羊曲大坝项目首席科学家：用3D打印建设堤坝设施，技术已经成熟

3D打印技术参考注意到，在清华大学官网有一篇《羊曲水电站有望成为全球最大3D打印工程，“打印”一座水电站总共分几步》的新闻报道，内容来自中国纪检监察报；同时，在国家政府网站外文版也有该消息的报道。

国家政府网站外文版介绍羊曲水电站将采用3D打印技术

（来自国家政府网站）

“挖掘机器人采石，无人卡车运料……在井然有序的黄河羊曲水电站大坝施工现场，很少能看到建筑工人的身影，电脑控制的机器人才是主角。两年后，这里即将诞生全球最大的3D打印工程。”

而在这则消息发布之前的4月份，清华大学研究团队已经发表论文，提议用分布式3D打印机建造水坝、高速公路等工艺单一的工程。研究人员建议利用AI、机器人和3D打印技术建造180米高的黄河羊曲水坝。如果按计划进行，羊曲水坝将成为最大的AI辅助制造的3D打印基础建设结构体。项目首席科学家刘天云在论文中称，大型基础建设的3D打印技术已经够成熟，足以进行大规模应用。

来自清华大学学报

论文指出，填筑建造的复杂过程仅依靠人工决策与操作已经无法满足工程建造的要求，亟需借鉴3D打印技术理念，采用计算机统一调度与控制，即使用机器感知代替人为感知、机器决策代替人工决策、机器自动驾驶代替人工驾驶。这样，可将作业人员从繁重、重复、危险的环境中解脱出来，既能弥补高技能从业劳动力资源短缺的问题，又能避免建造过程受人为因素影响，实现填筑工程建造过程的标准化、精细化、智能化，进一步提升质量与安全保障。

将人工智能、工程装备、工程技术与工程科学深度交叉融合，实现填筑工程智能建造的3D打印技术时机已经成熟。刘天云团队研发了多种人工智能机器人协同作业的填筑工程3D打印装备技术系统，并开展了多项示范工程实践。

填筑工程3D打印技术系统示意图（以土石坝为例）

（来自《大型填筑工程3D打印技术与应用》）

论文着重介绍了一项填筑工程3D打印技术及其多种机器人装备系统。该技术系统由填筑工程3D打印技术调度系统和3D打印流水线机器人作业系统两部分组成。基于填筑工程3D数字设计模型，3D打印技术调度系统根据施工组织设计进度对填筑工程3D数字设计模型进行分层“切片”，获得单层施工填筑料信息，规划配料路径，存入填筑工程调度数据库以便共享。填筑料开采、配送、智能摊铺与碾压环节的工程机器人根据任务进行高效的流水线作业，在线检测填筑质量，实时反馈施工状态信息。填筑工程3D打印系统完全在调度控制下逐层填筑，层层循环，直至完成整个填筑工程的3D打印建造。

土石坝是大型填筑工程，施工场地宽阔，且施工工艺相对简单，大量重复的填筑流程非常适合采用3D打印技术建造。例如，前坪水库心墙土石坝获得了成功应用，在羊曲水电站镶嵌面板堆石坝的建设也将应用这项技术。碾压混凝土坝是另一种典型的填筑工程，特别是薄层填筑碾压工艺类似3D打印技术，在三河口水电站碾压混凝土双曲拱坝、黄金峡部分碾压混凝土重力坝工程建设中进行了成功实践。

这项3D打印技术着眼于填筑工程智能化建设流水线全过程，着重解决了填筑料质量在线检测、单机器人作业在线控制、多机器人群协同作业调控以及智能调度决策系统集成等诸多难题，已形成了一整套融合在线传感测试、卫星定位、无线通信、计算机控制、人工智能等技术的填筑工程3D打印装备系统，已实现了填筑工程过程的数字化、网络化、智能化与无人化，可实现“装备保障工艺、工艺保障质量、质量保障安全、安全保障发展”的工程智能建造的主要目标，也有利于推动工程智能建造新方法和新技术的发展。