“智”造交通 “印”领未来——中交一公院引领交通基础设施增材制造技术革新

在全球制造业转型升级的浪潮中，增材制造（3D打印）技术凭借其无需模板、高自由度成型的独特优势，逐步成为推动交通基础设施高质量发展，数字化、智能化转型的重要技术方向。作为交通建设行业领航者，中交第一公路勘察设计研究院（简称中交一公院）自2016年起，以前瞻性视野和深厚的科研实力，积极探索3D打印技术在交通基础设施领域的应用，不断突破技术瓶颈，搭建产学研用一体化创新体系，推动交通行业的技术创新与产业升级。

跨界融合打造全技术链创新团队

随着科技进步与行业发展，传统浇筑施工方式受限于模板制造，逐渐难以兼顾现代交通建设对于结构创新、高效建造、节材环保等方面的要求。在此背景下，中交一公院敏锐捕捉到3D打印技术在交通建设中的巨大潜力，面向作为主要建筑材料的混凝土，实现以数字化为基础的3D打印智能建造，将有效推动行业技术发展。

富志鹏，现任中交一公院副总经理、工程技术研究院院长，极端环境绿色长寿道路工程全国重点实验室副主任及学术带头人，正是这一创新旅程的引领者。他凭借在极端环境道路工程领域的深厚积累，提出将3D打印技术应用于交通基础设施领域的构想，特别是尝试采用3D打印技术解决极端环境工程建设难题。

在其带领下，融合多学科背景人才的创新团队应运而生，汇聚了机电、材料、建筑、结构等多领域精英，共同探索混凝土3D打印技术的奥秘。通过对混凝土、金属、塑料等多种3D打印技术广泛调研，与国内外优势企业、研发机构及高校深入交流、合作，团队实现了“材料—装备—工艺—质量—应用”全技术链布局，开展了系统性研究。由技术负责人杨敏领衔的交通基础设施数智建造创新团队于2022年成功获批陕西省重点创新团队，成为国内该领域专业技术布局最全面、交通基础设施领域3D打印唯一的省级创新团队。

奋进不息突破增材制造核心技术

回首2016年，我国混凝土3D打印技术尚处于萌芽阶段。面对无成熟设备的困境，富志鹏带领团队迎难而上。凭借坚定信念与不懈努力，中交一公院于2017年建设了交通运输系统首家3D打印智能建造实验室，自此开启了混凝土3D打印技术的自主研发之路，一步一个脚印，扎实推进，实现关键技术的自主引领。

如今，探索之路上的一枚枚脚印已化为一项项成果。低碳高强、低成本3D打印混凝土材料体系，可“消纳”工业废弃物含量达50%，满足不同强度等级要求，工作时间范围广，能够实现混凝土的快速“站立”；针对机械臂3D打印装备实现了工具端五代革新，自主研发的十几种混凝土打印挤出端满足不同截面形状打印需求，开发的大尺度、模块化、可扩展桁架装备实现六轴联动、精准控制，引领行业前沿；国内首创面向质量控制的软硬件一体化控制系统，具备全流程和全设备的控制、监测、预警，全参数控制、交互以及全数据采集、存储与决策支持功能，实现6自由度空间复杂结构打印及质量控制的系统闭环与3D打印核心技术工厂化多设备系统的精准协同；打印切片及路径规划核心算法，包括矩形工具端实时同步路径跟随及空间路径规划算法与打印技术，实现了空间复杂结构曲面、悬挑结构的高效打印。

历时8年探索，团队持续奋进、不断突破，承担、参与了包括国家级重点研发计划在内的科研项目20余项，围绕材料、装备、工艺、质量、应用等方面的核心技术形成以专利、学术论文、软件著作权为代表的知识产权群组。核心技术经鉴定为国际领先水平，获陕西省优秀工程勘察设计软件一等奖，支撑建设交通行业首家“工程结构3D打印技术中试基地”，建成省、市、央企三级创新平台体系。

先行示范实现工程领域创新应用

短短几年，相继突破的创新技术通过中试基地的验证优化，中交一公院的混凝土3D打印技术成功具备了实际工程应用条件，在提高施工质效的同时，降低了工程成本和环境影响。从园林景观工程到市政人行桥，从中原景观提升定制工程到高原藏区极端环境下文化融合的隧道工程全面开花，取得了令人瞩目的成果。

截至2024年，中交一公院相继设计建造了国内近半数的3D打印混凝土桥梁、世界上规模最大的定制化阵列式景观围墙，支持建造世界目前唯一极端环境3D打印混凝土工程——世界屋脊第一长隧京藏高速公路羊八井隧道群。不仅验证了其在混凝土3D打印技术领域的实力，解决了极端环境下基础设施的建造难题，也彰显了该技术在交通基础设施建设领域的广阔前景，为后续类似工程提供了宝贵经验和技术支持。

协同共建推动产业化发展新探索

单丝不成线，独木不成林。为快速推动国内混凝土3D打印的技术突破与普及应用，中交一公院作为先行者，积极促进多方协作，紧抓平台建设。2021年，中交一公院牵头成立了交通基础设施3D打印技术产业联盟，与国内外多家知名企业、高校建立了紧密的合作关系，旨在汇聚行业内外的优势资源和技术力量，共同开展技术研发、标准制定、人才培养等方面的合作；2022年，获批陕西省工程结构3D打印产业技术集成与中试共享服务平台，为业内同行提供了共享资源和创新服务，进一步促进了混凝土3D打印技术的产业化进程。

展望未来，随着工程建设行业智能化、绿色化转型的不断深入和持续发展，中交一公院将继续深耕混凝土3D打印技术领域，面向极端环境工程应用开展研究，探索更加高效、可靠、环保的打印材料和工艺，为交通基础设施建设行业的新质生产力快速产业化发展提供有力支撑。在这条充满挑战和机遇的道路上，中交一公院将携手各界同仁，发挥自身优势，共同绘制中国基建新蓝图。