То, как традиционные механические станки с ЧПУ размером с комнату переходят на настольные машины (такие как настольный фрезерный станок с ЧПУ Bantam tools и настольный фрезерный станок для печатных плат Bantam tools), связано с развитием персональных компьютеров, микроконтроллеров и других компонентов электронного оборудования.Без этих разработок мощные и компактные станки с ЧПУ сегодня были бы невозможны.
К 1980 году эволюция техники управления и график развития электронной и компьютерной поддержки.
Рассвет персонального компьютера
В 1977 году были выпущены одновременно три «микрокомпьютера» — Apple II, pet 2001 и TRS-80 — в январе 1980 года журнал byte объявил, что «наступила эра готовых персональных компьютеров».Развитие персональных компьютеров стремительно росло с тех пор, когда конкуренция между Apple и IBM пошла на убыль.
К 1984 году Apple выпустила классический Macintosh, первый массовый персональный компьютер, управляемый мышью, с графическим пользовательским интерфейсом (GUI).Macintosh поставляется с macpaint и macwrite (которые популяризируют приложения WYSIWYG WYSIWYG).В следующем году благодаря сотрудничеству с Adobe была запущена новая графическая программа, заложившая основу для автоматизированного проектирования (CAD) и автоматизированного производства (CAM).
Разработка CAD и CAM программ
Посредником между компьютером и станком с ЧПУ являются две основные программы: CAD и CAM.Прежде чем мы углубимся в краткую историю обоих, вот обзор.
Программы САПР поддерживают цифровое создание, модификацию и совместное использование 2D- или 3D-объектов.Программа кулачка позволяет выбирать инструменты, материалы и другие условия для операций резания.Как инженер, даже если вы завершили всю работу в САПР и знаете внешний вид нужных вам деталей, фрезерный станок не знает ни размера, ни формы фрезы, которую вы хотите использовать, ни сведений о размере вашего материала или тип.
Программа кулачка использует модель, созданную инженером в САПР, для расчета движения инструмента в материале.Эти расчеты движения, называемые траекториями инструмента, автоматически генерируются программой кулачка для достижения максимальной эффективности.Некоторые современные кулачковые программы также могут имитировать на экране, как машина использует инструмент по вашему выбору для резки материалов.Вместо того, чтобы снова и снова проводить испытания на реальных станках, это может сократить износ инструмента, время обработки и расход материала.
Происхождение современных CAD можно проследить до 1957 года. Программа Pronto, разработанная ученым-компьютерщиком Патриком Дж. Ханратти, признана отцом CAD/CAM.В 1971 году он также разработал широко используемую программу Adam, которая представляет собой интерактивную систему графического дизайна, рисования и производства, написанную на FORTRAN и нацеленную на кросс-платформенное всемогущество.«По оценкам отраслевых аналитиков, 70% всех трехмерных механических CAD/CAM-систем, доступных сегодня, можно проследить до исходного кода Ханратти», — сказал представитель Калифорнийского университета в Ирвине, где он в то время проводил исследования».
Примерно в 1967 году Патрик Дж. Ханратти посвятил себя автоматизированному проектированию компьютеров с интегральными схемами (CADIC).
В 1960 году между двумя программами Hanratty была разработана новаторская программа Sketchpad Ивана Сазерленда, которая была первой программой, использующей полный графический интерфейс пользователя.
Стоит отметить, что AutoCAD, запущенный Autodesk в 1982 году, является первой программой 2D CAD, предназначенной специально для персональных компьютеров, а не для мейнфреймов.К 1994 году AutoCAD R13 сделал программу совместимой с 3D-дизайном.В 1995 году был выпущен SolidWorks с явной целью упростить проектирование САПР для более широкой аудитории, а затем в 1999 году был запущен Autodesk Inventor, который стал более интуитивно понятным.
В середине 1980-х популярная масштабируемая графическая демонстрация AutoCAD показывала нашу солнечную систему в масштабе 1:1 километр.Вы даже можете увеличить масштаб Луны и прочитать табличку на лунном модуле «Аполлон».
Невозможно говорить о развитии станков с ЧПУ, не отдавая должное создателям программного обеспечения, которые стремятся снизить порог входа в цифровое проектирование и сделать его применимым для всех уровней квалификации.В настоящее время Autodesk fusion 360 находится на переднем крае.(по сравнению с аналогичным программным обеспечением, таким как Mastercam, UGNX и PowerMILL, это мощное программное обеспечение для CAD/CAM не было открыто в Китае). на облачную платформу, подходящую для ПК, MAC и мобильных устройств».Этот мощный программный продукт бесплатен для студентов, преподавателей, квалифицированных стартапов и любителей.
Ранние компактные станки с ЧПУ
Как один из пионеров и родоначальников компактных станков с ЧПУ, Тед Холл, основатель инструментов Shopbot, был профессором неврологии в Университете Дьюка.В свободное время любит делать лодки из фанеры.Он искал инструмент, которым было бы легко резать фанеру, но даже цена использования фрезерных станков с ЧПУ в то время превышала 50000 долларов.В 1994 году он показал группе людей компактную мельницу, которую он сконструировал в своей мастерской, положив тем самым начало пути компании.
С завода на рабочий стол: оснастка MTM
В 2001 году Массачусетский технологический институт (MIT) учредил новый центр битов и атомов, который является дочерней лабораторией Медиа-лаборатории Массачусетского технологического института, и его возглавляет дальновидный профессор Нил Гершенфельд.Гершенфельд считается одним из основателей концепции Fab Lab (Производственная лаборатория).При поддержке Национального научного фонда в размере 13,75 млн долларов США за исследования в области информационных технологий Центр битов и атомов (CBA) начал искать помощи в создании небольшой сети студий, чтобы предоставить общественности персональные цифровые производственные инструменты.
До этого, в 1998 году, Гершенфельд открыл курс под названием «Как сделать (почти) все» в Массачусетском технологическом институте, чтобы познакомить технических студентов с дорогостоящими промышленными производственными машинами, но его курс привлекал студентов из разных областей, включая искусство, дизайн и архитектура.Это стало основой революции в производстве персональных цифровых технологий.
Один из проектов, рожденных CBA, — это машины, которые делают (MTM), в котором основное внимание уделяется разработке быстрых прототипов, которые можно использовать в лабораториях фабрики вафель.Одним из станков, родившихся в этом проекте, является настольный фрезерный станок с ЧПУ MTM snap, созданный студентами Джонатаном Уордом, Надей Пик и Дэвидом Меллисом в 2011 году. фрезерный станок, этот 3-осевой фрезерный станок работает на недорогом микроконтроллере Arduino и может точно фрезеровать все, от печатных плат до пенопласта и дерева.В то же время он устанавливается на рабочий стол, портативный и доступный по цене.
В то время, хотя некоторые производители фрезерных станков с ЧПУ, такие как shopbot и epilog, пытались выпускать меньшие и более дешевые настольные версии фрезерных станков, они все еще были довольно дорогими.
Снап MTM выглядит игрушечным, но полностью изменил настольную фрезеровку.
В духе настоящей Fab Lab команда MTM snap даже поделилась своим списком материалов, чтобы вы могли сделать его самостоятельно.
Вскоре после создания MTM snap член команды Джонатан Уорд работал с инженерами Майком Эсти и Форрестом Грином, а также специалистом по материалам Даниэль Эпплстоун, чтобы выполнить финансируемый DARPA проект под названием «Наставник» (производственный эксперимент и продвижение), чтобы «служить 21 веку».
Команда работала в другой лаборатории в Сан-Франциско, рекомбинировала и повторно исследовала конструкцию станка MTM snap с целью производства настольного фрезерного станка с ЧПУ по разумной цене, точности и простоты использования.Они назвали его othermill, который является предшественником настольного фрезерного станка для печатных плат Bantam tools.
Эволюция трех поколений othermill
В мае 2013 года команда Other Machine Co. успешно запустила краудфандинговую деятельность.Месяц спустя, в июне, shopbot tools запустили кампанию (также успешную) для портативного станка с ЧПУ под названием handibot, который предназначен для использования непосредственно на рабочем веб-сайте.Основное качество этих двух станков заключается в том, что сопутствующее программное обеспечение — otherplan и fabmo — разработано таким образом, чтобы стать интуитивно понятными и простыми в использовании программами WYSIWYG, соответственно, чтобы широкая аудитория могла использовать обработку с ЧПУ.Очевидно, как доказывает поддержка этих двух проектов, сообщество готово к такого рода инновациям.
Знаменитая ярко-желтая ручка Handibot говорит о его портативности.
Непрерывная тенденция от завода к рабочему столу
С тех пор, как в 2013 году первая машина была введена в коммерческую эксплуатацию, процесс цифрового производства настольных компьютеров был модернизирован.Фрезерные станки с ЧПУ теперь включают в себя все типы станков с ЧПУ от заводских до настольных, от станков для гибки проволоки до вязальных машин, вакуум-формовочных станков, станков для гидроабразивной резки, станков для лазерной резки и т. д.
Типы станков с ЧПУ, перемещаемых из заводских цехов в настольные, неуклонно растут.
Цель разработки лаборатории Fab, изначально созданной в Массачусетском технологическом институте, — популяризировать мощные, но дорогие цифровые производственные машины, вооружить умные умы инструментами и воплотить их идеи в физический мир.Только опытные люди могут получить прошлые профессионалы с этими инструментами.Теперь революция в производстве настольных компьютеров еще больше продвигает этот подход, от лабораторий Fab до персональных мастерских, за счет значительного снижения затрат при сохранении профессиональной точности.
По мере того, как эта траектория продолжается, появляются захватывающие новые разработки в области интеграции искусственного интеллекта (ИИ) в производство настольных компьютеров и цифровой дизайн.Как эти разработки по-прежнему влияют на производство и инновации, еще неизвестно, но мы прошли долгий путь от эпохи компьютеров размером с комнату и мощных производственных инструментов, полностью привязанных к крупным учреждениям и компаниям.Власть теперь в наших руках.
Время публикации: 19 июля 2022 г.