青海省內，湍急的黃河上游，有一座正在建造中的大壩——羊曲水電站。它是河幹流龍羊峽水電站上遊河段規劃中「茨哈水電站、班多水電站和羊曲水電站」三個規劃梯級電站的最下一級。電站總裝機容量 120 萬千瓦，預計 2024 年 7 月完成首台機組投產發電。
▲圖片來自：《South China Morning Post》
建成後，羊曲水電站將通過青豫直流特高壓外送通道向河南省每年輸送電量約 50 億千瓦時。這座最大壩高為 150 米的水電站，不僅首創採用了鑲嵌混凝土面板堆石壩壩型，更特別的是，建造這座大壩，採用的是 3D 列印技術。
說起 3D 列印，許多人都不陌生。從小巧的零部件到大型的建築，如今汽車、電子、航空航天、醫療、能源、建築等多個領域都在使用這項技術。羊曲水電站如果建成，將會是世界上最大的 3D 列印建築物。
▲圖片來自：國家電投
如此龐大的建築，是怎麼利用 3D 列印建造的呢？從該項目首席科學家劉天雲在《清華大學學報（自然科學版）》發布了的相關論文《大型填築工程 3D 列印技術與應用》中可以知道，必不可少的關鍵詞就是「AI 人工智慧」。
▲圖片來自：清華大學學報
這個項目使用的 3D 列印技術系統，包括工程建設調度中心系統和 3D 建造流水線作業。工程建設調度中心系統就相當於系統的中樞，要根據施工組織設計進度對填築工程 3D 數字設計模型進行分層「切片」，並為施工設備規劃路徑和工序。
▲圖片來自：清華大學學報
負責 3D 建造流水線作業的，是多種功能不同的智能工業設備。負責運輸的設備將材料從開采地運輸到施工現場後，由負責智能攤鋪的設備會對施工位置進行識別測量後鋪設材料。
材料鋪好後，負責智能碾壓的設備會藉助 GPS 定位，根據規劃好的路徑進行碾壓。如果發現碾壓的質量不合格，還會自行安排重新施工。
▲圖片來自：清華大學學報
更重要的是，這從運輸到攤鋪到碾壓，這個過程中並不需要人工進行參與作業。設備根據調度中心下達的指令進行施工且通過網絡實時反饋施工情況，方便調度中心負責控制的工作人員施工質量及調整任務指令。
通過 3D 列印技術與人工智慧的配合，最明顯的作用就是保持施工的高效，且在如此險峻的地形施工，比起人工，用智能設備也要安全許多。
▲圖片來自：國家電投
不過，這個項目的 3D 列印技術系統在施工時也不是完全不需要人工參與，除了控制中心負責調度的工作人員，壩料開采環節中從附近山區開采施工所用的石材、土方的部分，目前也還是需要人工進行操作。
劉天雲的論文提到，如水利大壩、高速公路、填方機場等工程建設行業中造工藝相對單一的填築工程，建造過程與 3D 列印其實頗為相似。
▲ 圖片來自：新華社
不止是羊曲水電站，如果可以將這種技術應用更多在大型設施的填築工程，不僅能藉助高效的流水線作業避免人工施工可能出現的錯誤，也能避免傳統建造過程中工人可能會遭受的危險與傷害。
相信這座 150 米高的大壩，不僅會成為提供清潔能源的「綠色密碼」，也會成為中國乃是世界范圍內 3D 列印建造中的一根標杆。
來源：愛范兒
