位于华盛顿州肯特市的航天发射企业Stoke Space，正在其占地16.8万平方英尺（约1.56万平方米）的总部内，打造一款处于行业前沿的全可重复使用运载火箭——Nova。传统上，运载火箭被设计为一次性使用，完成任务后在大气层中烧毁或坠入海洋，而Stoke Space正是全球极少数致力于可重复使用火箭研发的企业之一。这一技术路径不仅有望通过分摊成本重塑火箭发射的经济模式，更为载荷返回地球等新型任务开辟了空间。

MetalFab 420K：四激光系统赋能关键部件生产

在Nova火箭的研发与制造中，工业金属增材制造技术扮演了核心角色，而荷兰Additive Industries公司的金属3D打印解决方案则是其中的关键一环。

Stoke Space自多年前便开始采用Additive Industries的MetalFab G2系列粉末床熔融（PBF）系统。过去一年间，该公司大幅加码金属增材制造投资：2025年5月成为MetalFab 420K系统的全球首个测试用户，随后即订购了五台MetalFab 420K量产系统。

针对航天发射领域的严苛要求，MetalFab 420K在品质、产能与自动化方面提供了系统性解决方案。该设备为模块化自动化系统，配备四台1kW全幅面激光器、可变光斑直径（100–500μm可调）、增强型气流系统，以及自动化校准与在线过程控制功能。这些技术特征使Stoke Space得以最大化3D打印产出，并建立连续可靠的生产流程。

Additive Industries技术负责人尼尔斯·克鲁茨（Niels Cruts）指出：“MetalFab 420K的诸多新特性帮助Stoke Space进一步优化了增材制造工艺。其中最重要的是四台1kW激光器显著提升了生产效率，这对于航天硬件中常用的难加工材料尤为关键；而按需可调的光斑尺寸则作为额外工艺参数，提供了更大的工艺窗口。”

除激光配置外，克鲁茨还强调了自动化校准与气流优化的价值：“我们在打印过程中提供激光器间在线对准校准，进一步提升了零件品质。同时，为匹配更高激光功率和扫描速度，气流系统经过优化，流量提升超过2.5倍，床层表面流速偏差控制在10%以内。此外，新型过滤器设计和增强的氧湿度控制系统均旨在应对更高的工艺产能需求。”

超高开机率：自动化系统实现“无人值守”连续生产

MetalFab 420K的集成使Stoke Space的生产力达到新高度，设备开机率与利用率稳定在90%以上。

克鲁茨解释说：“这主要归功于两个因素：一是该系统经多年验证在行业内具备极高的可靠性和一致性，配合我们从端到端的客户支持承诺；二是MetalFab全系列架构内置的自动化流程，使其能以最少的人员班次运行，换料时间大幅缩短。”

这意味着Stoke Space可以持续在夜间和周末进行打印任务，无需安排额外值班人员。“运行所需的人工工时大幅减少，我们用更少的人手从设备和部门获得了更高的产出，”Stoke Space增材制造工程师帕克·雷诺兹（Parker Reynolds）表示，“这套系统运行非常平稳，我有时甚至忘了打印机还在那里。按下启动键，两三天后回来，零件已经在等着我，或者它已经自动开始打印下一批，完全不需要我或团队介入。”

高利用率还得益于全集成自动化的粉末管理系统，该系统最大限度降低了金属粉末颗粒与人体、氧气及湿气的接触风险，确保操作安全与材料品质。克鲁茨特别提到了Additive Industries的粉末装载工具（PLT），该装置可直接从雾化源装载金属粉末，在惰性条件下运输，并自动加载至MetalFab系统中。

航空航天：金属增材制造的核心应用场景

Additive Industries产品管理负责人安德鲁·霍金斯（Andrew Hawkins）表示：“金属增材制造使航天发射企业能够以远快于传统制造的速度开发和迭代产品设计，同时实现更高程度的设计优化。这为提升效率、创造新颖设计以及简化供应链提供了机会，还使开发那些传统工艺难以加工的先进材料成为可能。”

对于Additive Industries而言，航空航天是其核心应用领域之一。据介绍，SpaceX、Rocket Lab等航天企业占其MetalFab系统总装机量的50%以上，Stoke Space不仅是MetalFab 420K的首个用户，也代表了该行业对先进增材制造技术的持续需求。

金属增材制造与航空航天之间的共生关系仍在持续深化，前者的技术进步不断解锁后者的创新可能。霍金斯总结道：“我们在过去十年中取得了长足进步，增材制造已被证明是可行的工业化生产工艺。当前的重点是继续提升可靠性和开机率，确保其在规模化生产中具备经济性。在持续优化系统、开发新材料、改进工艺参数和监测技术的同时，我们同样重视为客户提供端到端的支持，确保始终提供最优的生产经济性和认证就绪平台，并内置应用专业知识与技术支持。”

据了解，随着可重复使用火箭对轻量化、耐高温、复杂内流道等部件需求的持续增长，金属增材制造正从原型验证走向规模化量产阶段。Stoke Space与Additive Industries的合作案例，或将为航天制造领域提供一条可供借鉴的技术路径。