تاریخچه فناوری پردازش CNC، قسمت 3: از کارگاه کارخانه تا دسکتاپ

چگونگی انتقال ماشین‌های CNC مکانیکی سنتی به ماشین‌های رومیزی (مانند دستگاه فرز CNC رومیزی ابزار Bantam و ماشین فرز PCB رومیزی ابزار Bantam) به دلیل توسعه رایانه‌های شخصی، میکروکنترلرها و سایر اجزای تجهیزات الکترونیکی است. بدون این پیشرفت ها، امروزه ابزارهای قدرتمند و فشرده CNC امکان پذیر نخواهد بود.

تا سال 1980، تکامل مهندسی کنترل و جدول زمانی برای توسعه پشتیبانی الکترونیکی و کامپیوتری.

طلوع کامپیوتر شخصی

در سال 1977، سه "ریز کامپیوتر" به طور همزمان منتشر شد - Apple II، pet 2001 و TRS-80 - در ژانویه 1980، مجله byte اعلام کرد که "عصر کامپیوترهای شخصی آماده فرا رسیده است". از آن زمان، زمانی که رقابت بین اپل و IBM فروکش کرد، توسعه کامپیوترهای شخصی به سرعت ارتقا یافت.

تا سال 1984، اپل مکینتاش کلاسیک را منتشر کرد، اولین رایانه شخصی با ماوس با رابط کاربری گرافیکی (GUI) تولید انبوه. مکینتاش با macpaint و macwrite (که برنامه های WYSIWYG WYSIWYG را محبوب می کند) ارائه می شود. سال بعد، از طریق همکاری با adobe، یک برنامه گرافیکی جدید راه اندازی شد که پایه و اساس طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) و تولید به کمک کامپیوتر (CAM) را ایجاد کرد.

توسعه برنامه های CAD و cam

واسطه بین کامپیوتر و ماشین ابزار CNC دو برنامه اساسی است: CAD و cam. قبل از اینکه به تاریخچه مختصر هر دو بپردازیم، در اینجا مروری داریم.

برنامه های CAD از ایجاد دیجیتال، اصلاح و به اشتراک گذاری اشیاء دو بعدی یا سه بعدی پشتیبانی می کنند. برنامه بادامک به شما امکان می دهد ابزار، مواد و سایر شرایط را برای عملیات برش انتخاب کنید. به عنوان یک مهندس، حتی اگر تمام کارهای CAD را تکمیل کرده باشید و ظاهر قطعات مورد نظر خود را بدانید، دستگاه فرز از اندازه یا شکل فرز مورد نظر شما یا جزئیات اندازه مواد یا جزئیات شما اطلاعی ندارد. نوع

برنامه cam از مدل ایجاد شده توسط Engineer در CAD برای محاسبه حرکت ابزار در ماده استفاده می کند. این محاسبات حرکتی که مسیرهای ابزار نامیده می‌شوند، به‌طور خودکار توسط برنامه بادامک تولید می‌شوند تا به حداکثر بازدهی دست یابند. برخی از برنامه‌های دوربین مدرن همچنین می‌توانند نحوه استفاده دستگاه از ابزار انتخابی شما برای برش مواد را روی صفحه شبیه‌سازی کنند. به جای اینکه بارها و بارها بر روی ماشین ابزار واقعی آزمایش شود، می تواند باعث صرفه جویی در سایش ابزار، زمان پردازش و مصرف مواد شود.

منشا CAD مدرن را می توان به سال 1957 ردیابی کرد. برنامه ای به نام Pronto که توسط دانشمند کامپیوتر پاتریک جی. هانراتی توسعه یافته است به عنوان پدر cad/cam شناخته می شود. در سال 1971، او همچنین برنامه پرکاربرد Adam را توسعه داد که یک سیستم گرافیکی تعاملی طراحی، طراحی و ساخت است که در FORTRAN نوشته شده است و هدف آن قدرت مطلق پلتفرم متقابل است. دانشگاه کالیفرنیا ایروین که در آن زمان تحقیقات را در آنجا انجام داد، گفت: «تحلیل‌گران صنعت تخمین می‌زنند که 70 درصد از تمام سیستم‌های 3-D Mechanical cad/cam موجود امروزی را می‌توان به کد اصلی Hanratty ردیابی کرد.»

در حدود سال 1967، پاتریک جی. هانراتی خود را وقف طراحی کامپیوترهای مدار مجتمع (CADIC) به کمک کامپیوتر کرد.

در سال 1960، برنامه پیشگام Sketchpad ایوان ساترلند بین دو برنامه Hanratty توسعه یافت که اولین برنامه ای بود که از یک رابط کاربری گرافیکی کامل استفاده می کرد.

شایان ذکر است که AutoCAD، که توسط Autodesk در سال 1982 راه اندازی شد، اولین برنامه CAD 2D است که به طور خاص برای رایانه های شخصی به جای رایانه های اصلی است. تا سال 1994، اتوکد R13 این برنامه را با طراحی سه بعدی سازگار کرد. در سال 1995، SolidWorks با هدف واضح آسان‌تر کردن طراحی CAD برای مخاطبان گسترده‌تر منتشر شد، و سپس Autodesk Inventor در سال 1999 راه‌اندازی شد، که بصری‌تر شد.

در اواسط دهه 1980، یک نسخه نمایشی گرافیکی مقیاس پذیر محبوب اتوکد، منظومه شمسی ما را در فاصله 1:1 کیلومتر نشان داد. حتی می‌توانید روی ماه زوم کنید و پلاک روی ماه‌نشین آپولو را بخوانید.

بدون ادای احترام به سازندگان نرم افزار که متعهد به کاهش آستانه ورود طراحی دیجیتال و قابل اجرا کردن آن در تمام سطوح مهارت هستند، نمی توان در مورد توسعه ماشین های CNC صحبت کرد. در حال حاضر Autodesk fusion 360 در خط مقدم قرار دارد. (در مقایسه با نرم افزارهای مشابه مانند Mastercam، UGNX و PowerMILL، این نرم افزار قدرتمند cad/cam در چین باز نشده است.) این اولین ابزار 3D CAD، CAE و CAE در نوع خود است که می تواند کل توسعه محصول شما را به هم متصل کند. به یک پلتفرم مبتنی بر ابر مناسب برای رایانه های شخصی، MAC و دستگاه های تلفن همراه پردازش کنید." این محصول نرم افزاری قدرتمند برای دانش آموزان، مربیان، استارت آپ های واجد شرایط و آماتور رایگان است.

ماشین آلات CNC فشرده اولیه

تد هال، بنیانگذار ابزارهای shopbot، به عنوان یکی از پیشگامان و اجداد ابزارهای CNC فشرده، استاد علوم اعصاب در دانشگاه دوک بود. او در اوقات فراغت خود دوست دارد قایق های تخته سه لا بسازد. او به دنبال ابزاری بود که برش تخته سه لا آسان باشد، اما حتی قیمت استفاده از ماشین های فرز CNC در آن زمان از 50000 دلار فراتر رفت. او در سال 1994 آسیاب فشرده ای را که در کارگاه خود طراحی کرده بود به گروهی از مردم نشان داد و بدین ترتیب سفر شرکت آغاز شد.

از کارخانه به دسکتاپ: MTM Snap

در سال 2001، مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) یک مرکز بیت و اتم جدید را تأسیس کرد که آزمایشگاه خواهر آزمایشگاه رسانه MIT است و توسط پروفسور نیل گرشنفلد بینا رهبری می شود. گرشنفلد یکی از بنیانگذاران مفهوم Fab Lab (آزمایشگاه تولید) است. با حمایت 13.75 میلیون دلار جایزه تحقیقات فناوری اطلاعات از بنیاد ملی علوم، مرکز بیت و اتم (CBA) شروع به جستجوی کمک برای ایجاد یک شبکه استودیویی کوچک برای ارائه ابزارهای تولید دیجیتال شخصی به مردم کرد.

قبل از آن، در سال 1998، گرشنفلد دوره‌ای به نام «چگونه (تقریباً) هر چیزی» را در مؤسسه فناوری ماساچوست افتتاح کرد تا دانشجویان فنی را با ماشین‌های گران‌قیمت تولید صنعتی آشنا کند، اما دوره او دانشجویانی را با زمینه‌های مختلف از جمله هنر، طراحی جذب کرد. و معماری این به پایه و اساس انقلاب تولید دیجیتال شخصی تبدیل شده است.

یکی از پروژه‌های CBA ماشین‌هایی است که می‌سازند (MTM) که بر توسعه نمونه‌های اولیه سریع تمرکز دارد که می‌توانند در آزمایشگاه‌های کارخانه ویفر استفاده شوند. یکی از ماشین‌هایی که در این پروژه متولد شد، دستگاه فرز CNC رومیزی اسنپ MTM است که توسط دانش‌آموزان Jonathan ward، Nadya peek و David Mellis در سال 2011 ساخته شد. دستگاه فرز، این دستگاه فرز 3 محوره بر روی یک میکروکنترلر ارزان قیمت آردوینو کار می کند و می تواند همه چیز را با دقت آسیاب کند. از PCB گرفته تا فوم و چوب. در عین حال روی دسکتاپ نصب می شود، قابل حمل و مقرون به صرفه است.

در آن زمان، اگرچه برخی از تولیدکنندگان ماشین‌های فرز CNC مانند shopbot و epilog در تلاش بودند تا نسخه‌های دسکتاپ کوچک‌تر و ارزان‌تری از ماشین‌های فرز را عرضه کنند، اما هنوز بسیار گران بودند.
اسنپ ​​MTM شبیه یک اسباب بازی است، اما فرز رومیزی را کاملاً تغییر داده است.

با روحیه یک آزمایشگاه واقعی Fab، تیم اسنپ MTM حتی صورتحساب مواد خود را به اشتراک گذاشت تا شما بتوانید آن را خودتان بسازید.

اندکی پس از ایجاد اسنپ MTM، عضو تیم Jonathan ward با مهندسان Mike Estee و Forrest Green و دانشمند علم مواد، Danielle applestone، برای اجرای پروژه ای تحت حمایت DARPA به نام مربی (آزمایش تولید و تبلیغ) برای «خدمت به قرن بیست و یکم» کار کرد.

این تیم در otherlab در سانفرانسیسکو کار کردند، با هدف تولید یک ماشین فرز CNC رومیزی با قیمت مناسب، دقت و سهولت استفاده، طراحی ابزار اسنپ MTM را دوباره ترکیب و دوباره بررسی کردند. آنها آن را othermill نامیدند که سلف دستگاه فرز PCB رومیزی ابزار Bantam است.

تکامل سه نسل دیگر آسیاب

در ماه مه 2013، تیم سایر شرکت ماشین با موفقیت فعالیت سرمایه گذاری جمعی را راه اندازی کرد. یک ماه بعد، در ماه ژوئن، shopbot tools یک کمپین (همچنین موفق) برای یک دستگاه CNC قابل حمل به نام handibot راه اندازی کرد که برای استفاده مستقیم در وب سایت کار طراحی شده است. کیفیت اصلی این دو دستگاه این است که نرم افزارهای همراه - otherplan و fabmo - به ترتیب برای تبدیل شدن به برنامه های WYSIWYG بصری و با استفاده آسان طراحی شده اند تا مخاطبان زیادی بتوانند از پردازش CNC استفاده کنند. بدیهی است همانطور که حمایت از این دو پروژه ثابت می کند جامعه آمادگی این نوع نوآوری را دارد.

دسته زرد روشن نمادین Handibot قابلیت حمل آن را اعلام می کند.

روند مستمر از کارخانه به دسکتاپ

از زمانی که اولین ماشین در سال 2013 مورد استفاده تجاری قرار گرفت، جنبش تولید دیجیتال رومیزی ارتقا یافته است. دستگاه های فرز CNC در حال حاضر شامل انواع دستگاه های CNC از کارخانه ها تا رومیزی، از دستگاه های سیم خم تا دستگاه های بافندگی، دستگاه های وکیوم فرمینگ، دستگاه های برش جت آب، دستگاه های برش لیزری و غیره می باشد.

انواع ماشین آلات CNC که از کارگاه های کارخانه به رومیزی منتقل می شوند به طور پیوسته در حال رشد هستند.

هدف توسعه آزمایشگاه Fab که در اصل در MIT متولد شد، محبوب کردن ماشین‌های تولید دیجیتال قدرتمند اما گران قیمت، مسلح کردن ذهن‌های هوشمند با ابزار و آوردن ایده‌های آنها به دنیای فیزیکی است. فقط افراد باتجربه می توانند با این ابزارها متخصصان گذشته را به دست آورند. در حال حاضر، انقلاب تولید رومیزی با کاهش قابل توجه هزینه ها و حفظ دقت حرفه ای، این رویکرد را از آزمایشگاه های Fab تا کارگاه های شخصی بیشتر پیش می برد.

با ادامه این مسیر، تحولات جدید هیجان انگیزی در ادغام هوش مصنوعی (AI) در ساخت دسکتاپ و طراحی دیجیتال وجود دارد. اینکه چگونه این پیشرفت‌ها همچنان بر تولید و نوآوری تأثیر می‌گذارند باید دید، اما ما از عصر رایانه‌های با اندازه اتاق و ابزارهای تولید قدرتمند که کاملاً به مؤسسات و شرکت‌های بزرگ متصل هستند، راه زیادی را پیموده‌ایم. اکنون قدرت در دستان ماست.