揭秘：中交一公院混凝土3D打印智造團隊的發(fā)展歷程與非凡實力

導(dǎo)讀：近日，南極熊通過系列文章報道了中交一公院在混凝土3D打印領(lǐng)域取得的成果。本文，我們來繼續(xù)揭秘中交一公院背后的3D打印智造團隊。

精英匯聚，建全技術(shù)鏈創(chuàng)新團隊
2016年，當(dāng)3D打印技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域尚處萌芽階段時，一公院搶抓發(fā)展機遇，成立了結(jié)構(gòu)智能建造專職研發(fā)中心，開啟了3D打印技術(shù)在交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的“拓荒”之旅。

鑒于混凝土3D打印技術(shù)是一項跨學(xué)科、復(fù)雜而前沿的研究領(lǐng)域，深度融合了材料、建筑、結(jié)構(gòu)、機械、計算機等多個學(xué)科，僅憑單一專業(yè)和一腔熱血無法快速步入并走向前列。因此，在中交集團及中交一公院各級領(lǐng)導(dǎo)的全力支持下，富志鵬（中交一公院副總經(jīng)理，極端環(huán)境綠色長壽道路工程全國重點實驗室副主任、學(xué)術(shù)帶頭人，工程技術(shù)研究院院長）帶領(lǐng)姚曉飛（中交一公院智能建造副總工程師，結(jié)構(gòu)智能建造研發(fā)中心主任）與楊敏（結(jié)構(gòu)智能建造研發(fā)中心副主任），召集橫跨橋梁、結(jié)構(gòu)、建筑、材料、機械自動化、軟件開發(fā)、機器人技術(shù)、安全工程等多個專業(yè)領(lǐng)域的優(yōu)秀人才，從最初的3人擴展至近30人，形成了以高級職稱專家為引領(lǐng)，博士、碩士為主體的全專業(yè)鏈多元化、高層次人才團隊。

△一公院“智造”團隊

為進一步強化人才梯隊，優(yōu)化團隊架構(gòu)，促進研究、生產(chǎn)等多維度的高效協(xié)同，團隊創(chuàng)新性地采用了“科學(xué)家+工程師+技術(shù)工人”的三級聯(lián)動模式�？茖W(xué)家為團隊提供科學(xué)和技術(shù)的前沿知識；工程師負(fù)責(zé)研究和開發(fā)新的技術(shù)和方法；技術(shù)工人具備寶貴的實操經(jīng)驗，負(fù)責(zé)協(xié)助新工藝、新方法的應(yīng)用驗證與落地。

△人才及團隊榮譽

這一模式鑄就了一支科研與工程技術(shù)能力并重的高素質(zhì)、高水平團隊，近年來相繼獲評陜西省重點創(chuàng)新團隊“交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)智建造創(chuàng)新團隊”及陜西省好青年集體。依托團隊成立的“楊敏數(shù)智建造3D打印創(chuàng)新工作室”獲評中交集團暨中國交建第四批示范性勞模（工匠人才）創(chuàng)新工作室稱號，并于2023年進一步榮獲陜西省交通運輸系統(tǒng)職工（勞模、工匠人才）創(chuàng)新工作室稱號。在持續(xù)攻關(guān)與應(yīng)用落地的過程中，團隊成功培育出中國科協(xié)青托人才1名、陜西省科協(xié)青托人才2名，彰顯了團隊卓越的人才培養(yǎng)與創(chuàng)新能力。

△工作室簡介視頻

成果豐碩，鑄就行業(yè)領(lǐng)航地位
八載春秋，一公院“智造”團隊順應(yīng)工程結(jié)構(gòu)智能建造模式的發(fā)展趨勢，聚焦混凝土3D打印技術(shù)的結(jié)構(gòu)、材料、裝備、系統(tǒng)等全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)開展核心技術(shù)攻關(guān)。建立了完整的工程增材建造技術(shù)體系，提出了多種數(shù)字化參數(shù)化建模方法，完全自主研發(fā)三大系列3D打印水泥基材料，研制了面向工廠預(yù)制式及原位打印的機械臂式、龍門式等多種3D打印裝備、五代混凝土3D打印工具端，軟硬件高度集成的混凝土3D打印控制系統(tǒng)、混凝土3D打印路徑規(guī)劃系統(tǒng)以及混凝土3D打印質(zhì)量控制技術(shù)體系，并進行了相應(yīng)的工程測試及應(yīng)用實踐，填補了陜西和中交集團在混凝土3D打印方面的空白，達(dá)到國際先進水平。

△全技術(shù)鏈核心技術(shù)攻關(guān)

時至今日，一公院已具備集軟硬件設(shè)備、材料制備、產(chǎn)品設(shè)計和打印服務(wù)于一體的3D打印智能建造技術(shù)全產(chǎn)業(yè)鏈，積累了具有核心競爭力的知識產(chǎn)權(quán)群組。共承擔(dān)科技研發(fā)項目近40項，合同總額6000余萬。圍繞材料、裝備、控制系統(tǒng)與平臺、建造工藝等全技術(shù)鏈形成具有完全知識產(chǎn)權(quán)的科研布局和攻關(guān)研究，授權(quán)專利27項、軟件著作權(quán)4項，發(fā)表SCI檢索及中文核心等高質(zhì)量學(xué)術(shù)論文近30篇，主、參編標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范7部，獲得國家級、省部級、行業(yè)協(xié)會等榮譽獎勵16項。代表性成果“混凝土3D打印軟硬件一體化智能控制系統(tǒng)”相繼獲得陜西省優(yōu)秀工程勘察設(shè)計獎（計算機軟件類）、第二屆全國交通行業(yè)職工崗位創(chuàng)新標(biāo)桿成果、中交集團第三屆職工崗位創(chuàng)新成果及中交集團科技進步一等獎，認(rèn)定為“國際領(lǐng)先”水平，奠定了一公院在交通建設(shè)行業(yè)中3D打印技術(shù)領(lǐng)先地位。

△獲得國家級、省部級、行業(yè)協(xié)會等榮譽獎勵16項

隨著中交一公院混凝土3D打印技術(shù)成果的從無到有、從有到優(yōu)，“智造”團隊穩(wěn)步前進，成為國內(nèi)該領(lǐng)域?qū)�業(yè)技術(shù)布局最全面、交通基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域增材制造唯一的省級創(chuàng)新團隊。

創(chuàng)新高地，支撐科研與成果轉(zhuǎn)化
為使成熟的關(guān)鍵技術(shù)落地，早日實現(xiàn)混凝土3D打印的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展及工程應(yīng)用，一公院作為交通行業(yè)的混凝土3D打印先行者，自成立以來成功加入了陜西省3D打印協(xié)會、中國混凝土3D打印協(xié)會、陜西省智慧建造研究院，中國市政工業(yè)化聯(lián)盟等多項組織。并圍繞智能建造領(lǐng)域，建設(shè)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專職研發(fā)中心、國內(nèi)交通行業(yè)第一家3D打印智能建造實驗室及工程結(jié)構(gòu)3D打印技術(shù)中試基地等創(chuàng)新服務(wù)設(shè)施，實現(xiàn)“一中心一實驗室一中試基地”的建設(shè)規(guī)劃，創(chuàng)新服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已投入1000余萬，整體配套設(shè)備資產(chǎn)價值超過800萬元。

△國內(nèi)交通行業(yè)第一家3D打印智能建造實驗室

△工程結(jié)構(gòu)3D打印技術(shù)中試基地

2021年，在創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的引領(lǐng)下，一公院聯(lián)合清華大學(xué)、長安大學(xué)、西安建筑科技大學(xué)、堯柏水泥集團、北京建筑院、謝億民科技等國內(nèi)外21家院校企業(yè)，牽頭成立交通基礎(chǔ)設(shè)施3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，并于同年獲批了市級工程技術(shù)研究中心，旨在貫徹落實國家發(fā)展3D打印技術(shù)的相關(guān)政策，搭建交通基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域3D打印技術(shù)的交流合作平臺，拓寬3D打印技術(shù)在交通基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的應(yīng)用場景；2022年建成中試基地，獲批陜西省工程結(jié)構(gòu)3D打印產(chǎn)業(yè)集成和中試共享平臺，廠房面積、產(chǎn)能及打印尺度大大提升；2023年獲批認(rèn)定“中交集團土木工程增材制造研發(fā)中心”，奠定了陜西和中交集團在增材建造行業(yè)領(lǐng)先優(yōu)勢。

△牽頭成立交通基礎(chǔ)設(shè)施3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟

產(chǎn)學(xué)研用方面，中交一公院注重多元協(xié)同，促進產(chǎn)教融合，推動教育鏈、就業(yè)鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈的有效銜接。以豐富的工程經(jīng)驗及綜合研發(fā)能力，與清華大學(xué)、東南大學(xué)、同濟大學(xué)等在土木工程材料及智能建造理論研究方面形成優(yōu)勢互補；與堯柏水泥、中交二公局、中交二航局等企業(yè)形成產(chǎn)業(yè)鏈與應(yīng)用優(yōu)勢互補，中交高科作為秦創(chuàng)源交通科技產(chǎn)業(yè)孵化器負(fù)責(zé)研發(fā)成果產(chǎn)業(yè)化推廣。通過緊密結(jié)合地方和行業(yè)發(fā)展需要，與高校、企業(yè)機構(gòu)等開展深度合作，基于高端創(chuàng)新交流平臺，構(gòu)建“創(chuàng)新團隊+專職研發(fā)中心+實驗室+智能工廠”四位一體的產(chǎn)學(xué)研用創(chuàng)新模式，不斷增強人才培養(yǎng)與經(jīng)濟社會發(fā)展匹配度，推動智能建造產(chǎn)學(xué)研一體化發(fā)展。

秉承“兼容并包、開放共享”的原則，研發(fā)中心積極進行對外合作交流，互利共贏。實驗室、中試基地及示范工程累計接待行業(yè)相關(guān)單位60余家，行業(yè)內(nèi)相關(guān)企業(yè)及技術(shù)人員參觀交流千余人次；在國際、國內(nèi)會議上做智能建造技術(shù)報告20余次，已成為行業(yè)對外新科技展示的前沿陣地。

△與行業(yè)內(nèi)相關(guān)企業(yè)、高校等機構(gòu)技術(shù)交流

工程應(yīng)用，助力交通建設(shè)升級
研究成果及全套技術(shù)已推廣至10余家單位應(yīng)用，得到應(yīng)用單位的一致好評。

△技術(shù)成果支撐多項重大工程項目

技術(shù)成果支撐多項工程項目8項，包括極端環(huán)境增材制造混凝土工程-世界屋脊第一長隧G6高速公路羊八井隧道群、定制化陣列式景觀圍墻，以及金屬與混凝土復(fù)合增材制造鋼混組合結(jié)構(gòu)橋梁等。在景觀小品、市政景觀設(shè)施、交通基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域取得顯著成效，實現(xiàn)人工工時節(jié)省50%，成本下降約40%，支撐科技創(chuàng)新、節(jié)省工期、節(jié)能減排、提升品質(zhì)、減少材料使用量等，產(chǎn)生間接經(jīng)濟效益約2000萬元，推進了基礎(chǔ)設(shè)施建造技術(shù)的綠色化、工業(yè)化和智能化升級。

布局未來，勾勒3D打印宏偉藍(lán)圖
在“智能建造”熱潮下，未來的混凝土3D打印市場大有可為。

一公院將致力研發(fā)，圍繞交通、城市、生態(tài)三大領(lǐng)域，面向多種環(huán)境（包括高寒高海拔、濱海強腐蝕等極端環(huán)境），深化開展交通基礎(chǔ)設(shè)施及建筑結(jié)構(gòu)混凝土3D打印智能建造的重大關(guān)鍵技術(shù)布局及核心技術(shù)攻關(guān)，積極開拓多種多樣的技術(shù)應(yīng)用場景。

△混凝土3D打印智能建造應(yīng)用場景開發(fā)

保持跨界合作交流，強化科技人才培養(yǎng)，助力推進混凝土3D打印技術(shù)工程應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，促進產(chǎn)業(yè)集成和高端創(chuàng)新平臺的規(guī)模擴大與升級。

展望未來，一公院將以前瞻性的視角和扎實的科研實力，攜手各界伙伴，致力于將這一前沿技術(shù)轉(zhuǎn)化為推動交通、城市與生態(tài)和諧發(fā)展的強大引擎，書寫智能建造新篇章。