1.中心简介

根据《河北省发展改革委员会关于下达2019年省级工程中心筹备建设计划的通知》和《河北省发展和改革委员会关于印发“河北省工程实验室管理暂行办法”的通知》等文件的相关规定，河北省建筑3D打印工程研究中心（于2019年11月开始建设，于2021年6月通过建设验收。工程中心依托河北工业大学土木与交通学院，联合河北省建工集团责任有限公司、邢台路桥建设总公司，建立了产学研相结合、科技研发转化应用为一体的紧密合作共同体。

中心现有固定人员42人。其中，具有博士学位34人，高级职称37人。新增了面积为1200 m2的试验场所用于实验以及技术开发需要，其中实验场地面积400 m2，中试车间800 m2。至此，试验场所总面积达到3200 m2。建设期内先后投入了1100余万元进行仪器设备的购置，新增仪器设备41台（套）。极大地改善了实验条件。仪器设备性能均达到预定要求，运行良好，满足了科研人员的科研发展需求，可用于科研、学生教学等。

工程研究中心围绕建筑3D打印设备、3D打印建筑材料、3D打印装配式建筑建造技术以及3D打印建筑智能监测与安全评估等方向开展科学研究，旨在实现技术研发与产业化的一体化协同发展，构建和完善特种水泥基复合材料3D打印成套技术体系，推进建筑行业技术进步和产业结构调整。

2.研究方向

   （一）研究方向一：建筑3D打印设备

该方向主要集中在研发适用于装配式建筑智能化建造的3D打印设备，主要包括研发双臂协同工作3D打印机器人，研制适用于混凝土材料流变特性的一体化打印成型系统，研发3D打印连续纤维筋同步加筋装置和定向U型钉布置装置等硬件系统；开发可移动式的喷射混凝土3D打印设备，开发基于龙门架与六轴机械臂协同工作的多功能3D打印系统，开发粉末基精细化3D打印快速成型系统，开发适用于装配件结构的人工智能路径规划算法等软件系统；本方向的研究助力优化和完善3D打印智能建造的工艺流程和关键技术体系。

         （二）研究方向二：3D打印建筑材料

该方向主要涉及绿色3D打印建材的研发与应用、超高性能混凝土UHPC材料及耐久性研究、基于硫铝酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、通用硅酸盐水泥等新型特种水泥基3D打印建筑材料研究，高延性钢纤维3D打印复合材料；地聚合物3D打印建筑材料，氯氧镁水泥基3D打印材料，满足3D打印流变特性的自修复、自感知、自诊断、自清洁、自调节水泥基复合材料的功性能研究及应用。

         （三）研究方向三：3D打印装配式建筑建造技术

该方向主要涉及模块化装配式建筑体系研究与智能建造技术研究，包括BIM虚拟仿真设计在3D打印建筑设计及施工中应用研究，3D打印混凝土永久性模板的基本力学性能与长期性能研究，体外拉锁预应力关键技术体系研究，混凝土3D打印与钢结构组合结构的装配化方法研究，以模块化、标准化、共享化为前提建筑功能空间设计研究，以舒适度、灵活度、集成度为目标的房屋建筑结构体系构建，以经济性、安全性、实用性为基础的整体装配与工业化建造技术研发、建筑机器人与人工智能综合应用研究、高节能建筑围护体系的设计与制备技术。

         （四）研究方向四：3D打印建筑智能监测与安全评估

该方向主要涉及基于物联网云平台的装配式建筑智能化感知体系研究，即建立基于小波分析和柔度矩阵变化的3D打印结构损伤识别方法，研制基于多参数智能传感器的智能感知与反馈系统控制系统，研究基于动应变监测信息的可靠性实时修正与预测方法，搭建装配式建筑的实时健康监测与预警系统，形成3D打印建筑装配式建筑的长期动态数据监测及分析、损伤分析及健康安全评价的关键技术体系。

3.工程研究中心工程技术委员会

工程技术指导委员会是工程研究中心的技术指导和政策咨询机构。技术指导委员会由知名大学和企业的建筑领域相关专家组成，成员每届任期四年，期满后可适当更换部分成员。

工程技术委员会的主要职责是：①对研究中心的工作计划、研发项目方案的确定提出咨询意见；②对研发项目的管理、经费的使用、研发人员的配备等提出咨询意见；③受委托对研发项目实施监督、评估，提出咨询意见。④宏观指导研究中心的发展和技术研发活动；组织协调相关资源支持研究中心的工作，协助解决影响制约研究中心发展的有关问题。

4.工程研究中心中远期发展规划

河北省建筑3D打印工程研究中心将以国家“十四五”规划、《国家中长期科学与技术发展规划》为指导，围绕“一带一路”、京津冀协同发展、雄安新区建设等国家重大战略，逐步完善3D打印智能建造的成套工艺和关键技术体系，围绕建筑3D打印装配式的设计理论、材料、装配、工艺等方向及其关键科学问题，深入开展关键技术研究攻关，完善平台的建设，力争取得系统完整的建筑3D打印成果，加快技术研发与产业化的一体化协同发展，推动建筑业的低碳化、资源化发展，促进建筑行业技术进步和产业结构调整，使本工程研究中心在智能建造的基础理论研究和实用技术开发方面达继续保持国际领先水平。

(一)建筑3D打印设备

在3D打印装备方面，研发滑轨式双臂协同工作3D打印机器人；优化3D打印连续纤维筋同步加筋装置和定向U型钉布置装置等硬件系统，实现结构化实施应用，并促进其成果转化实施；优化可移动式的喷射混凝土3D打印设备，并研发集装箱3D打印移动工厂；开发粉末基精细化3D打印快速成型系统，完善3D打印的工艺技术体系；开发适用于装配件结构构件的人工智能路径规划算法等软件系统，实现自主知识产权体系的3D打印硬件和软件系统。

(二) 3D打印建筑材料

在3D打印建筑材料方面，研发绿色3D打印混凝土和具有疏水功能的3D打印装饰混凝土材料，研发超高性能混凝土UHPC材料并优化其耐久性；实现3D打印建筑材料的标准化制备技术体系；同时，开展具有自修复、自感知、自诊断、自清洁、自调节的3D打印智能混凝土材料。

(三) 3D打印装配式建筑建造技术

在3D打印装配式建筑技术方面，开展BIM虚拟仿真设计在3D打印建筑设计及施工中应用研究，以及3D打印混凝土永久性模板的基本力学性能与长期性能研究；开展体外拉锁预应力关键技术体系研究，混凝土3D打印与钢结构组合结构的装配化方法研究；以模块化、标准化、共享化为前提建筑功能空间设计研究，以舒适度、灵活度、集成度为目标的房屋建筑结构体系构建。

(四) 3D打印建筑智能监测与安全评估

在3D打印智能监测方面，建立3D打印结构损伤识别方法；研制基于多参数智能传感器的智能感知与反馈系统控制系统，搭建装配式建筑的实时健康监测与预警系统，形成3D打印建筑装配式建筑的长期动态。