Начинът, по който традиционните механични CNC машини с размер на стая преминават към настолни машини (като настолна CNC фреза Bantam tools и настолна PCB фреза Bantam tools) се дължи на развитието на персонални компютри, микроконтролери и други компоненти на електронно оборудване. Без тези разработки мощните и компактни CNC машини не биха били възможни днес.
До 1980 г. еволюцията на контролното инженерство и графикът за разработване на електронна и компютърна поддръжка.
Зората на персоналния компютър
През 1977 г. три „микрокомпютри“ са пуснати едновременно-Apple II, PET 2001 и TRS-80-през януари 1980 г. списание BYTE обявява, че „ерата на готови лични компютри е пристигнала“. Развитието на персоналните компютри се надгражда бързо оттогава, когато конкуренцията между Apple и IBM изчезва и отслабва.
През 1984 г. Apple пусна класическия Macintosh, първият масово произвеждан персонален компютър, управляван от мишка, с графичен потребителски интерфейс (GUI). Macintosh идва с macpaint и macwrite (които популяризират WYSIWYG WYSIWYG приложения). През следващата година, чрез сътрудничество с adobe, стартира нова графична програма, която полага основите на компютърно подпомагано проектиране (CAD) и компютърно подпомагано производство (CAM).
Разработка на CAD и cam програми
Посредникът между компютъра и машината с ЦПУ са две основни програми: CAD и cam. Преди да се задълбочим в кратката история на двете, ето общ преглед.
CAD програмите поддържат цифрово създаване, модифициране и споделяне на 2D или 3D обекти. Програмата cam ви позволява да избирате инструменти, материали и други условия за операции по рязане. Като инженер, дори ако сте завършили цялата CAD работа и знаете външния вид на частите, които искате, фрезата не знае размера или формата на фрезата, която искате да използвате, или подробностите за размера на вашия материал или тип.
Програмата cam използва модела, създаден от инженера в CAD, за да изчисли движението на инструмента в материала. Тези изчисления на движението, наречени траектории на инструмента, се генерират автоматично от cam програмата за постигане на максимална ефективност. Някои съвременни камерни програми могат също така да симулират на екрана как машината използва инструмента по ваш избор за рязане на материали. Вместо тестове за рязане на действителни машинни инструменти отново и отново, той може да спести износване на инструмента, време за обработка и консумация на материал.
Произходът на съвременния CAD може да бъде проследен назад до 1957 г. Програмата, наречена Pronto, разработена от компютърния учен Патрик Дж. Ханрати, е призната за баща на cad/cam. През 1971 г. той също така разработи широко използваната програма Adam, която е интерактивна система за графичен дизайн, рисуване и производство, написана на FORTRAN, насочена към всемогъществото на различни платформи. „Индустриалните анализатори изчисляват, че 70% от всички 3-D механични cad/cam системи, налични днес, могат да бъдат проследени назад до оригиналния код на Hanratty“, каза Калифорнийският университет в Ървайн, където той проведе изследването по това време“.
Около 1967 г. Patrick J. Hanratty се посвещава на компютърно проектиране на компютри с интегрални схеми (CADIC).
През 1960 г. пионерската програма Sketchpad на Иван Съдърланд е разработена между двете програми на Hanratty, която е първата програма, която използва пълен графичен потребителски интерфейс.
Заслужава да се отбележи, че AutoCAD, стартиран от Autodesk през 1982 г., е първата 2D CAD програма, специално специално за персонални компютри, а не за MainFrame компютри. До 1994 г. AutoCAD R13 направи програмата съвместима с 3D дизайн. През 1995 г. Solidworks беше пуснат с ясната цел да улесни CAD дизайна за по -широка аудитория, а след това Autodesk Inventor стартира през 1999 г., който стана по -интуитивен.
В средата на 80-те години популярна мащабируема графична демонстрация на AutoCAD показа нашата слънчева система в 1:1 километра. Можете дори да увеличите мащаба на луната и да прочетете плочата върху лунния модул на Аполо.
Невъзможно е да се говори за развитието на CNC машини, без да се отдаде почит на създателите на софтуер, които се ангажират да намалят входния праг на цифровия дизайн и да го направят приложим за всички нива на умения. В момента Autodesk fusion 360 е начело. (в сравнение с подобен софтуер като Mastercam, UGNX и PowerMILL, този мощен cad/cam софтуер не е отварян в Китай.) това е „първият 3D CAD, cam и CAE инструмент от този вид, който може да свърже цялото ви разработване на продукти процес към платформа, базирана на облак, подходяща за PC, MAC и мобилни устройства.“ Този мощен софтуерен продукт е безплатен за студенти, преподаватели, квалифицирани стартиращи фирми и аматьори.
Ранни компактни CNC машини
Като един от пионерите и предците на компактните машинни инструменти с ЦПУ, Тед Хол, основателят на инструментите shopbot, е бил професор по неврология в университета Дюк. В свободното си време обича да прави лодки от шперплат. Той потърси инструмент, който е лесен за рязане на шперплат, но дори цената на използването на CNC фрезови машини по това време надхвърляше 50 000 долара. През 1994 г. той показва на група хора компактната мелница, която проектира в работилницата си, като по този начин започва пътуването на компанията.
От фабрика до работния плот: MTM Snap
През 2001 г. Масачузетският технологичен институт (MIT) създава нов бит и атомен център, който е сестринската лаборатория на медийната лаборатория MIT и се ръководи от проф. Професор Нийл Гершенфелд. Гершенфелд се счита за един от основателите на концепцията Fab Lab (Производствена лаборатория). С подкрепата на наградата за изследвания на информационните технологии в размер на 13,75 милиона щатски долара от Националната научна фондация, Центърът за бит и Атом (CBA) започна да търси помощ за създаването на малка студийна мрежа, за да предостави на обществеността лични инструменти за цифрово производство.
Преди това, през 1998 г., Гершенфелд отвори курс, наречен „как да направим (почти) всичко“ в Масачузетския технологичен институт, за да запознае студентите по технически науки със скъпи промишлени производствени машини, но курсът му привлече студенти от различни среди, включително изкуство, дизайн и архитектура. Това се превърна в основата на революцията в персоналното цифрово производство.
Един от проектите, родени от CBA, са машини, които правят (MTM), които се фокусират върху разработването на бързи прототипи, които могат да се използват в фабричните лаборатории за вафли. Една от машините, родени в този проект, е MTM SNAP Desktop CNC Milling Machine, създадена от студентите Джонатан Уорд, Надя Пек и Дейвид Мелис през 2011 г. Използване на HDPE пластмаса с тежко натоварване (отрязана от дъската за рязане на кухнята) на голям магазин за магазини CNC фреза, тази 3-осна фреза работи с евтин микроконтролер Arduino и може точно да фрезова всичко от PCB към пяна и дърво. В същото време той е инсталиран на работния плот, преносим и достъпен.
По това време, въпреки че някои производители на CNC фрезови машини като shopbot и epilog се опитваха да пуснат по-малки и по-евтини настолни версии на фрезови машини, те все още бяха доста скъпи.
MTM snap изглежда като играчка, но напълно е променил фрезоването на работния плот.
В духа на истинска Fab Lab, екипът на MTM snap дори сподели своя списък с материали, така че да можете да го направите сами.
Малко след създаването на MTM snap, членът на екипа Джонатан Уорд работи с инженерите Майк Ести и Форест Грийн и учен по материали Даниел Епълстоун, за да изпълни финансиран от DARPA проект, наречен ментор (производствен експеримент и промоция), за да „служи на 21-ви век“.
Екипът работеше в другия в Сан Франциско, рекомбинира и прегледа дизайна на MTM Snap Machine Tool, с цел производство на настолна машина за мелене на CNC с разумна цена, точност и лекота на използване. Те го нарекоха othermill, което е предшественик на настолната фреза за печатни платки Bantam tools.
Еволюция на три поколения други мелници
През май 2013 г. екипът на other machine Co. успешно стартира дейност за групово финансиране. Месец по-късно, през юни, shopbot tools стартира кампания (също успешна) за преносима CNC машина, наречена handibot, която е проектирана да се използва директно на работния уебсайт. Основното качество на тези две машини е, че съпътстващият софтуер – otherplan и fabmo – са проектирани да се превърнат съответно в интуитивни и лесни за използване WYSIWYG програми, така че широка публика да може да използва CNC обработка. Очевидно, както доказва подкрепата на тези два проекта, общността е готова за този тип иновации.
Емблематичната ярко жълта дръжка на Handibot обявява неговата преносимост.
Непрекъсната тенденция от фабриката до работния плот
Откакто първата машина беше пусната в търговска употреба през 2013 г., движението за цифрово производство на настолни компютри беше надградено. Машините за фрезоване на ЦПУ сега включват всички видове машини за ЦПУ от фабрики до настолни компютри, от машини за огъване на телени огъвания до машини за плетене, машини за вакуумно формиране, машини за рязане на водна струя, лазерни машини за рязане и др.
Типовете CNC машинни инструменти, прехвърлени от фабричните работилници към настолни компютри, нарастват стабилно.
Целта на разработката на лабораторията Fab, първоначално родена в MIT, е да популяризира мощни, но скъпи цифрови производствени машини, да въоръжи умните умове с инструменти и да пренесе техните идеи във физическия свят. Само опитни хора могат да получат минали професионалисти с тези инструменти. Сега революцията в производството на настолни компютри напредва още повече в този подход, от Fab лаборатории до лични работилници, като значително намалява разходите, като същевременно поддържа професионална точност.
Тъй като тази траектория продължава, има вълнуващи нови разработки в интегрирането на изкуствения интелект (AI) в производството на работния плот и дигиталния дизайн. Как тези разработки продължават да засягат производството и иновациите, остава да видим, но ние изминахме дълъг път от ерата на компютрите с размер на помещенията и мощните производствени инструменти, напълно обвързани с големите институции и компании. Сега властта е в нашите ръце.
Време на публикуване: 19 юли 2022 г