2026年我国太空金属3D打印迎里程碑突破，双重技术路径跻身世界前列
2026年开年，我国太空制造领域传来重磅喜讯：3D打印技术参考获悉，1月12日，中科宇航力鸿一号遥一飞行器在酒泉卫星发射中心圆满完成亚轨道飞行试验，返回式载荷舱通过伞降系统顺利着陆回收。此次首飞的核心突破的是搭载了中国科学院力学研究所自研的微重力激光增材制造返回式科学实验载荷，成功完成太空微重力环境下激光熔丝金属3D打印技术验证，这也是我国首次基于火箭平台实施的太空金属增材制造返回式科学实验，掀开我国太空金属3D打印发展的全新篇章。
此次力鸿一号搭载的微重力激光增材制造返回式科学实验载荷（LAM-MG-R1），核心目标是验证太空微重力环境中激光熔丝金属增材制造技术的可行性，获取关键工艺参数与性能数据，为后续在轨制造技术迭代提供支撑，其背后蕴含着多项技术突破。
1. 试验核心细节与成果
力鸿一号遥一飞行器攀升至约120千米高度，成功穿越卡门线进入太空，在微重力环境下开展激光熔丝金属3D打印试验。不同于地面重力环境，太空微重力会导致金属熔池流动不稳定、物料输运困难，给成形精度带来极大挑战。为此，科研团队突破了微重力条件下金属增材制造的物料稳定输运与成形、全流程闭环调控、载荷—火箭高可靠协同等一系列关键技术，确保试验顺利推进。
本次试验的核心成果在于，成功获取了太空激光熔丝金属增材制造的关键过程参数（包括熔池动态特征、物料输运、凝固行为等），以及成形件几何特征与性能参数等科学实验数据。中科宇航明确表示，此次任务为发展太空金属增材制造基础理论和关键技术奠定了坚实基础，更为开发太空环境中长期在轨金属增材制造与原位修复等技术提供了宝贵经验，将有力推动我国太空制造技术的跨越式发展。
2. 技术价值：填补工程验证空白，衔接在轨应用
此前，我国太空金属3D打印研究多集中于地面模拟微重力环境，缺乏太空实际工况的验证数据。此次亚轨道试验的成功，实现了从“地面模拟”到“太空实测”的关键跨越，填补了我国在大尺寸难熔金属太空增材制造领域的工程验证空白。相较于传统太空制造需提前携带全套零部件，激光熔丝3D打印可实现太空工具、设备零部件的即时制造与原位修复，大幅减少航天器携带的备件数量，降低发射成本，尤其适配深空探索等长期太空任务需求。
二、双重布局：我国太空金属3D打印的另一核心路径——电子束熔丝技术 我国在太空金属3D打印领域的突破并非单一路径探索，而是提前布局了激光与电子束双重技术方案，形成互补协同的发展格局。早在2025年4月，我国就已在电子束太空3D打印领域取得突破性进展，为后续太空应用提供了另一重要支撑。 1. 电子束熔丝技术的关键突破 2025年4月11日，科技日报报道显示，中国航空制造技术研究院高能束流发生器实验室在“太空3D打印”技术领域取得重大突破：该单位在模拟微重力环境下，成功应用冷阴极电子枪实现了钛合金精密成型，完成“太空级”3D打印。 此次突破的核心亮点在于设备的小型化与轻量化——研究团队已研制出“太空级”3D打印原理样机，相较于欧空局180公斤重的金属3D打印机，我国原理样机大幅缩减了重量与体积，可显著降低发射成本，更适配小型航天器与亚轨道飞行器的搭载需求。同时，该技术已实现在模拟微重力环境下的电子束熔丝成型，为后续太空实测奠定了坚实基础。 2. 氦气保护的技术细节与作用 电子束3D打印在太空真空环境下存在一个核心技术难点——电荷积累。为解决这一问题，该技术仍需依赖氦气保护，其核心作用是通过氦离子与电子在真空环境下发生中和反应，抵消电荷积累引起的电子束束斑震荡及放电，确保打印过程稳定。 值得注意的是，氦气保护不仅能解决电荷积累问题，还能提升打印零件的性能。美国西北大学的研究表明，氦气可通过降低有效能量吸收来抑制不稳定的匙孔，从而减少匙孔孔隙的产生并减小孔隙尺寸，提高零件致密度与力学性能。尽管氦气成本相对高昂，但在太空制造这种对零件可靠性要求极高的场景中，其应用具有不可替代性；而地面工业生产中常用的氩气，虽成本更低、可回收利用，但无法满足太空真空环境下的电荷中和需求。 3. 双技术路径的差异化定位 从技术定位来看，激光与电子束太空3D打印各有侧重、互补协同：激光太空打印以高精度为核心目标，适合打印精密小型零部件，适配对尺寸精度要求较高的太空设备；电子束太空打印则以高能量、高效率为核心优势，适合打印大型结构件，且设备小型化潜力更大，更适配多场景搭载需求。这种双重布局，让我国可根据不同太空任务需求，灵活选择适配的打印技术，进一步提升了我国太空制造的灵活性与竞争力。 在太空金属3D打印领域，欧空局是首个实现人类太空金属3D打印的机构，其技术进展与我国形成了鲜明对比，也凸显了我国的技术优势。 1. 欧空局的进展与现状 2024年，欧空局首次实现人类首次太空金属3D打印，由空客公司打造的金属3D打印机搭载于国际空间站完成试验。该打印机重180公斤，采用激光加热不锈钢丝的方式，在国际空间站打印出高9厘米、宽5厘米的精密零件，整个制作过程耗时约40小时。 此次试验的细节显示，打印过程完全由地面团队远程控制，宇航员仅需在打印开始前打开氮气和排气阀；为保障安全，打印机在完全密封的盒子内运行，防止多余热量或烟雾逸出。2024年6-8月，宇航员启动零件打印过程，工程师团队通过电信链路实现有效载荷的远程控制与监控，不断调整参数以确保打印质量；2025年3月，首个太空金属3D打印部件返回地球进行测试，但截至2026年1月，相关研究结果尚未公布，推测其可能在零件性能或工艺稳定性上仍需优化。 2. 我国的优势与突破 相较于欧空局的进展，我国太空金属3D打印展现出三大明显优势：一是双重技术路径协同发展，欧空局目前仅实现激光金属3D打印，而我国同时推进激光与电子束技术，覆盖更多应用场景；二是设备小型化、轻量化优势显著，欧空局打印机重达180公斤，发射成本高昂，而我国电子束原理样机大幅减重，更具实用性；三是试验成果落地性强，我国力鸿一号试验成功获取了完整的过程参数与性能数据，而欧空局的测试结果尚未公布，我国技术迭代速度更具优势。 总体来看，欧空局率先实现了太空金属3D打印的“从无到有”，而我国则实现了“从有到优”的突破，凭借全流程自主可控、双路径协同、设备小型化等优势，逐步缩小与国际领先水平的差距，跻身全球第一梯队。 太空3D打印作为支撑太空探索与太空经济的前沿技术，近年来实现了快速迭代，从最初的基础工具打印，逐步向金属、生物、复合材料等多元领域延伸，形成了清晰的技术发展脉络。 1. 首次人类太空3D打印（2014年） 2014年，人类首次将3D打印机发送至国际空间站，成功打印出包括扳手在内的多个工具和零部件。此次测试的核心意义在于验证了3D打印技术在太空微重力环境下的可行性和有效性，为未来的太空制造提供了基础技术支撑。自此次测试以来，太空3D打印技术不断迭代，从传统工具打印逐步向更复杂的物体打印延伸。 2. 首次太空生物3D打印（2018年） 2018年，俄罗斯宇航员在国际空间站上利用3D生物打印机打印出了实验鼠的甲状腺，这是人类首次在太空打印出生物器官。这一成就不仅展示了太空生物3D打印的可行性，更为未来长期太空探索中，宇航员的医疗保障与生物器官修复铺平了道路，拓展了太空3D打印的应用边界。 3. 首次太空连续纤维增强复合材料3D打印（2020年） 2020年5月，我国在长征五号B载人飞船试验船上，成功搭载了自主研发的连续纤维增强复合材料3D打印机，成为全球首个实现此类技术的国家。该技术采用连续纤维束与热塑性聚合物作为原材料，通过自主研发的打印头实现复合浸渍与熔融沉积，实现了复合材料的一体化制备与成形，为太空大型复合材料结构件的制造提供了全新路径。 4. 首次太空激光金属3D打印（2024年） 2024年，空客公司制造的金属3D打印机在国际空间站上成功完成了首批液化测试线的沉积，打印出了熔化的“S曲线”，标志着3D打印机调试成功，并正式启动样件打印工作。此次突破标志着太空金属3D打印从理论验证进入实际应用测试阶段，为后续在轨制造零部件奠定了基础。 2026年1月，我国中科宇航力鸿一号的试验成功，标志着我国成为全球第二个实现太空金属3D打印工程验证的国家，且凭借双重技术路径，实现了对欧空局技术的部分超越，推动我国太空制造技术迈入世界前列。 历史文章： 2030年将爆发883亿美元市场！3D打印是如何在制造业中杀出重围的？5. 我国太空金属3D打印工程验证（2026年）