“达芬奇”如何“作画
它身高2.2米，体重1.8吨，皮肤是亮丽的橙黄色，被工程师形象地称为道路交通领域的“达芬奇”——它就是在路面上“作画”的3D 打印多彩铺面机器人。这个科技感满满的机器人是中交第一公路勘察设计研究院（简称中交一公院）研发的3D打印多彩铺面技术的核心装备，主要用于多色艺术图案路面的打印铺设。
那么，这位“达芬奇”如何挥笔泼墨，对“颜料”有何要求呢？
1、像画家一样作画
画家握着画笔在平整的白纸上划过，留下优美的线条，再在线条勾勒出的图形内部涂色，完成一幅美丽的图画。这是画家的作画过程，应用3D打印多彩铺面技术在路面上“作画”，也是类似的步骤。
该技术基于3D数字模型，依托专有机器人设备，通过电脑控制将不同色彩的材料定量挤压喷涂到原有路面上，实现对路面色彩、图案及造型的自动化铺筑，形成具有一定厚度的路面多彩铺面封层。
简单来说，就是 3D 打印多彩铺面机器人采用轮廓打印原理，以打印喷头为画笔在机械手的控制下，沿着图案线条或者在图形内部移动，同时挤出所需的打印材料，在路面上形成绘画图案。
该机器人的电气控制系统包 括供电模块、运动控制系统、平面打印控制系统和上位机模块.供电模块负责保障机器人“精力充沛”,根据施工场地不同， 可以提供两种供电模式。如果机器人在厂房中工作，可以采用我国通用的工作电压供电。如果机器人在野外作业，则可利用发电机，供电方式灵活。
运动控制系统通过可编程控 制器，驱动机器人前进、转弯，以及控制机器人运动过程中报警灯的闪烁。机器人安装了毫米级磁导航，可以精准移动、定位，实现 运动过程中不偏移，防止机械手 “乱涂乱画”。
平面打印控制系统进行图案 打印，打印厚度在2至15毫米之间，打印长度、方向不受限制，打 印宽度达 1 米。同时，可驱动宽幅 打印头打印驱动，能够根据工程 实际需要拼接。
上位机模块采用触摸屏和工控机对打印部件进行实时控制，让机器人在路面上的“作画”过程 尽在掌握之中。
因此，3D 打印多彩铺面技术是以数字化、自动化、个性化、定 制化为依托，通过电脑智能控制 3D 打印多彩铺面机器人，按照图 案造型设计在原有路面上快速打印图案，满足行驶需求。该技术是一种路面新型智能建造方式，能够广泛应用于园区停车场、园林景观道路及城市广场、人行道及自行车道等地方。
3D打印多彩铺面机器人“作画”
工作人员调试3D打印多彩铺面机器人
2、“颜料”既要好挤也要成型快
将多彩铺面材料注入3D打印多彩铺面机器人的建筑材料容器内，经过进料管、输出泵、输出管等环节，由打印头“出墨”，将多彩铺面材料喷涂在路面上，一气呵成。
看上去容易，做起来难。这背后除了智能化机器人设备，适合的“颜料”也必不可少。
打印材料既要满足路面性能要求，也要满 足打印工艺要求 。3D打印多彩铺面机器人进行打印工作时，打印材料需要通过输送管道，经过打印头挤出后才能成型。如果打印材料在输送管道内固化，导致堵塞管道或打印头，机器人将无法工作。在打印材料被挤出打印头后，具备较快的初凝时间和较高的初期强度，不会出现坍塌和随意流动的情况。这就要求打印材料需要在存储过程中无结块、结皮、易于搅匀，具备良好的挤出性。
3D打印多彩铺面材料是由特种胶凝材料、骨料、稳定剂及增韧 剂等经拌和后形成的特殊材料，通过挤压或喷涂方式使用，具备良好的连续性、柔韧性，便于快速 成型。这种材料，强度形成快，能够在常温下自动凝聚成型，具有一定的屈服应力和可堆积性，不容易开裂。而且，在固化过程中，这种材料没有气味，保障操作环境中的人员健康。这种材料包含常规色彩型、反光型及自发光型材料，可以广泛应用于各类型艺术路面。
为了更好地实现3D打印多彩铺面机器人和打印材料的相融性，科研人员进行了多次试验，实现了路面图案的打印、设计有机结合。
3、1分钟喷涂5平方米
过去，由于材料和施工设备的限制，彩色路面铺筑主要依靠人工，尤其涉及到图案及色彩拼接作业环节，只能依靠人工精细施工，费时费力。而3D打印技术具备精细化、效率高的特点，能够解决这个问题，最大限度地将色彩和图形设计搭配结合，实现在路面上打印多彩图案。
3D打印多彩铺面技术具备智能、高效、个性定制化等特点，是一种全新的铺面作业形式。如果仅用纯色打印 ，1分钟至少可以喷5平方米，效率很高。相比于人工铺筑彩色路面，采用3D打印多彩铺面技术，施工效率可以提高4倍。
运用这项技术，图片设计没有限制，可以高效完成图案的造型打印，在短时间内快速完成用户需求定制，降低复杂工艺施工成本，并可以进行智能化控制和精确复制图形，功能丰富，应用方便。该技术也适用于大型复杂图案的拼接铺筑，所打印的图案弧线过渡圆滑流畅，直线无折痕，锐角过渡自然清晰，图案造型逼真，效果良好。
如今3D打印多彩铺面技术已成功应用于延安北收费站ETC路面彩色沥盾抗滑磨耗层工程、西安市兰池大道水性彩色防滑路面和西安市未央区广安路人行天桥彩色防滑路面等。