Kaiyun:高端制造与消费级产品两开花3D打印迎快速发展新机遇

  行业资讯     |      2026-07-13 18:53

  

Kaiyun:高端制造与消费级产品两开花3D打印迎快速发展新机遇

  近日,两家3D打印企业相继完成规模化融资,引起了市场广泛关注。全球领先消费级3D打印企业快造科技,斩获由凯辉基金领投、新一轮高达10亿元融资;另一家专注于3D打印核心零部件研发与制造企业锐力斯,宣布完成A轮近亿元融资。

  资本的青睐有加,折射出3D打印行业的高成长潜力。未来,无论是在商业航天等高端制造领域,亦或是消费级产品市场,3D打印均大有可为。

  以最具代表性之一的前沿商业航天领域为例,虽然众所周知,近年来企业之所以能把动辄数亿元的火箭发射成本大幅压缩,其回收复用技术可谓是居功至伟。但在相对容易被人忽视的前端制造环节,当下3D打印技术也在推动着火箭制造成本的大幅优化,与核心部件可复用率的提升。

  按传统制造行业思维,想要降低单件产品生产成本、提升毛利率水平的一条不变铁律,便是:大批量生产、提升规模效应。而在这一核心业务运营逻辑下,生产企业首先需要费时费力设计产品模具,并斥巨资投入专业产线建设,后续再通过产品的规模化放量来实现产品单位成本的压缩。

  而相较于传统制造领域,商业航天等高端制造行业明显属于“异类”,其具有技术迭代极为快速、产品高度定制化与生产小批量的特点。因而其漫长的各类模具设计开发周期,以及专用设备的重金投入,不但会导致时间成本较高,且项目的经济性也难以得到有效保障。

  在输入三维数字模型后,通过将原材料颗粒喷涂成产品切片,并像盖房子一样地层层将切片往上叠加,3D打印便可快速高效地得到产品实物。无需模具与昂贵专业产线建设投入之下,可大幅优化产品单位成本的同时,也能显著压缩整体开发周期。

  图片说明:目前最通用熔融沉积成型3D打印工艺原理; 资料来源:ScienceDirect

  作为3D打印技术的忠实拥趸者,美国Relativity Space公司就曾表示,通过将该技术深度运用于火箭制造,其实现将整体制造周期从长达两年压缩至仅仅两个月。

  同时,传统模具精加工所采用的精车、精镗、铰孔、磨削等“减材制造”工艺,其加工过程需要像雕刻一样、不断去除产品多余材料。而3D打印的加工路径也是完全相反,其“增材制造”模式也可以实现需要多少材料就用多少,从工艺源头上减少边角料浪费、提升材料利用率,真正做到“量体裁衣”、物尽其用。

  制造行业有一个专业术语叫可制造性设计(DFM),即在设计之初便要考虑到其制造的可行性与经济性。在该理念制约之下,设计师画图纸时就好比戴着镣铐跳舞,其产品设计需要时刻妥协于现有工艺加工限制,进而也严重制约了火箭发动机等精密零部件性能的进一步提升。

  而3D打印技术的应用则是为设计师松了绑,在彻底打破可制造性设计思维藩篱,以及大幅降低的试错成本加持之下,设计师可尝试更多、更富有想象力的方案,设计的灵活性与制造敏捷性显著加强的同时,其也能更加专注于产品性能的提升。

  随着高温合金与高性能复合材料于3D打印领域应用的日臻成熟,这一设计思维转变的可落地性正不断增强,而其所带来的可观收益也在商业航天领域得到了极佳的诠释。

  在商业航天领域,若运载火箭自身重量过大,不但意味着会额外消耗宝贵的燃料资源,也会相应挤压其赖以赚钱的有效载荷空间。而挣脱了可制造性设计理念束缚后,3D打印设计方案可充分利用拓扑优化技术。在保证其结构强度的前提下,将低受力区设计为镂空或格栅结构,进而实现火箭全面“瘦身”,将轻量化卷到极致。

  其二是,“化零为整、去繁为简”,一体化成型技术助力零部件数量与工艺流程精简、成本与开发周期压缩。

  面对复杂结构的零部件,传统的减材制造往往需要繁杂的工艺流程才能完成,其在一体化生产方面的能力更是捉襟见肘。而3D打印则是专治各种复杂结构,越是奇形怪状、传统机床根本造不出来,亦或是需要量身定制、一体化成型的复杂组件,就越能展现其逐层材料堆叠的“绝活”优势。

  通过一体化设计可合理简化产品结构,结合梯度材料工艺技术,3D打印可直接一次性打造完整的大型综合部件,免去了原有大量零部件还需一个个焊接拼装琐碎流程的同时,也大幅提升了整体系统的可靠性。

  以火箭发动机“心脏”-推力室为例,作为火箭的动力来源,其服役环境十分恶劣。推力室不但需要在极端高温高压下工作,承受剧烈的燃烧震动考验,而且还要精确混合推进剂、保证燃料充分燃烧,故而其也是火箭发动机中最复杂、最难造的核心部件。

  传统的合金内外壁分体焊接工艺,存在焊点多、容易漏、造得慢、成本高、可复用率低等多重老大难问题。而3D打印一体化成型设计,则是可将上述工艺瓶颈一一轻松化解,可多维度全面提升火箭推力室的研发与生产能力。

  商业航天领域先行者SpaceX所打造的第三代猛禽发动机,其通过全面采用3D打印技术,已实现将数百个零件、推进器内外壁、再生冷却流道等庞杂组件的一体化整合成型。如下图可见,其系列发动机的结构精简对比一目了然。相较于首代产品,第三代猛禽发动机的单台重量锐减达555kg,推力提升51%,成本降幅更是高达近90%。

  图片说明:SpaceX猛禽系列发动机结构的演进对比; 资料来源:3D Printing

  同时,在彻底告别传统分体焊接工艺后,可从根源上消除了火箭推力室焊缝渗漏与应力集中的主要潜在“雷点”。3D打印技术一体化成型的发动机更可靠、更耐造,进而其复用率也能够得到有效提升。

  无独有偶,另一太空探索先锋NASA,同样在积极推进3D打印技术赋能应用。早在2012年,NASA便已启动了增材制造演示发动机(AMDE)项目,2017年其再接再厉、开启了3D打印领域大型研发项目—快速分析与制造推进技术(RAMPT)计划。

  项目所获得成果则远超NASA预期,其已实现发动机推力室减重达40%,并持续累积了大量的技术工艺“Know How”。NASA旗下马歇尔航天飞行中心,已将定向能量沉积(DED)、选区激光熔化(SLM)等前沿3D打印工艺技术悉数收入囊中。

  2025年7月,深蓝航天首台“雷霆RS”火箭发动机完成总装交付,所采用3D打印部件的重量占比超85%,其针栓喷注技术也已达到国际先进水平。未来待公司无锡总装基地满产后,预计将形成年产50台液体火箭发动机的规模化量产能力。

  2025年12月,蓝箭航天朱雀三号运载火箭迎来首飞,其搭载的天鹊系列液氧甲烷发动机已全面采用3D打印技术,并有望于今年迎来成功回收。天兵科技所自主研发的天火十二发动机,Kaiyun网站也已实现约90%零组件的3D一体化打印,并可大幅缩短制造周期。

  当下,全球卫星大规模组网竞赛已经打响,而其最终盈利质量的高低,则很大程度上取决于谁能把火箭造得更便宜、运载能力更强、运载成本更低。同时,此前阻碍3D打印技术全面应用推广的设备投入高、可用材料性能低等硬伤,也随着技术工艺的不断成熟而得到一一化解。

  需求倒逼与技术发展双轮驱动,3D打印技术正走向商业航天的聚光灯下。从可选项到必选项,未来其市场渗透率有望显著提升,相关产业链的投资价值也有望迎来重估。

  另一方面,全球消费级3D打印市场规模,呈现快速扩容之势。根据灼识咨询数据显示,按GMV统计,2021年全球消费级3D打印行业的市场规模为18亿美元,至2025年已持续大幅攀升至了60亿美元,期间年复合增长率达35.6%;且未来5年,其高成长性预计将长期延续,至2030年市场规模有望大幅扩容至272亿美元,期间年复增长率预计保持在35.2%的高水平。

  图片说明:2021年-2030年全球3D打印行业市场规模情况及预测; 资料来源:灼识咨询

  另一组出口数据则更加令人振奋,根据海关总署数据显示,2026年1月-4月我国3D打印机出口量呈现爆发式增长,其累计出口数量为246万台,同比增速高达100.3%。

  而消费级3D打印机需求增长强劲的背后,则是由产品价格、使用门槛、产品性能等多重合力所共同推动。入门级3D打印机的价格,已从原来的动辄数千元降至千元以内;以前饱受诟病的打印操作繁琐复杂问题,如今通过各项智能化功能也可实现零门槛操作。

  就市场竞争格局来看,我国企业在消费级3D打印领域具备压倒性优势,其出货量全球占比已超90%之多。未来,消费级3D打印产品有望从小众玩家群体,快步迈向大众消费市场。而借此市场快速扩容东风,我国的行业龙头企业也有望充分受益。返回搜狐,查看更多