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建筑3D打印的创新实践——广东机器人3D打印智能建造项目入选“十四五”国家重点研发计划示范工程

  2025年1月20日,“十四五”国家重点研发计划“面向多场景的新型建筑3D打印软硬件一体化关键技术与装备”年度汇报会暨示范项目实施方案论证会议在珠海召开。

  中国工程院院士欧进萍担任专家组组长,“十四五”国家重点研发计划“面向多场景的新型建筑3D打印软硬件一体化关键技术与装备”课题项目负责人、同济大学教授袁烽,清华大学深圳国际研究生院未来人居研究院常务副院长、教授徐卫国,各课题负责人、珠海市金湾区红旗镇政府相关负责人、行业协会代表、建筑企业代表等80余人齐聚一堂,聚焦城镇化智能建造需求,深入探讨了新型建筑3D打印关键技术在建筑领域的研究与应用。

  “十四五”国家重点研发计划聚焦重大需求,优化配置科技资源,着力解决当前及未来发展面临的科技瓶颈和明显问题,为国民经济与社会持续健康发展主要领域提供持续性的支撑和引领。“十四五”国家重点研发计划“面向多场景的新型建筑3D打印软硬件一体化关键技术与装备”课题由同济大学牵头,联合清华大学、河北工业大学、华中科技大学、住房和城乡建设部科技与产业化发展中心,以及行业5家一马当先的优势企业一同承担。

  会上,珠海市金湾区红旗镇城市驿站项目通过专家组评审,被列为“十四五”国家重点研发计划“面向多场景的新型建筑3D打印软硬件一体化关键技术与装备”示范工程。

  该项目是机器人3D打印智能建造项目,由广东中联建建筑工程有限公司牵头组织实施,项目的主体工程的施工采用的是机器人3D打印混凝土智能建造技术,通过3D打印的新型建造方式拟建成一座集公共厕所、物业管理用房、环卫之家等多功能为一体的公共服务驿站。

  其建造方式融合了虚拟设计和实物打印,工程师在BIM信息建模中规划建筑实体3D打印路径,将模型转化为3D打印机器人机械臂的运动轨迹和操作指令。随后,3D打印机器人依据预设程序高效“打印”建筑。该技术显著简化了混凝土3D打印工艺,大幅度减少了人力需求,实现了无模板施工、现场原位打印安装,且打印精度高、固废减少。

  中联建聚焦数字技术、智能互联和绿色低碳等领域,加快新质生产力应用培育,构建了包括BIM数字建模、无人机勘测、无人塔吊智控系统、建筑机器人等在内的30余项智能建造新技术,形成了一批智能建造典型场景,企业入选广东省智能建造试点项目试点企业(第一批)。

  2022年,中联建携手清华大学共建3D打印智能建造研究中心,致力于3D打印智能建造技术的研发及应用。历经三年技术攻坚,团队成功自主研发出机器人3D打印混凝土智能建造技术,实现了在智能建造领域的突破。

  “机器人3D打印智能混凝土智能建造技术是一种创新型房屋智能建造技术,它可充分的利用数字技术实现建造目标,通过依靠互联网及物联网、CNC数控设备、3D打印机器臂等智能机械,建造过程中连续的数字信息流及物质性建造流相辅相成,形成了一体化智能建造体系,实现高精度、高效率、环保性的物质建造。”广东中联建建筑工程有限公司总工程师卢勇介绍。

  自广东实施“百县千镇万村高水平质量的发展工程”以来,中联建积极做出响应,深度探索建筑企业投身百千万工程的新型协作帮扶路径。2024年,中联建与红旗镇展开结对帮扶,除资金帮扶外,还引入了3D打印智能建造高端设备及先进的数字建造技术,率先将机器人3D打印智能建造技术应用于红旗镇“百千万工程”中。

  据卢勇介绍,“十四五”国家重点研发计划重点专项“面向多场景的新型建筑 3D打印软硬件一体化关键技术与装备”项目(2023YFC3806900)的示范工程,旨在突破固废材料循环利用瓶颈,完善建筑3D打印基础理论,开发“工厂预制-原位建造”装备,搭建面向建筑3D打印的“生成找形-路径控制-感知定位”软件平台,全面构建软硬件一体化多源固废循环材料精准利用技术,搭建多源固废循环材料新型建筑 3D 打印标准化体系,实现多场景示范应用,为提升我国城市建筑的功能品质、实现绿色低碳可持续发展、高质量建筑工业化,提供创新科技支撑。

  建筑领域是我国能源消耗和碳排放的主要领域之一,推进绿色建筑发展是建筑节能的重要抓手。今年政府工作报告明白准确地提出,协同推进降碳减污扩绿增长,加快经济社会发展全面绿色转型,推动形成绿色低碳的生产方式和生活方式。

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