商业航天行业深度研究报告(二):增材重塑航天制造,3D打印赋能商业火箭降本放量
华创证券·2026-03-25 22:47

行业投资评级 - 报告对商业航天行业(具体为增材制造/3D打印在商业火箭领域的应用)给予“推荐”评级(维持)[3] 报告核心观点 - 商业航天是大国战略竞争的关键领域,低轨卫星部署的迫切性催生了对火箭发射的巨大运力需求[6][8] - 传统航天制造存在工艺流程繁琐、工序链冗长、成本与效率优势难以体现等瓶颈[6][11][13] - 增材制造(3D打印)在轻量化、高性能材料、复杂集成、快速响应、功能一体化方面具备显著技术优势,能够有效应对传统制造的局限[6][14][16] - 随着3D打印技术在火箭设计制造中应用增多,其带来的周期缩短和成本降低优势将愈发明显,有望随产业链发展实现需求快速提升[6][8][55] - 报告建议关注在商业航天增材制造领域有布局的相关上市公司[6][8] 根据目录总结 一、 商业航天装备构型精密结构复杂,制造工艺壁垒高耸 - 商业航天装备普遍具有外形尺寸大、构型复杂、薄壁结构占比高、内部流道精密多样等特征[6][11] - 其服役工况极端,需在高温、高压、腐蚀介质及强振动等多重环境下工作,对材料综合性能要求极高[6][11] - 航天产品制造呈现小批量、研制周期紧张、质量与可靠性指标严苛的特点,整体制造难度高[6][11] 二、 传统航天制造瓶颈凸显,增材制造应运而生 (一) 传统制造受限,增材路径破局 - 传统制造工艺在航天装备生产中面临流程繁琐、工序链冗长、转运环节多等问题[6][13] - 增材制造是一种基于三维模型数据、通过材料逐层累加构建实体的先进制造技术,其“离散-堆积”原理与传统减材制造有本质区别[13] (二) 核心路线聚焦分化,SLM精密成型与DED大件主导 - 航空航天领域常用的增材制造技术包括激光粉末床熔融(LPBF/SLM)、电子束熔化(EBM)、线材电弧增材制造(WAAM)、定向能量沉积(DED)等[6][21] - 目前应用最广泛的是基于激光的粉末床熔融技术(SLM),其优点包括成形精度高、表面质量好、致密度高、适合复杂结构一体化制造等,特别适用于发动机喷注器、涡轮叶片等复杂精细结构[6][23] - 定向能量沉积技术(DED,包括WA-DED)具有高沉积速率、可局部调整、多轴打印、材料适用性广、适合大尺寸构件制造等优势[6][24] - 不同技术路径各有优劣:SLM精度高但成型效率低、尺寸受限;WAAM/DED适合大型部件但精度稍差需后处理[26] 三、 工艺赋能降本增效,全球产业同步进展 (一) 三大系统构筑火箭主体架构 - 运载火箭主要由结构系统、推进系统和控制系统组成[34] - 火箭制造成本中,发动机占比最大(54%),其次是箭体结构(24%)[34] - 可重复使用火箭发动机系统高度复杂,主要包括推进剂供应系统、燃烧系统和控制系统[35] (二) 增材制造适配箭星多类制造场景,缩短周期同时提高结构一致性 - 在液体火箭中,增材制造可应用于发动机涡轮泵、推力室、阀门、栅格舵、舱段等环节[6][40] - 涡轮泵:增材制造可实现诱导轮、泵叶轮等部件一体化成形,带来显著效益。例如,诱导轮零件数减少45%,制造周期缩短80%;泵叶轮制造周期可从3个月缩短至1周[42] - 推力室:增材制造可将传统由数百个零件组成的喷注器一体化制造,提高喷孔一致性和燃烧效率;可实现带复杂冷却流道的燃烧室一体化制造,解决传统分体钎焊工艺的稳定性差、周期长等问题;可制造大型喷管,如NASA打印出直径达1.5米、长度1.8米的镍基高温合金整体通道火箭喷管[44][45] - 卫星:增材制造可应用于卫星轻量化主承力结构、点阵结构设计与制造、多功能结构一体化,是提高有效载荷比、降低发射成本的关键途径[6][53] (三) 海内外同步推进应用,增材制造未来大有可为 - 国际应用案例: - Orbex公司采用L-PBF技术打印一体化推力室,结构优化后重量减轻30%,效率提高20%,相比传统数控加工节省90%周转时间和50%加工费[56] - Launcher公司自2019年开始研发3D打印E-2发动机零部件[6][56] - Relativity Space公司采用L-PBF和WA-DED技术制造火箭发动机、贮箱等,使火箭零件数量从十万多个减少到低于1000个,制造周期从24个月缩短为2个月,迭代周期从48个月减少到6个月[6][57] - SpaceX在其“猛禽”发动机喷注器中采用一体化增材制造方案,减少了焊缝与装配误差,降低了成本与周期[60] - 空中客车公司在通信卫星中应用钛合金增材制造支架,实现超过40%的结构减重[60] - 国内应用案例: - 天龙二号运载火箭的TH-11V发动机是全球首款应用3D打印的闭式循环补燃发动机,相比传统工艺,发动机组数量减少80%,制造周期缩短70%~80%,成本和重量降低40%~50%[6][61] - 星河动力2500N发动机采用3D打印制成,成本由50万元降至不到5万元[6][61] - 3D打印应用于火箭发动机和精密件,可使相关环节制造成本降低1/5至1/3[61] 四、 相关标的 - 银邦股份:参股公司飞而康(持股17.27%)主营金属3D打印,产品应用于航空航天领域,曾助力长征八号改进型火箭成功发射[63] - 飞沃科技:收购成都新杉宇航60%股权,其主营业务为金属3D打印服务,产品主要为液体火箭发动机零部件,客户包括天兵科技、中科宇航等[64] - 华曙高科:为航空航天领域客户提供3D打印解决方案,应用于火箭发动机收扩段、推力室等场景,并致力于提升该领域3D打印渗透率[65] - 江顺科技:通过参股基金间接参股九宇建木,后者是国内首家将定向能量沉积多金属复合打印用于火箭发动机的企业[66]

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