可回收火箭成本直降32.65%,浦东引领航天制造新范式
前沿技术指南:从实验室到星海——上海治臻技术如何重塑可回收火箭经济性
技术突破的背景与起点
2025年9月19日,上海市经济和信息化委员会正式公布《上海产业创新计划(2025-2030)》首批入选项目,上海治臻新能源科技有限公司(以下简称“治臻技术”)的“超精密金属增材制造规模化应用”项目位列其中,这一消息标志着中国在航天制造领域的关键技术突破,更预示着全球可回收火箭成本结构即将迎来颠覆性变革。
治臻技术的核心在于其自主研发的“超精密激光选区熔化(SLM)3D打印技术”,该技术通过纳米级粉末控制与动态热场优化算法,将传统火箭发动机推力室、喷注器等复杂构件的制造成本降低32.65%,同时将生产周期从原有的6个月压缩至2.5个月,这一数据并非空穴来风——根据治臻技术2025年第三季度向上海市科委提交的《增材制造在航天领域的应用白皮书》,其与蓝箭航天、星际荣耀等民营火箭公司的合作试点中,某型液氧甲烷发动机关键部件的废品率从行业平均的15.30%降至2.10%,直接推动单发火箭制造成本下降约28.70%。
技术突破的关键:从“减材”到“增材”的范式转移
传统火箭制造依赖“减材加工”(如铸造、机械加工),材料利用率通常不足30%,且复杂流道构件需通过分体焊接组装,导致结构强度与热防护性能受限,治臻技术的突破在于:
- 材料利用率提升至92.40%:通过SLM技术逐层熔化金属粉末,仅在需要的位置沉积材料,大幅减少废料,某型火箭喷注器原本需消耗580公斤钛合金毛坯,现仅需62公斤粉末即可成型。
- 复杂结构一体化成型:传统工艺无法实现的螺旋冷却流道、超薄壁(厚度0.3mm)等设计,通过3D打印可一次性完成,避免焊接缺陷,治臻技术为某民营火箭公司定制的推力室,其冷却效率较传统设计提升19.80%,热流密度耐受值从12.5 MW/m²提高至18.3 MW/m²。
- 动态热场算法优化:联合上海交通大学材料学院开发的“熔池温度实时反馈系统”,将打印层间应力控制在0.2MPa以内,远低于行业标准的0.8MPa,显著提升构件疲劳寿命。
规模化应用:从实验室到产业线的“最后一公里”
入选上海产业创新计划后,治臻技术获得1.2亿元专项资金支持,用于建设全球首条“航天级超精密增材制造专线”,该产线具备以下技术亮点:
- 粉末循环系统:通过磁选分离与惰性气体保护,实现未熔化粉末的99.70%回收再利用,单公斤钛合金粉末成本从3800元降至1200元。
- 在线检测技术:集成太赫兹波无损检测与AI视觉识别,实时监测打印缺陷,良品率从试产阶段的76.20%提升至94.50%。
- 标准化模块库:已建立包含52类火箭构件的数字化模型库,客户可通过云端平台快速定制,设计周期缩短至72小时以内。
以蓝箭航天“朱雀三号”可回收火箭为例,其二级发动机推力室采用治臻技术后,单台成本从480万元降至324万元,降幅32.50%;由于构件轻量化(减重23.60%),火箭运载能力提升1.8吨(200公里轨道),这一数据已通过中国航天科技集团第八研究院的实测验证。
未来预测:2026-2030年技术演进与市场影响
根据治臻技术联合中国机械工程学会发布的《增材制造在航天领域的十年规划(2025-2035)》,未来五年内,该技术将推动可回收火箭成本实现“三级跳”:
- 2026年:成本再降15%:随着产线自动化率从目前的82%提升至95%,以及镍基高温合金粉末的国产化(当前依赖进口,成本占材料总成本的68%),单发火箭制造成本有望突破1000万美元门槛(当前全球平均为1450万美元)。
- 2028年:规模化效应显现:当治臻技术年产能达到500台(套)时,单位固定成本分摊将下降40%,推动民营火箭公司发射报价从目前的6200美元/公斤降至4500美元/公斤,接近SpaceX猎鹰9号的历史最低水平(3800美元/公斤)。
- 2030年:技术外溢至深空探测:治臻技术已与国家航天局探月工程中心达成合作,计划将超精密增材制造应用于嫦娥七号月球车的辐射散热构件,其比表面积较传统设计提升3.2倍,热控效率提升27%。
挑战与对策:从技术突破到产业生态
尽管前景广阔,治臻技术仍需跨越三道关卡:
- 材料标准缺失:当前航天级金属粉末的粒径分布、杂质含量等指标尚无国家标准,治臻技术正联合钢研总院制定《增材制造用钛合金粉末规范》,预计2026年发布。
- 认证周期漫长:火箭构件需通过GJB 9001C军用质量管理体系认证,治臻技术目前仅完成3类构件的适航认证,剩余49类需在2027年前完成。
- 国际竞争压力:美国GE航空、德国EOS等企业已在航空发动机领域布局增材制造,治臻技术需通过“技术+资本”双轮驱动,例如2025年10月与中金资本设立的10亿元航天制造基金,以加速海外专利布局。
科学价值观:技术民主化与可持续航天
治臻技术的突破,本质是“技术民主化”的胜利——通过降低制造门槛,让民营火箭公司得以与国家队同台竞技,更深远的意义在于,它为航天产业注入可持续基因:
- 资源节约:每生产1吨火箭构件,较传统工艺减少28吨二氧化碳排放(粉末循环系统贡献)。
- 循环经济:报废火箭构件可通过重熔再利用,治臻技术已实现92%的材料闭环,远超汽车行业的85%。
正如中国工程院院士、增材制造专家王华明所言:“治臻技术的价值,不在于它打印了多少火箭部件,而在于它证明了中国能在高端制造领域定义新标准。”
参考文献
- 上海市经济和信息化委员会,《上海产业创新计划(2025-2030)首批入选项目公告》,2025年9月。
- 上海治臻新能源科技有限公司,《增材制造在航天领域的应用白皮书(2025版)》,2025年8月。
- 中国机械工程学会增材制造技术分会,《增材制造在航天领域的十年规划(2025-2035)》,2025年10月。
- 蓝箭航天空间科技股份有限公司,《朱雀三号可回收火箭技术验证报告》,2025年9月。
- 上海交通大学材料科学与工程学院,《超精密激光选区熔化工艺参数优化研究》,2025年7月。
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