1. 研究目的与意义
研究目的：1、了解三维打印中的FDM工艺。2、设计喷头的温度检测与控制电路。3、基于Arduino实现温度信号的采集，主控程序的编写，执行信号的输出转换。4、实现课题设计及相关知识的扩展。
研究意义：基于Arduino单片机平台的硬件和软件，结合自己设计的温度检测和温度控制电路，形成对工艺喷头温度的控制系统。在FDM工艺成形过程中影响成型件精度的因素有很多种，其中就包括喷头温度和成形室的温度。喷头温度决定了材料的粘结性能、堆结性能、丝材流量以及挤出丝宽度。喷头温度应在一定范围内选择，使挤出的丝呈塑性流体状态，即保持材料粘性系数在一定的范围内。喷头温度太低，材料偏向固态，则材料粘度增大使挤出摩擦阻力加大，挤丝速度变慢，加重挤压系统的负担，缩短喷头的寿命。温度太高的话，材料偏向液态，出现焦黄，材料分子破裂，粘性系数变小，流动性强，挤出过快，无法形成可精确控制的丝。所以本课题的喷头温度控制对实现FDM工艺是很重要的。2. 国内外研究现状分析
内蒙古科技大学的研究生黄江在《fdm快速成型过程熔体及喷头的研究》中提到了熔融沉积快速成型（fdm）在先进制造技术领域已得到广泛的应用，并在不断的发展过程中。目前，它已成为快速成型技术研究的热点，并在相关领域得到应用。恒定的温度是保证快速成型的重要条件，成型系统的温控装置设计与热平衡密切相关。开发和利用更先进的测温装置和温控器是提高测温精度，减小温度波动，更好的实现熔体挤出过程的热平衡。文中借用matlab工具箱中的相关模块验证了模糊pid新型温控系统的稳定性。
大连大学信息工程学院的蔡睿妍在《arduino的原理及应用》中展示了arduino是目前较为流行的电子互动平台,基于单片机系统开发,具有使用简单、功能多样、价格低廉等优点,广泛应用于电子系统设计和互动产品开发方面。文中详细介绍了arduino的功能特点、基本结构,并通过leo控制电路的应用给出了具体的使用方法。通过本书籍了解了如何设计喷头的温度检测与控制电路。
内蒙古大学的齐磊利用at89c52单片机设计了温度控制系统。一种用于化工、化学实验中的快速加热、缓慢降温的温度测量控制仪,系统由单片机at89c52为核心以及外围测量、控制电路实现。采用测温范围宽、精度高的铂热电阻进行温度测量,通过ad变换将测量数据送入单片机进行处理；使用独立式键盘进行用户自定义温度变化范围；使用一片8位共阴极数码显示管对用户设定值及系统控制对象的温度进行适时显示。用户通过键盘设定温度控制范围,包括温度升温最高值、温度下降最低值以及降温幅度值。采用at8952c单片机并且通过单片机的控制程序,实现经典控制和模糊控制pid算法的共同使用,能够较好地解决温度控制系统的线性差、时间滞后严重和测量精确度差等缺点。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：(1)掌握对fdm工艺；(2) 基于arduino单片机平台的硬件和软件，设计喷头温度检测和温度控制电路，构成三维打印fdm工艺喷头的温度控制系统。
研究计划：
1~3周 前期查阅相关资料，完成开题报告和文献综述。
4. 研究创新点
方案特点：以开源Arduino单片机为主要控制硬件，通过设计相关的喷头温度检测和控制电路，从而完成对喷头温度控制系统的整体设计，喷头的良好控制是完成三维打印FDM工艺的重要环节。
