科仿真平臺，實(shí)現(xiàn)了飛行器結(jié)構(gòu)的“性能 - 成本 - 工藝”多目標(biāo)優(yōu)化，徹底打破了這一傳統(tǒng)模式。

通過蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)重構(gòu)與應(yīng)力動(dòng)態(tài)模擬，中科祥龍成功將某型關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件減重 42%，同時(shí)保持剛度指標(biāo)不變。這一成果不僅顯著降低了航天器的發(fā)射成本，還提升了其在太空中的機(jī)動(dòng)性和靈活性。后處理工序減少了 70%，研發(fā)周期也從傳統(tǒng)工藝的 18 個(gè)月壓縮至 5 個(gè)月，極大地提高了研發(fā)效率，縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間。

中科祥龍獨(dú)創(chuàng)的特征識別算法更是為增材制造帶來了革命性的變革。該算法能夠自動(dòng)匹配最優(yōu)打印參數(shù)，將復(fù)雜艙段的工序從 12 道簡化為 3D 打印一次成型。這種從復(fù)雜到簡單的轉(zhuǎn)變，不僅減少了人為操作帶來的誤差，還提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。目前，中科祥龍已形成年處理 200 + 項(xiàng)型號設(shè)計(jì)的工程化能力，為商業(yè)航天的快速發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。

二、光整形工藝裝備集群突破：提升制造精度與效率

在增材制造過程中，光整形工藝裝備是確保打印質(zhì)量和效率的關(guān)鍵因素。中科祥龍自主研發(fā)的環(huán)形光斑動(dòng)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)，通過高斯光束與環(huán)形光斑的協(xié)同作用，使能量密度均勻性提升了 65%。這一技術(shù)突破，使得打印出的零部件在保證致密度≥99.95% 的同時(shí)，打印效率提高了1.8 倍。

針對鎳基高溫合金這一在航天領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的材料，中科祥龍開發(fā)了光斑能量補(bǔ)償算法，將缺陷發(fā)生率從行業(yè)平均 8% 降至 1.2%。這一成果不僅提高了零部件的可靠性，還降低了生產(chǎn)成本。目前，中科祥龍已建成華東地區(qū)的大規(guī)模3D 打印集群，裝機(jī) 51 臺金屬打印機(jī)，形成年產(chǎn)能 5000 件的批產(chǎn)能力，單臺設(shè)備年利用率達(dá) 85% 以上。

在剛過去不久的 2025 年 TCT 亞洲 3D 打印、增材制造展覽會(huì)上，中科祥龍展示了其與國際商用發(fā)動(dòng)機(jī)公司合作的增材制造最新成果——國內(nèi)率先推出 K438 鎳基高溫合金粉末3D 打印的大尺寸飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)熱端零部件（TVF）。這一成果依靠中科祥龍先進(jìn)的選擇性激光熔化（SLM）鋪粉增材制造技術(shù)工藝，K438 金屬粉末具有優(yōu)異的耐腐蝕性能和高溫強(qiáng)度，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、能源發(fā)電等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。然而，在SLM成形過程中，K438 金屬粉末存在高裂紋敏感性、致密度差的缺點(diǎn)。中科祥龍針對實(shí)體承力和精細(xì)尺寸功能結(jié)構(gòu)，采用變層厚與優(yōu)化掃描策略結(jié)合的打印方案，平衡了制造效率和材料性能。打印后的零部件力學(xué)性能出色，致密度超 99.95%，接近鍛造金屬性能，這得益于 SLM 快速凝固細(xì)化晶粒，形成均勻致密微觀組織。雖然存在殘余應(yīng)力，但能通過熱處理保障穩(wěn)定性和可靠性。

△K438金屬粉末（鎳基高溫合金）3D打印的大尺寸飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)熱端零部件

三、低成本材料體系創(chuàng)新：降低成本，提升競爭力

在商業(yè)航天領(lǐng)域，材料成本一直是制約行業(yè)發(fā)展的重要因素之一。中科祥龍通過成分優(yōu)化與霧化制粉技術(shù)，成功將鎳基合金成本降低了 37%，開發(fā)的鈦鋁梯度復(fù)合材料密度降低了 28%。這些成果不僅降低了航天零部件的制造成本，還提高了產(chǎn)品的市場競爭力。

中科祥龍與中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所合作研發(fā)的新型高溫合金，成功應(yīng)用于先進(jìn)飛行器部件，材料成本僅為進(jìn)口產(chǎn)品的 1/5。這一成果不僅打破了國外技術(shù)壟斷，還為國內(nèi)商業(yè)航天的發(fā)展提供了有力的材料支持。

為了確保新材料的可靠性和穩(wěn)定性，中科祥龍建立了“材料 - 工藝 - 檢測”閉環(huán)驗(yàn)證平臺，實(shí)現(xiàn)了新材料從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)線的快速轉(zhuǎn)化。目前，中科祥龍已形成涵蓋鋁合金、鈦合金、高溫合金等 8 大材料體系的供應(yīng)能力，為商業(yè)航天的低成本規(guī)?；l(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的材料基礎(chǔ)。

四、數(shù)字孿生驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)業(yè)協(xié)同：構(gòu)建高效協(xié)同生態(tài)

在現(xiàn)代制造業(yè)中，產(chǎn)業(yè)協(xié)同是提高生產(chǎn)效率、降低成本的關(guān)鍵因素之一。中科祥龍牽頭組建寧波市增材制造產(chǎn)業(yè)鏈共同體，聯(lián)合材料供應(yīng)商、高校院所構(gòu)建“設(shè)計(jì) - 打印 - 后處理 - 檢測”全鏈條。通過數(shù)字孿生技術(shù)，中科祥龍實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，取消了傳統(tǒng)“兩試一裝”環(huán)節(jié)，效率提升了 5 倍。

中科祥龍建成的國內(nèi)首家 3D 打印智能凈化工廠，運(yùn)用 5G + 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，打造了“設(shè)備互聯(lián) - 數(shù)據(jù)互通 - 決策智能”的數(shù)字化生態(tài)。2024 年，中科祥龍的產(chǎn)能利用率提升至 92%，良品率達(dá) 98.7%。這種高效的數(shù)字化生態(tài)不僅提高了生產(chǎn)效率，還降低了生產(chǎn)成本，為商業(yè)航天的快速發(fā)展提供了有力的保障。

中科祥龍的數(shù)字工廠模式已向汽車、醫(yī)療領(lǐng)域延伸，支撐客戶產(chǎn)品迭代周期縮短 60%。這種跨領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)協(xié)同模式，不僅為商業(yè)航天的發(fā)展提供了有力支持，還為其他行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

五、市場表現(xiàn)與未來展望

隨著航空航天、低空經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對于零部件輕量化的需求非常迫切，而金屬 3D 打印技術(shù)則非常適合用于這類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造。中科祥龍憑借其強(qiáng)大的技術(shù)創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)協(xié)同模式，實(shí)現(xiàn)了航天零部件制造成本下降 40 - 60%，在商業(yè)航天領(lǐng)域取得了斐然的市場表現(xiàn)。僅就2024 年一年，中科祥龍就承接商業(yè)航天項(xiàng)目 27 項(xiàng)，產(chǎn)品覆蓋衛(wèi)星、火箭等領(lǐng)域，市場占有率持續(xù)位居全國前三。此外，中科祥龍還與航空工業(yè)集團(tuán)、中國航天科技集團(tuán)、中國航天科工集團(tuán)、中國航發(fā)集團(tuán)和中國兵器集團(tuán)下屬的眾多科研院所建立了長期穩(wěn)定的戰(zhàn)略合作關(guān)系，進(jìn)一步鞏固了其在空天裝備輕量化飛行器結(jié)構(gòu)產(chǎn)品市場的領(lǐng)先地位。

隨著可復(fù)用火箭技術(shù)的成熟和商業(yè)航天的快速發(fā)展，中科祥龍正加速布局衛(wèi)星批量化制造。其智能生產(chǎn)線通過工藝參數(shù)優(yōu)化，單星制造周期較傳統(tǒng)模式縮短 80%，為低軌星座組網(wǎng)提供了關(guān)鍵支撐。未來，中科祥龍將繼續(xù)深化材料 - 工藝 - 裝備協(xié)同創(chuàng)新，構(gòu)建覆蓋空天裝備、新能源汽車、醫(yī)療植入體的跨領(lǐng)域制造生態(tài)。公司還將持續(xù)拓展 3D 打印技術(shù)在汽車、3C、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用，進(jìn)一步提升其在制造業(yè)中的市場份額。

盡管 3D 打印技術(shù)在商業(yè)航天領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展，但在疲勞性能和蠕變性能方面仍存在提升空間。未來 5 - 10 年，3D 打印技術(shù)需要在設(shè)備、工藝和材料等方面持續(xù)優(yōu)化，以達(dá)到模鍛件的水平，滿足航空航天關(guān)鍵部件的嚴(yán)格應(yīng)用需求，中科祥龍對 3D 打印技術(shù)的未來發(fā)展充滿信心，希望在未來中國 20 萬億的制造業(yè)市場中，3D 打印技術(shù)能夠獲得更大的市場份額，贏得更廣闊的發(fā)展空間。

六、結(jié)語

中科祥龍?jiān)?2025 商業(yè)航天大會(huì)上的精彩亮相，充分展示了其在商業(yè)航天輕量化制造領(lǐng)域的強(qiáng)大實(shí)力和創(chuàng)新能力。通過增材制造導(dǎo)向的設(shè)計(jì)革命、光整形工藝裝備集群突破、低成本材料體系創(chuàng)新和數(shù)字孿生驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)業(yè)協(xié)同四大技術(shù)體系，中科祥龍不僅重構(gòu)了商業(yè)航天制造范式，還為低成本規(guī)?；l(fā)展提供了有力的技術(shù)支撐。

隨著商業(yè)航天的快速發(fā)展和可復(fù)用火箭技術(shù)的成熟，中科祥龍的智能生產(chǎn)線和跨領(lǐng)域制造生態(tài)將為低軌星座組網(wǎng)和更廣泛的制造業(yè)發(fā)展提供關(guān)鍵支撐。我們有理由相信，中科祥龍將在未來商業(yè)航天和制造業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮更重要的作用，為人類探索太空和實(shí)現(xiàn)智能制造貢獻(xiàn)力量。