在全球制造業持續演進的背景下，增材制造，即3D打印技術，正憑借其無需模具、高度自由成型的特性，逐步引領交通基礎設施向高質量、數字化和智能化方向發展。中交第一公路勘察設計研究院（簡稱中交一公院），作為交通建設行業的佼佼者，自2016年起便深耕于3D打印技術在交通領域的應用探索。憑借前瞻性的視野和強大的科研實力，該院不僅突破了多項技術難題，還構建了產學研用一體化的創新體系，為交通行業的技術革新和產業升級注入了新動力。

在探索過程中，中交一公院組建了跨界的創新團隊，致力于打造全技術鏈的解決方案。隨著傳統澆筑施工方式的局限性日益凸顯，現代交通建設對于結構創新、高效建造以及節材環保的追求變得愈發迫切。而3D打印技術，以其數字化和智能化的特點，為解決這些問題提供了新的可能。

富志鵬，作為中交一公院的副總經理、工程技術研究院院長，以及極端環境綠色長壽道路工程全國重點實驗室的副主任和學術帶頭人，正是這場創新之旅的引領者。他在極端環境道路工程領域積累了深厚的經驗，并率先提出將3D打印技術引入交通基礎設施領域的構想。特別是針對極端環境下的工程建設難題，他積極嘗試運用3D打印技術尋找解決方案，以期推動交通建設行業邁向新的發展階段。
富志鵬在學術會議上作“極端環境交通基礎設施增材智能建造技術研究”的學術報告，展現了他在該領域的深厚造詣。在他的引領下，一支融合了機電、材料、建筑、結構等多學科背景人才的創新團隊應運而生。這支團隊致力于混凝土3D打印技術的探索，通過廣泛調研和對國內外優勢企業、研發機構及高校的深入交流與合作，成功實現了“材料—裝備—工藝—質量—應用”的全技術鏈布局。值得一提的是，由技術負責人楊敏領銜的交通基礎設施數智建造創新團隊在2022年榮獲陜西省重點創新團隊的稱號，成為國內該領域專業技術布局最全面、也是交通基礎設施領域3D打印唯一的省級創新團隊。

在面對我國混凝土3D打印技術2016年剛起步、無成熟設備的困境時，富志鵬帶領團隊迎難而上。憑借堅定的信念和不懈的努力，中交一公院在2017年建立了交通運輸系統首家3D打印智能建造實驗室，從而開啟了自主研發混凝土3D打印技術的征程。經過持續的研發和突破，中交一公院已實現關鍵技術的自主引領，為交通基礎設施的增材制造貢獻了重要力量。

機械臂3D打印系統。

如今，他們的探索之路已經結出了豐碩的成果。他們研發出低碳高強、低成本3D打印混凝土材料體系，該體系能“消納”高達50%的工業廢棄物，滿足不同強度等級的需求，且工作時間范圍廣泛，使得混凝土能夠迅速“站立”。此外，他們針對機械臂3D打印裝備進行了五代革新，自主研發了多種混凝土打印擠出端，滿足不同截面形狀的打印需求。同時，他們還開發了大尺度、模塊化、可擴展的桁架裝備，實現六軸聯動和精準控制，引領行業前沿。

更為值得一提的是，他們國內首創了面向質量控制的軟硬件一體化控制系統。該系統具備全流程和全設備的控制、監測、預警功能，以及全參數控制、交互和全數據采集、存儲與決策支持能力。它實現了6自由度空間復雜結構打印及質量控制的系統閉環，以及3D打印核心技術工廠化多設備系統的精準協同。

在打印切片及路徑規劃方面，他們也取得了重要突破。核心算法包括矩形工具端實時同步路徑跟隨及空間路徑規劃技術，使得空間復雜結構曲面和懸挑結構的高效打印成為可能。

經過8年的持續探索和突破，該團隊已承擔和參與了包括國家級重點研發計劃在內的多項科研項目。他們在材料、裝備、工藝、質量、應用等方面形成了以專利、學術論文、軟件著作權為代表的知識產權群組。其核心技術經鑒定已達到國際領先水平，并榮獲陜西省優秀工程勘察設計軟件一等獎。此外，他們還成功建設了交通行業首家“工程結構3D打印技術中試基地”，并形成了省、市、央企三級創新平臺體系。

這些創新技術的突破為工程領域帶來了新的應用示范。中交一公院的混凝土3D打印技術在短短幾年內已成功應用于多個實際工程項目中，不僅提高了施工質效，還降低了工程成本和對環境的影響。從園林景觀工程到市政人行橋，從中原景觀提升定制工程到高原藏區極端環境下文化融合的隧道工程，他們的技術都取得了令人矚目的成果。

截至2024年，中交一公院已成功設計并建造了國內近半數的3D打印混凝土橋梁，以及世界上規模宏大的定制化陣列式景觀圍墻。更值得一提的是，他們還承建了世界首例極端環境下的3D打印混凝土工程——位于世界屋脊的京藏高速公路羊八井隧道群。這一系列成就不僅充分展現了中交一公院在混凝土3D打印技術領域的卓越實力，更解決了極端環境下基礎設施建設的重大難題。這些創新實踐為交通基礎設施建設領域帶來了新的曙光，也為未來類似工程提供了寶貴的經驗和技術支持。

04 協同創新 引領產業化發展新篇章

在推動混凝土3D打印技術的突破與普及應用方面，中交一公院始終走在前列。他們積極促進多方協作，緊抓平臺建設機遇，以開放的心態匯聚行業內外的優勢資源和技術力量。2021年，中交一公院更是牽頭成立了交通基礎設施3D打印技術產業聯盟，與多家國內外知名企業、高校建立了緊密的合作關系。該聯盟致力于共同開展技術研發、標準制定、人才培養等合作，以推動技術的持續進步和產業的健康發展。此外，2022年他們還獲批了陜西省工程結構3D打印產業技術集成與中試共享服務平臺，為業內同行提供了共享資源和創新服務，進一步加速了混凝土3D打印技術的產業化進程。

西北地區首座混凝土3D打印景觀拱橋的成功建造，標志著中交一公院在混凝土3D打印技術領域的又一重大突破。展望未來，隨著工程建設行業智能化、綠色化轉型的加速推進，該院將繼續致力于混凝土3D打印技術的深入研究與應用探索。面向極端環境下的工程挑戰，中交一公院將不斷尋求更加高效、穩定、環保的打印材料和工藝，以推動交通基礎設施建設行業新質生產力的快速產業化。在這條充滿希望與憧憬的發展道路上，中交一公院愿與各方合作伙伴攜手共進，共同描繪中國基建的嶄新篇章。