Те, як традиційні механічні верстати з ЧПК розміром з приміщення переходять на настільні верстати (наприклад, настільний фрезерний верстат з ЧПУ Bantam tools і настільний фрезерний верстат для друкованих плат Bantam tools) пов’язано з розвитком персональних комп’ютерів, мікроконтролерів та інших компонентів електронного обладнання.Без цих розробок сьогодні були б неможливі потужні та компактні верстати з ЧПК.
До 1980 р. еволюція техніки керування та графік розвитку електронної та комп’ютерної підтримки.
Світанок персонального комп'ютера
У 1977 році було випущено три «мікрокомп'ютери» одночасно - Apple II, pet 2001 і TRS-80 - в січні 1980 року журнал byte оголосив, що «настала ера готових персональних комп'ютерів».Розвиток персональних комп’ютерів стрімко модернізувався з тих пір, коли конкуренція між Apple і IBM то вщухла, то вщухла.
До 1984 року Apple випустила класичний Macintosh, перший масовий персональний комп’ютер із керуванням мишею та графічним інтерфейсом користувача (GUI).Macintosh поставляється з macpaint і macwrite (які популяризують програми WYSIWYG WYSIWYG).Наступного року завдяки співпраці з Adobe було запущено нову графічну програму, яка заклала основу для автоматизованого проектування (CAD) і автоматизованого виробництва (CAM).
Розробка CAD та cam програм
Посередником між комп'ютером і верстатом з ЧПК є дві основні програми: CAD і cam.Перш ніж ми заглибимося в коротку історію обох, ось огляд.
Програми САПР підтримують цифрове створення, модифікацію та спільний доступ до 2D або 3D об’єктів.Програма cam дозволяє вибирати інструменти, матеріали та інші умови для операцій різання.Як інженер, навіть якщо ви виконали всю роботу з САПР і знаєте зовнішній вигляд потрібних вам деталей, фрезерний верстат не знає розміру чи форми фрези, яку ви хочете використовувати, чи деталей розміру вашого матеріалу чи типу.
Програма cam використовує модель, створену інженером у САПР, для розрахунку руху інструменту в матеріалі.Ці обчислення руху, які називаються траєкторіями інструменту, автоматично генеруються програмою кулачка для досягнення максимальної ефективності.Деякі сучасні програми для камер також можуть імітувати на екрані, як машина використовує обраний вами інструмент для різання матеріалів.Замість того, щоб знову і знову випробовувати різання на реальних верстатах, це може заощадити знос інструменту, час обробки та споживання матеріалу.
Походження сучасної САПР можна віднести до 1957 року. Програма під назвою Pronto, розроблена комп’ютерним науковцем Патріком Дж. Ханратті, визнана батьком cad/cam.У 1971 році він також розробив широко використовувану програму Adam, яка є інтерактивною системою графічного дизайну, малювання та виробництва, написаною мовою FORTRAN, спрямованою на всемогутність між платформами.«За оцінками галузевих аналітиків, 70% усіх тривимірних механічних систем cad/cam, доступних сьогодні, можна відстежити до оригінального коду Ханратті», — сказав Університет Каліфорнії в Ірвайні, де він проводив дослідження в той час».
Близько 1967 року Патрік Дж. Ханратті присвятив себе системі автоматизованого проектування комп’ютерів з інтегральною схемою (CADIC).
У 1960 році між двома програмами Hanratty була розроблена піонерська програма Sketchpad Івана Сазерленда, яка була першою програмою, яка використовувала повний графічний інтерфейс користувача.
Варто зазначити, що AutoCAD, запущений Autodesk у 1982 році, є першою програмою 2D CAD спеціально для персональних комп’ютерів, а не для мейнфреймів.До 1994 року AutoCAD R13 зробив програму сумісною з 3D-проектуванням.У 1995 році було випущено SolidWorks з чіткою метою полегшити проектування САПР для ширшої аудиторії, а потім у 1999 році було запущено Autodesk Inventor, який став більш інтуїтивно зрозумілим.
У середині 1980-х років популярна масштабована графічна демонстрація AutoCAD показала нашу сонячну систему в кілометрах 1:1.Ви навіть можете збільшити масштаб Місяця та прочитати меморіальну дошку на місячному посадковому модулі «Аполлон».
Неможливо говорити про розвиток верстатів з ЧПК, не віддаючи належного творцям програмного забезпечення, які прагнуть знизити початковий поріг цифрового дизайну та зробити його застосовним для всіх рівнів кваліфікації.На даний момент Autodesk fusion 360 знаходиться в авангарді.(порівняно з подібним програмним забезпеченням, таким як Mastercam, UGNX і PowerMILL, це потужне програмне забезпечення cad/cam не було відкрито в Китаї.) це «перший у своєму роді інструмент 3D CAD, cam і CAE, який може об’єднати всю розробку вашого продукту. перевести на хмарну платформу, придатну для ПК, MAC і мобільних пристроїв».Цей потужний програмний продукт є безкоштовним для студентів, викладачів, кваліфікованих новачків і любителів.
Ранні компактні верстати з ЧПК
Будучи одним із піонерів і предків компактних верстатів з ЧПК, Тед Холл, засновник інструментів shopbot, був професором неврології в Університеті Дьюка.У вільний час любить майструвати човни з фанери.Він шукав інструмент, яким було б легко різати фанеру, але навіть ціна використання фрезерних верстатів з ЧПУ на той час перевищувала 50 000 доларів.У 1994 році він показав групі людей компактний млин, який він сконструював у своїй майстерні, таким чином почавши шлях компанії.
Від заводу до робочого столу: MTM snap
У 2001 році Массачусетський технологічний інститут (MIT) створив новий центр бітів і атомів, який є дочірньою лабораторією медіа-лабораторії Массачусетського технологічного інституту, який очолює далекоглядний професор Ніл Гершенфельд.Гершенфельд вважається одним із засновників концепції Fab Lab (Manufacturing Laboratory).Завдяки підтримці нагороди Національного наукового фонду в розмірі 13,75 мільйонів доларів США за дослідження в галузі інформаційних технологій Центр бітів і атомів (CBA) почав шукати допомоги для створення невеликої мережі студій, щоб надати громадськості особисті інструменти цифрового виробництва.
До цього, у 1998 році, Гершенфельд відкрив курс під назвою «Як зробити (майже) що завгодно» в Массачусетському технологічному інституті, щоб познайомити студентів-техніків із дорогими промисловими виробничими машинами, але його курс привернув увагу студентів з різних професій, включаючи мистецтво, дизайн та архітектури.Це стало основою революції персонального цифрового виробництва.
Одним із проектів, створених CBA, є Machines that make (MTM), який зосереджений на розробці швидких прототипів, які можна використовувати в лабораторіях виробництва пластин.Одним із верстатів, створених у цьому проекті, є фрезерний верстат MTM snap desktop з ЧПК, створений студентами Джонатаном Уордом, Надею Пік і Девідом Меллісом у 2011 році. Використання міцного пластику HDPE (вирізаного з кухонної обробної дошки) на великому шопботі з ЧПК фрезерний верстат, цей 3-осьовий фрезерний верстат працює на недорогому мікроконтролері Arduino та може точно фрезерувати будь-що від друкованих плат до піни та деревини.У той же час він встановлюється на робочий стіл, портативний і доступний.
У той час, хоча деякі виробники фрезерних верстатів з ЧПК, такі як shopbot і epilog, намагалися випустити менші та дешевші настільні верстати фрезерних верстатів, вони все ще були досить дорогими.
MTM snap виглядає як іграшка, але вона повністю змінила настільне фрезерування.
У дусі справжньої Fab Lab команда MTM snap навіть надала свій список матеріалів, щоб ви могли зробити це самостійно.
Невдовзі після створення MTM snap член команди Джонатан Ворд працював з інженерами Майком Есті та Форрестом Ґріном і вченим з матеріалів Даніель Еплстоун, щоб виконати фінансований DARPA проект під назвою Mentor (виробничий експеримент і просування), щоб «служити 21-му століттю».
Команда працювала в otherlab у Сан-Франциско, рекомбінувала та повторно досліджувала конструкцію верстата MTM snap, щоб виготовити настільний фрезерний верстат з ЧПК із прийнятною ціною, точністю та простотою використання.Вони назвали його othermill, який є попередником настільного фрезерного верстата PCB Bantam tools.
Еволюція трьох поколінь othermill
У травні 2013 року команда other machine Co. успішно запустила краудфандингову діяльність.Через місяць, у червні, shopbot tools запустили кампанію (також успішну) для портативного верстата з ЧПК під назвою handibot, який призначений для використання безпосередньо на робочому веб-сайті.Основна якість цих двох верстатів полягає в тому, що супровідне програмне забезпечення – otherplan і fabmo – розроблено таким чином, щоб стати інтуїтивно зрозумілими та простими у використанні програмами WYSIWYG відповідно, щоб широка аудиторія могла використовувати обробку з ЧПК.Очевидно, як свідчить підтримка цих двох проектів, громада готова до такого типу інновацій.
Легендарна яскраво-жовта ручка Handibot говорить про його портативність.
Безперервний тренд від заводу до комп’ютера
З тих пір, як першу машину було введено в комерційне використання в 2013 році, рух цифрового виробництва настільних ПК було оновлено.Фрезерні верстати з ЧПК тепер включають усі типи верстатів з ЧПК від заводських до настільних, від машин для згинання дроту до в’язальних машин, машин для вакуумного формування, машин для різання струменем води, машин для лазерного різання тощо.
Типи верстатів з ЧПК, переведених із заводських цехів на настільні, неухильно зростають.
Мета розвитку лабораторії Fab, яка спочатку народилася в Массачусетському технологічному інституті, — популяризувати потужні, але дорогі цифрові виробничі машини, озброїти розумні уми інструментами та перенести їхні ідеї у фізичний світ.Тільки досвідчені люди можуть отримати минулих професіоналів за допомогою цих інструментів.Тепер революція у виробництві настільних ПК ще більше просуває цей підхід, починаючи від лабораторій Fab і закінчуючи особистими майстернями, значно знижуючи витрати, зберігаючи професійну точність.
Оскільки ця траєкторія продовжується, з’являються захоплюючі нові розробки щодо інтеграції штучного інтелекту (ШІ) у виробництво настільних комп’ютерів і цифровий дизайн.Як ці події продовжуватимуть впливати на виробництво та інновації, ще належить побачити, але ми пройшли довгий шлях від ери комп’ютерів розміром із кімнату та потужних виробничих інструментів, повністю прив’язаних до великих установ і компаній.Влада тепер у наших руках.
Час публікації: 19 липня 2022 р