低空经济新质生产力：3D打印如何成就无人机敏捷制造？

2024年，低空经济成为社会各界热议话题，包括低空空域改革试点工作持续深化，核心产业保持中高速增长，eVTOL、无人机、通航等新产品日趋多样，适航取证产品逐步丰富，低空智联及低空安全产业加速孕育，2024年整体保持稳步增长态势，根据赛迪顾问初步测算规模达6000亿元。

低空经济领域所涉及的低空空域高度范围通常是1000米以下，根据不同地区特点和实际需要可延伸到3000米以内的空域。低空经济是一种新型的综合性经济形态。它以低空飞行活动为核心，以有人或无人驾驶飞行、低空智联网等技术组成的新质生产力与空域、市场等要素相互作用，带动低空基础设施、低空飞行器制造、低空运营服务和低空飞行保障等发展。低空经济包括低空制造、低空飞行、低空保障以及综合服务四个方面，相关产品主要有无人机、电动垂直起降飞行器（eVTOL）、直升机、传统固定翼飞机等。

低空飞行器制造可以说是低空经济领域的“硬核”担当，在追求轻量化、高性能的低空飞行器领域，从无人机到电动垂直起降飞行器（eVTOL），制造方式的革新正悄然加速。增材制造-3D打印技术已从最初的设计验证工具，逐步拓展到工装制造和终端部件生产环节，成为推动产品快速迭代、设计突破与创新的力量。

“3D Science Valley 白皮书 图文解析

在2025 TCT 深圳展期间，3D科学谷就3D打印与低空飞行器制造这一话题，和参展企业及参会嘉宾进行了访谈交流。本期访谈嘉宾为，来自3D打印材料企业Polymaker 的产品经理 孙政，FFF 3D打印设备企业A+Plus的产品经理 黄卫星（Tommy）, 以及TCT深圳峰会《低空经济与增材融合产业论坛》演讲嘉宾——无锡汉和航空智能科技有限公司总经理 李玉涛。三家企业在本次TCT 深圳展期间联合展示了3D打印四旋翼无人机应用案例。

本期，3D科学谷将分享这一来自无人机制造用户、FFF 3D打印设备与3D打印材料企业联袂呈现的一线行业洞见。

图：无人机3D打印应用 由Polymaker与A+Plus在2025 TCT 深圳展联合展示

Q：汉和航空开展了哪些3D打印应用？与A+Plus和Polymaker之间的合作是什么？

汉和航空：汉和是中国早期农业植保无人机的发明者，也是多场景工业级无人机的研产机构。随着无人机在多领域的应用发展，汉和航空无人机研产业务拓展至丰富的领域，包括：物流，巡查等，以及一些特殊应用场景的无人机，例如：高空清洗、光伏清洗无人机，沙漠种树、种草无人机。

图：汉和航空 总经理 李玉涛 应邀在TCT深圳峰会演讲（向右滑动查看更多）

农业应用场景具有高温、潮湿的特点，农用无人机更新换代速度快，通常使用2-3年后就需要更换。

汉和航空 总经理 李玉涛

从多场景应用的角度上来讲，汉和为客户提供一系列无人机定制化方案。比如说为长续航无人机和新动力无人机提供定制化方案。以新动力无人机定制需求为例，汉和正在做氢燃料电池无人机的定制。

汉和航空与A+Plus 和Polymaker 之间的合作主要为基于FFF 3D打印设备、工程级材料、碳纤维增强复合材料进行无人机零部件功能原型的开发及小批量快速生产，替代传统的开模和金属材料加工工艺。3D打印技术的应用是多样化的，包括多种小型无人机零部件和较大的外壳外观类零部件。

有一个典型的应用案例是汉和航空研发的播种无人机。由于农业播种具有短周期属性，例如水稻的播种时间每年只有20天左右，这意味着汉和需要在20天之内快速响应无人机在作业时遇到的任何问题，快速进行产品设计迭代。通过应用3D打印技术，1-2天甚至是几个小时内，就可以完成零部件打印，汉和能够做到在播种期内推出二套、三套迭代方案。而如果采用传统的开模或机械加工的方式，周期可能至少要七~十几天。3D打印技术帮助汉和实现无人机的快速功能验证。

A+Plus：我们一直在配合汉和航空开发这款无人机，通过3D打印技术进行原型设计概念验证、小样验证，再到产品的α、β测试。

无人机条播料管的3D打印应用，可以直观体现出3D打印的价值。在无人机搬运或者稻种条播过程中，播种管可能存在被碰坏的情况，此时就可以通过3D打印设备快速迭代新管道，还可以尝试用更加耐冲击，柔性的材料替换原有的硬脆材料，进行播种管的快速更换。

Q：在以上3D打印应用中使用的材料是什么？

Polymaker：以尼龙碳纤维增强复合3D打印线材为主，如Fiberon™ PA612-CF15。尼龙碳纤增强复合材料有一个优势是密度比较低，同时强度较好。在满足无人机对轻量化要求的同时也能满足外壳件等对强度的需求。这种材料的耐侯性也较好，在室外接受风吹雨打之后，也不容易损失性能。我们都知道尼龙具有吸湿性，但在PA612-CF15中我们平衡了PA6的高性能和PA12的抗吸湿性能，打印件在正常使用中的吸湿反而可以提高打印件的抗冲击性。

图：Fiberon™ 尼龙纤维增强材料参数对比

左上：杨氏模量；右上：拉伸模量；左下：吸湿曲线；右下：热变形温度

A+Plus：除了孙经理谈到的几点之外，具有增强的韧性也是我们选择这类材料的原因。此外，我们也在尝试用TPU等弹性体材料去做一些部件的替换，进行对比验证。当然，这类材料的耐温性不够，我们在探索通过3D打印工艺与材料的配合，提升这类材料的耐温性。毕竟这些3D打印零部件是应用于室外的场景，极端环境下温度接近70摄氏度，对于防晒、耐高温要求较高。

Q：做为用户端，您最看重3D打印技术所带来的效益是什么？

汉和航空：核心价值是帮助企业将本、增效，进而实现“从无到有”的突破。如果没有3D打印技术，在产品研发阶段需要进行开模，周期长、成本高。比如说我们开发一款无人机外壳，如果通过模具和注塑来实现，设计迭代过程需要几个月到半年，并且具有极高的成本，这对于小规模企业来说是难以承受的。而借助3D打印技术，新产品的设计研发就成为现实，每次设计师进行设计迭代后，1-2天就可以3D打印出来，实现了新产品开发的“从无到有”。

借助3D打印技术，无人机企业低成本开展定制化服务和小批量生产成为现实。

汉和航空 总经理 李玉涛

掌握了这样的技术后，我们还开展小批量生产及无人机的快速定制化服务，比如开发氢动力新型无人机，这种无人机具有长达1小时的续航时间，并且在更换氢罐氢瓶之后就可以再次起飞。最近，汉和与A+Plus在合作为央企客户提供一种无人机外壳部件，加上后处理在内，交付时间仅4天。

Q:目前，无人机制造领域的3D打印技术还需要哪些突破？

Polymaker：就FFF 3D打印技术而言，现阶段主要应用于较低承力或非承力零部件打印，替代部分铝合金金属件。目前市场上的设备以0.4mm的喷嘴进行短纤维复合材料3D打印为主。未来，如果希望推动该技术在更多金属结构件替代中的应用，甚至说是去替代传统的碳纤维工艺，还需要在连续纤维3D打印技术上进行突破。现阶段如果通过0.6mm或更大的喷嘴3D打印更长纤维的增强复合材料，虽然通过牺牲精度，相较于短纤维复合材料3D打印在性能上有所提升，但是在制造碳纤维连杆、桨叶等零部件时，与传统工艺相比仍存在明显的性能差距。

汉和航空：在无人机，尤其是农业无人机上，对零部件的耐腐蚀、防水、耐冲击/抗摔有较高要求。例如喷洒农药的无人机，在作业中有一定的“炸机率”（指无人机跌落地面），无人机跌下来后可能导致药桶被摔坏。我们以往使用PET碳纤维复合材料3D打印这类非承力部件，硬度和防晒性能都很好，但是易摔坏。未来，我们希望使用耐冲击性更好的柔性材料来3D打印这类零部件。不过目前柔性材料3D打印的速度较慢、存在一定形变，未来希望在这类材料3D打印速度和耐形变上有一定突破。

Polymaker：刚才提到的柔性材料，例如TPU，3D打印速度一般不超过150mm/s，只有短碳纤维复合材料打印速度的一半。此外，这类材料的打印成功率也更低一些，尤其在打印Z方向较高的零部件时，需要材料能够承受自重不发生变形，这也是为什么柔性材料在打印大件时更易失去精度甚至塌陷。传统行业可能会使用PP 或ABS 材料制造这类零部件，不过这两款材料在3D打印时容易发生翘曲，进而影响精度，未来我们可以通过材料优化去解决这样的问题。

Q：未来三年，3D打印技术在无人机制造领域有什么突破方向？

Polymaker：我认为有两个突破方向：一个是刚才提到的连续纤维3D打印，目前无论是短纤维增强复合材料还是工程材料主要用于制造外壳件，可能会替代一部分铝合金，但是很难去替代有高强度要求的金属或碳纤维核心架构。连续纤维3D打印材料比模量、比强度更高（与非连续纤维打印的复合材料相比，可以达到5倍甚至更高），如果连续纤维3D打印技术进一步发展，有望替代更多金属件，更好的满足轻量化需求。在低空飞行器上，有很多传统方式做的碳纤维部件，连续纤维3D打印技术是有望和这些应用结合在一起。

另一方面是针对量产需求，现在使用尼龙碳纤维增强复合材料3D打印生产100个零件，相较于注塑工艺成本明显是更低的，通过Polymaker在材料端的优化我们还可以让这个数字变得更大。当前，3D打印与传统注塑工艺相比的成本临界点（即3D打印与传统制造单件成本持平的产量阈值）大致落在数百-数千件的区间。然而，通过技术迭代持续优化3D打印的核心指标——包括提高打印效率（更高的打印速度，更高的打印成功率），更具性价比的材料（低成本，高性能），将推动这一临界点向更高产量区间迁移。未来，当3D打印在规模化生产中实现成本、质量与效率的综合突破后，其经济适用的产量阈值有望从当前的数百件拓展至数万甚至数十万件。

汉和航空：目前，主流3D打印设备多采用XYZ轴架构，虽能满足基础3D打印需求，但受限于运动方式的空间局限性，更适用于打印结构外部可见的外围部件。然而，当制造场景涉及复杂内部结构构建，例如在碳管内部还需要再注塑其他的材料，目前的3D打印设备做这类部件的灵活性会受到限制，这是一个值得探索的方向是机械臂式的3D打印。

Polymaker：FDM 3D打印技术有一个特点是各向异性，XY轴方向性能较好，而Z轴方向性能较差。如果有多轴打印机或使用机械臂打印的方式，再配合上连续纤维的使用，未来可能能够做到各向同性，这需要我们材料厂商和设备厂家的共同努力。

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参考资料：

1.《数字经济杂志》《我国低空经济高质量发展的思路和建议》

2. 低空"飞"行，"飞"在离地多近的天空中？国家气象信息中心-中国气象数据网

3. 低空经济（一种新型的综合性经济形态）_百度百科

4. 低空经济市场调研报告：开启低空新赛道，畅享飞行新时代_财富号_东方财富网 研精必智市场调研。

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