近日，上海交通大学机械与动力工程学院力学无人实验系统研发团队在砂型3D打印研究中取得重要突破。该团队融合自动化与人工智能技术，成功开发出具备“边做边想”自进化能力的砂型3D打印智能实验系统Ex3DSP，为增材制造高维非线性动力学实验难题提供了全新路径。研究成果发表于顶级学术期刊《国家科学评论》。
砂型3D打印技术是精密铸造向智能制造发展的关键方向，我国自主研发的设备已成功出口欧美。然而，成形质量仍是核心瓶颈，变量组合、目标冲突导致的高维非线性实验难题，使传统遍历试错模式难以满足降本增效需求。
Ex3DSP以自动化系统支撑标准化实验数据生产，以人工智能驱动精准化数据分析，实现“设计—制备—表征—分析”闭环优化。在以3目标3变量工艺优化验证中，该系统仅通过60组实验即构建出帕累托前沿，实验效率提升达3个数量级。同时，系统揭示了微滴喷射动力学多参数协同、砂型强度—脆性权衡等关键调控机制，将砂型力学性能、发气量、透气性分别提升103.5%、45.3%和25.3%，应用端铸件性能提升385%。
团队成员、上海交通大学机械与动力工程学院的副教授胡松涛表示，后续将聚焦在自进化框架中前置仿真预筛选环节，构建“干湿融合”实验体系，并引入智能体作为驱动引擎，实现无人自治的自进化实验。
该研究由上海交通大学牵头，宁夏大学、广州国家实验室参与，获国家自然科学基金、上海市自然科学基金支持。团队构建了“实验系统研发—材料创制—力学发现”三位一体科研体系，积极推动无人实验技术产业化应用。
（受访单位供图）
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