航空发动机的燃烧室在1200℃以上持续工作，火箭结构件要承受剧烈交变载荷，卫星部件须在轨长期稳定——这些场景对材料的考验，是地面设备难以想象的。

当结构越来越复杂、服役环境越来越极端，传统制造工艺开始力不从心。粉末挤出打印（PEP）技术，正在为航空航天提供一种新的制造答案——而它并非停留在概念，已有多个真实案例跑通了关键路径。

航空航天制造的"三道高压"

航空航天零部件的制造，长期受困于三道高压：

高压一：极端温度。发动机热端、高超声速飞行器表面，服役温度常超1200℃甚至更高。传统镍基合金已逼近使用极限，氮化硅、碳化硅等陶瓷成为理想候选，但陶瓷极难加工。

高压二：极端结构。轻量化要求构件"该强的强、该空的空"——薄壁、镂空、随形流道、一体化集成成为常态，传统减材与模具工艺束手束脚。

高压三：极端可靠。一个零件失效可能意味着整机损毁，批次一致性、界面可靠性是不容妥协的红线。

这三道高压，恰好对应PEP技术的三个强项，也已被真实案例逐一验证。

难熔金属：发动机热端的"重量级选手"

钨、钼等难熔金属熔点极高（钨3422℃），是高密度屏蔽、热端承力的关键材料，但传统工艺限制了复杂形状、大尺寸的制造，产品加工也是个难题。

▲钨合航空航天发动机燃烧室-喷嘴一体化成型样件 ©升华三维

PEP以"低温成型、高温成性"绕开熔化难题：生坯在约200°C低温堆积，规避热致变形与裂纹，可快速实现产品的近净尺寸成型；然后在烧结阶段实现致密化，以确保致密度和性能一致性。目前升华三维已在难熔金属领域形成完整解决方案。

真实案例：某高校与升华三维联合项目，采用双喷嘴系统实现93钨合金与96钨合金双材料打印，烧结后界面处无缺陷、γ相分布较为均匀。该成果面向航空航天、核能、太阳能、生物工程植入等领域，为难熔金属复杂构件的工程化验证提供了直接证据——界面可靠性，正是极端工况服役寿命的决定因素。

▲93W和96W梯度材料（烧结） ©升华三维

特种陶瓷：热端结构的"高温卫士"

氮化硅、碳化硅凭借高强、耐温、耐腐蚀，是航空发动机涡轮叶片、异型鼻锥、天线罩、热防护结构的理想材料。但硬度HV1500-1800的陶瓷，传统加工近乎"硬碰硬"。

PEP以低温挤出直接成型复杂陶瓷结构，已在多个场景落地。如要求高强高韧的氮化硅涡轮叶片；应用于航空航天透波/防热结构的氮化硅异型鼻锥、天线罩等。

▲PEP制备的氮化硅天线罩 ©升华三维

应用案例一（大尺寸构件）：升华三维利用大尺寸 UPS-556（500×500×600mm）成功制备大尺寸氮化硅轻量化一体化叶轮，生坯密度达1.83g/cm³，成型精度高、无明显缺陷，烧结密度达3.252g/cm³，可稳定承受高温、腐蚀、高速工况，打破传统工艺无法实现大尺寸复杂叶轮一体化制造的局限。

真实案例二（航天级光学构件）：中国科学院上海硅酸盐研究所首次提出高温熔融沉积结合反应烧结制备SiC陶瓷新方法。利用PEP独立双喷嘴打印系统结合直接反应渗硅烧结后实现了低残硅/碳的高效渗透和材料致密化，成功制备出力学性能接近于传统方法制备反应烧结的SiC陶瓷光学元件。碳化硅反射镜元件要求极低膨胀、高刚度、复杂轻量化结构，PEP打开了其轻量一体化制造的大门，并将延伸至遥感卫星等国家级应用。

▲经加工的~200mm 3D打印SiC陶瓷 ©Additive Manufacturing（上硅所）

梯度功能材料：化解界面失效的"终极方案"

航空航天最棘手的难题之一，是异质材料的界面失效——金属与陶瓷直接拼接，热膨胀系数差异在温度交变下积聚应力，最终导致开裂。

PEP的梯度功能材料（FGM）路径从根源破局：

连续梯度（CFGM）：钨-铜连续梯度构件用于航天燃烧室、高效热交换器、核聚变偏滤器。传统钨铜因热膨胀系数差异大，界面易裂；连续梯度过渡从根源消除这一风险。

▲不锈钢-铜梯度功能材料结构样品（生坯） ©升华三维

非连续梯度（DFGM）：中南大学粉末冶金国家重点实验室与株洲金韦硬质合金有限公司科研团队，在3D打印梯度硬质合金在PDC衬底的应用研究中，采用PEP工艺制备无η相高韧性渗碳梯度硬质合金（FGCCs），为高性能PDC衬底双材料增材制造提供了解决思路。

▲双层硬质合金3D打印模型示意图 ©Ceramics International

依托FGCCs兼顾高硬度与高韧性的独特性能优势，未来该类PDC复合片可进一步拓展至航空航天领域的耐磨结构件、极端工况下的传感元件基底等高端场景，适配航天装备高速飞行、强振动冲击的复杂服役环境。

▲烧结与渗碳样品宏观形貌与金相图 ©Ceramics International

相关3D打印制备FGCCs的PEP工艺，已被证实可支撑航空航天领域高性能难熔金属、先进陶瓷构件的轻量化一体化制造，为FGCCs-PDC复合体系在航天高端装备上的创新应用提供了技术基础。

为什么是间接的PEP，而不是"更直接的"路线？

在航空航天，直接激光增材（如SLM）一直活跃在前沿。但PEP的差异化定位在于：

不是替代，而是互补。当需求是高熔点、陶瓷基、大尺寸复杂、且要求低成本可量产，PEP往往是更务实的选择。

航空航天的每一克减重、每一度耐温提升，背后都是制造工艺的极限博弈。PEP技术利用一条"低温成型、高温成性"的间接路线，为难熔金属、特种陶瓷、梯度功能材料在极端工况下的复杂构件制造铺上了路基。

声明；本文中所涉素材、样品均为参考示意图，不作为最终交付标准。封面图为AI辅助工具生成，仅供展示概念，无具体意义。 ©深圳市升华三维科技有限公司 2026年版权所有。