相较于航空领域，航天领域对于高温合金部件的制造要求更加苛刻，呈现出更加复杂化、薄壁化、复合化、一体化等趋势。以高性能液体火箭发动机燃烧室为例，其部件往往暴露在高热、负荷等工作环境中，因此需要进行高效率的冷却。传统的减材或等材加工技术无法胜任此类独特且巧妙的冷却系统的制备。

增材制造具有超出传统铸造、锻造制备工艺的成形制造能力，非常适合制备内含复杂内流道、多孔点阵结构等极难加工的结构构件，如火箭推进器耐高温部件、助推器等，对未来空间探索至关重要，因此受到全世界的关注。

火箭发动机喷嘴头是助推器的核心构件之一，在传统设计中，该构件由248 个零部件装配而成，ArianeGroup 利用增材制造技术将原来的248 个组件合并成一个构件（图3a），克服了传统加工工艺（铸造、焊接及钻孔等众多复杂工艺步骤）耗时和在极端负荷环境中存在风险的缺点，真正实现了喷嘴头一体化设计。DMRL 研究人员使用增材制造技术制备了升级版燃料喷射器（图3b）。该构件采用66.4°横截面设计，升级了零件的流道，移除了低应力区域材料，在零件底部引入了超轻网格结构增材制造构件，其抗压、抗拉及硬度的测试结果优于传统制造的IN718 构件，展示出增材制造技术在导弹终端的应用潜力。MSFC 利用DLMD 技术成功制备了IN 625 合金的整体推力室（图3c），该推力室内部形成了完整的通道结构，可用于腔室的通道冷却喷嘴部分。在主测试阶段，喷嘴的壁温超过732 ℃，证明DLMD 技术制备整体推力室的可行性。换热器是航天设备长效稳定运行的关键部件，AddUp、Sogeclair 和Temisth合作，通过增材制造技术成功制备出薄壁（<0.5 mm）没有泄漏且存在大量薄鳍片（0.15 mm）的IN 718 合金换热器（图3d）。该换热器可确保对热量的要求，能获得与增材制造铝制外壳相似的质量和性能，完美地体现了增材制造技术在制备复杂、精密部件领域的技术优势。EOS 与Hyperganic 合作，通过计算机算法和人工智能创建了一件结构极其复杂的Aerospike火箭发动机模型。EOS 采用增材制造技术将其成功制备出来，该发动机高达80 cm（图3e），其长度只有常规钟型火箭发动机的1/4，质量只有航天飞机主发动机的2/3，与喇叭形喷嘴相比，这种独特结构使发动机效率提高了15%。增材制造技术自由制造的特点为该新型火箭发动机的研制掀起了新的热潮，是火箭推进领域的巨大进步。

图3 激光增材制造的镍基高温合金航天构件

上述案例均极好地展示了增材制造技术作为一体化成形方法的巨大优势。然而，在制备构件过程中，除考虑材料可用性、制备质量、成本外，还需考虑生产工艺可能构建的构件尺寸及特征分辨率。根据粉末输送方式的不同，商用金属增材制造设备可分为2类：基于铺粉的LPBF 技术和基于同步送粉/丝的DLMD技术。前者成形精度高但零件加工尺寸受限；后者则不受尺寸限制但成形精度略低，后期需要进行加工以满足使用需求。