波音首次采用3D打印一體化制造衛(wèi)星太陽能電池陣，生產(chǎn)周期縮短近半年

2025年9月11日，南極熊獲悉，波音公司（Boeing）宣稱，已成功應(yīng)用3D打印技術(shù)于衛(wèi)星太陽能電池陣列主干結(jié)構(gòu)板的制造流程。此項創(chuàng)新將生產(chǎn)周期縮短約六個月，提升效率達50%，為航天器快速部署需求提供強有力支撐。

首批3D打印陣列將搭載Spectrolab太陽能電池，應(yīng)用于由千禧太空系統(tǒng)公司（Millennium Space Systems，均為波音太空任務(wù)系統(tǒng)部門子公司）生產(chǎn)的小型衛(wèi)星。太陽能電池陣列基板是固定太陽能電池的核心結(jié)構(gòu)，需保證剛性和精確對準，以在軌道環(huán)境中高效捕獲陽光。傳統(tǒng)復(fù)合材料制造流程需數(shù)周，并高度依賴人工操作。

波音公司此次采用增材制造工藝，將結(jié)構(gòu)元件與內(nèi)置功能直接打印至基板，實現(xiàn)與電池生產(chǎn)同步的陣列組裝。Spectrolab的機器人輔助組裝及自動化檢測系統(tǒng)，進一步提升了生產(chǎn)速度與一致性，減少了勞動密集型的工序交接。

△帶有3D打印部件的SES-15衛(wèi)星

航天3D打印太空部件

早在2017年，波音公司就公布了3D打印整顆衛(wèi)星的計劃，并于同年發(fā)射了搭載50多個3D打印組件的SES-15衛(wèi)星。近年來，波音與冷噴涂3D打印技術(shù)公司Titomic合作，共同研究可持續(xù)鈦粉在航天系統(tǒng)增材制造中的應(yīng)用。波音為它提供設(shè)計知識與工程專業(yè)支持，協(xié)助Titomic展示Titomic Kinetic Fusion（TKF）工藝。該工藝基于冷噴涂技術(shù)原理，不同于傳統(tǒng)的表面涂層或修復(fù)應(yīng)用，能夠通過逐層堆積鈦材料實現(xiàn)大型零件的一體化成型。

此外，波音已將增材制造技術(shù)廣泛應(yīng)用于航天產(chǎn)品制造中。例如，在為美國太空部隊生產(chǎn)的“寬帶全球衛(wèi)星通信衛(wèi)星”（WGS）中引入3D打印部件，顯著提高了生產(chǎn)效能，將原本需要十年的交貨周期縮短至五年。

一體化制造航天器太陽能電池陣

波音公司此次采用增材制造工藝，將結(jié)構(gòu)元件與內(nèi)置功能直接打印至基板，實現(xiàn)與電池生產(chǎn)同步的陣列組裝。Spectrolab的機器人輔助組裝及自動化檢測系統(tǒng)，進一步提升了生產(chǎn)速度與一致性，減少了勞動密集型的工序交接。

3D打印工藝計劃從小型衛(wèi)星平臺逐步擴展至波音大型航天器，包括旗艦702級產(chǎn)品線，預(yù)計2026年實現(xiàn)市場應(yīng)用。波音技術(shù)創(chuàng)新公司材料與結(jié)構(gòu)副總裁Melissa Orme表示：“通過合格材料、通用數(shù)字線程與高效率生產(chǎn)的結(jié)合，我們不僅減輕了結(jié)構(gòu)重量，還實現(xiàn)了創(chuàng)新設(shè)計，并可在各類項目中復(fù)制成功經(jīng)驗。”

增材制造已成為波音太空與國防戰(zhàn)略的重要組成部分。目前，波音產(chǎn)品組合中已集成超過15萬個3D打印部件，其中包括每顆寬帶全球衛(wèi)星通信（WGS）軍用衛(wèi)星上的逾1000個射頻組件，以及多條小型衛(wèi)星產(chǎn)品線的完整結(jié)構(gòu)。

雖然3D打印早已用于支架、管道和較小的航天器部件，但太陽能電池陣列基板帶來了更嚴峻的挑戰(zhàn)，因為它們必須兼具超低重量、剛性和熱穩(wěn)定性，同時承受發(fā)射和軌道的壓力。 波音公司的這一技術(shù)進展，有望為航天器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與生產(chǎn)效率的提升提供新的行業(yè)參考。