装机51台金属3D打印机，中科祥龙轻量化飞行器设计制造跻身全国第三

南极熊导读：仅仅成立三年多的中科祥龙，一直保持着高速的发展，目前已经装机51台金属3D打印机，获得过亿元的融资，2023年产值达到5000万元，累计接受订单数亿元，已承接国家重点型号产品研制20余项。

2024年5月29日，第八届上海国际航空航天技术与设备展览会开幕，南极熊注意到，以3D打印轻量化设计而著称的宁波中科祥龙轻量化科技有限公司亮相本次展会。那么中科祥龙在3D打印领域究竟有着怎样的独特优势，又是如何取得如此快速的发展？借此机会南极熊对中科祥龙的董事长、中国科学院宁波材料技术与工程研究所(以下简称宁波材料所)所研究员张浩先生进行了专访。

轻量化市场需求迫切，中科院宁波材料所提供强大平台

张浩告诉南极熊，随着航空航天、低空经济等领域的快速发展，对于零部件轻量化的需求非常迫切，而金属3D打印技术则非常适合用于这类产品的设计和制造。与此同时，2019年以来国产大尺寸金属3D打印机日臻成熟，3D打印行业具备了快速发展的趋势和能力。因此，中科祥龙应运而生，公司致力于成为世界一流的飞行器轻量化整体解决方案的供应商，现阶段公司主要通过3D打印技术来实现轻量化设计和功能一体化的制造。

△中科祥龙的3D打印生产车间，目前已装机51台大、中、小型金属3D打印机，可以满足大批量产品高效加工需求，最大打印尺寸达到650×650×1500mm

实际上，中科祥龙是中科院宁波材料所孵化的一家公司，之所以能够在3D打印领域取得快速的发展，离不开宁波材料所强大的平台支撑，这里拥有国家级的测试中心，拥有上百台套的大型测试分析仪器设备，总价值超过2亿元。全面覆盖材料微观形貌与结构分析、材料物理性能分析、有机化学分析和无机成分分析四大领域。为3D打印原材料、打印件性能、内部结构和表面检测，提供了硬核条件，这些是一般的3D打印公司所不具备的。

第二个核心竞争力是公司的设计能力，宁波材料所投资2000多万元建设了超算中心，这为中科祥龙提供了强大的算力支撑，公司配备了专门的设计团队能够为航空航天客户提供飞行器等产品的设计方案，产品相关的气动、流体仿真都能够依托超算中心得以顺利开展，中科祥龙能够提供给客户从设计、仿真到制造的一个完整解决方案，这成为公司立足行业的最大核心竞争力。

宁波材料所为中科祥龙在3D打印领域的创新设计、开发制造提供了良好基础。另外，基于中科院的平台，中科祥龙能够快速的掌握国家产业需求，并根据这些需求来制定公司的科研规划和发展方向。

以产品设计为切入点，形成技术闭环

张浩表示，中科祥龙在设计、设备、工艺、材料等些方面的投入都很大，公司是业内为数不多从金属3D打印设计端开始做的公司。目前接到的项目，几乎都需要从设计端开始。在拿到客户的设计要求后需根据设计要求进行结构设计、仿真计算，把方案提交给客户后再进行后续的3D打印制造、后处理、质检等环节。为了给出一个最优的设计方案，中科祥龙需要评价零部件的性能、生产的成本以及未来批产的潜力。需要在性能、价格和批产稳定性三者之间寻求一个平衡。中科祥龙已经形成了自己的技术闭环，突破材料集成设计与增材制造技术一体化融合中的关键问题；贯通设计-制造-验证技术链，形成工程化小批量部件制造能力。

在设备端，目前中科祥龙装机的51台金属3D打印机主要来自易加三维和汉邦科技两家国产设备厂商，由这两家公司提供技术支撑，根据打印需求，对设备进行改造。在工艺端，中科祥龙的研发则主要集中在如何提高生产效率和保证打印质量，比如通过调整光整型、打印层厚等工艺参数来优化打印工艺，另外还通过在氩气中添加氦气等手段来减少打印过程的飞溅等。

△中科祥龙现场展出的3D打印零部件

在材料端，中科祥龙选择与国内的科研院所和材料供应商进行合作，对于新材料研发通过与上海交大、清华大学合作进行开发；对于批量化生产应用的材料，主要是跟宁波众远、尚材三维、中天上材、中航迈特、威拉里等金属粉末供应商进行合作。

核心聚焦航空航天，向汽车、3C等领域扩展

张浩表示，目前中科祥龙的3D打印应用场景主要集中在航空航天领域，也正在向汽车、3C、医疗等领域拓展。而在航空航天领域，中科祥龙主要聚焦于飞行器相关的产品设计和制造，像舵翼、舱段、发动机零部件等几大类产品，主要应用在飞机、导弹和卫星当中。

△中科祥龙现场展出的3D打印零部件

其中，做的最多的产品是3D打印的空气舵，这是一个关键的弹上零部件，主要用于控制导弹的飞行姿态和飞行轨迹的调整和改变，它位于弹体表面，通过改变空气气流来产生改变导弹飞行姿态的侧向控制力。中科祥龙已经为我国的四大军种设计过空气舵，应用的导弹马赫数从亚声速开始到超声速到高超声速，最高的达到接近20马赫。打印的材料从铝合金到钛合金到高温合金到难熔合金，为国内贡献了大量的设计方案。单从空气舵的设计和3D打印制造来讲，中科祥龙在国内处于领先位置。

据悉，中科祥龙已与航空工业集团、中国航天科技集团、中国航天科工集团、中国航发集团和中国兵器集团下属的众多科研院所建立了长期稳定的战略合作关系，在空天装备轻量化飞行器结构产品市场占有率位居全国第三。在汽车领域目前主要用于研发阶段，包括新能源汽车常用的压铸模具开发等。而在最近大火的3C领域，中科祥龙也在深入布局。

3D打印是制造业的有力补充，未来仍有待突破

在张浩看来，3D打印对于传统制造业是一种有力的补充，未来还有很多值得去突破的事情。目前3D打印在疲劳性能、蠕变性能方面仍然存在欠缺。因为3D打印有一些固有的工艺缺陷，现在从设备到工艺到材料上控制的都还不够好，需要整个产业链上的厂商们共同努力，来提升3D打印的质量。张浩希望未来金属3D打印的零部件能够对标模锻件，他认为如果3D打印件达到模锻件的水平，就能达到现在绝大多数的航空航天关键部件的应用需求了。但是这条路还有 5年到10年需要走，很漫长需要业界一起努力。

张浩希望在未来中国20万亿的制造业市场中，3D打印能够获得更多的市场份额，赢得更好的市场空间。