ประวัติของเทคโนโลยีการประมวลผล CNC ส่วนที่ 3: จากการประชุมเชิงปฏิบัติการของโรงงานสู่เดสก์ท็อป

ข่าว3img1

วิธีที่เครื่อง CNC ขนาดห้องแบบกลไกแบบดั้งเดิมเปลี่ยนไปเป็นเครื่องเดสก์ท็อป (เช่น เครื่องกัด CNC แบบตั้งโต๊ะของ Bantam tools และเครื่องกัด PCB เครื่องมือ Bantam สำหรับเดสก์ท็อป) เกิดจากการพัฒนาคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล ไมโครคอนโทรลเลอร์ และส่วนประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆหากปราศจากการพัฒนาเหล่านี้ เครื่องมือเครื่อง CNC ที่ทรงพลังและกะทัดรัดจะไม่สามารถทำได้ในปัจจุบัน

ภายในปี 1980 วิวัฒนาการของวิศวกรรมควบคุมและตารางเวลาสำหรับการพัฒนาการสนับสนุนทางอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์

ข่าว3img2

รุ่งอรุณของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล

ในปี 1977 มีการเปิดตัว "ไมโครคอมพิวเตอร์" สามเครื่องพร้อมกัน - Apple II, pet 2001 และ TRS-80 - ในเดือนมกราคม 1980 นิตยสาร byte ประกาศว่า "ยุคของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลสำเร็จรูปได้มาถึงแล้ว"การพัฒนาคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลได้รับการอัพเกรดอย่างรวดเร็วตั้งแต่นั้นมา เมื่อการแข่งขันระหว่าง apple และ IBM ลดลงและไหลลื่น

ภายในปี 1984 Apple ได้เปิดตัว Macintosh แบบคลาสสิก ซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่ขับเคลื่อนด้วยเมาส์ที่ผลิตจำนวนมากซึ่งมีอินเทอร์เฟซผู้ใช้แบบกราฟิก (GUI)Macintosh มาพร้อมกับ macpaint และ macwrite (ซึ่งเป็นที่นิยมในแอปพลิเคชัน WYSIWYG WYSIWYG)ในปีต่อมา ด้วยความร่วมมือกับ Adobe ได้เปิดตัวโปรแกรมกราฟิกใหม่ วางรากฐานสำหรับการออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย (CAD) และการผลิตโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย (CAM)

ข่าว3img3

การพัฒนาโปรแกรม CAD และ cam

ตัวกลางระหว่างคอมพิวเตอร์และเครื่องมือเครื่อง CNC คือโปรแกรมพื้นฐานสองโปรแกรม: CAD และลูกเบี้ยวก่อนที่เราจะเจาะลึกประวัติโดยย่อของทั้งคู่ นี่คือภาพรวม

โปรแกรม CAD รองรับการสร้าง แก้ไข และการแบ่งปันวัตถุ 2D หรือ 3D แบบดิจิทัลโปรแกรมลูกเบี้ยวทำให้คุณสามารถเลือกเครื่องมือ วัสดุ และเงื่อนไขอื่นๆ สำหรับการตัดเฉือนได้ในฐานะวิศวกร แม้ว่าคุณจะทำงาน CAD เสร็จแล้วและรู้รูปลักษณ์ของชิ้นส่วนที่คุณต้องการ แต่เครื่องกัดจะไม่ทราบขนาดหรือรูปร่างของหัวกัดที่คุณต้องการใช้ หรือรายละเอียดเกี่ยวกับขนาดวัสดุของคุณ หรือ พิมพ์.

โปรแกรมลูกเบี้ยวใช้แบบจำลองที่สร้างโดยวิศวกรใน CAD เพื่อคำนวณการเคลื่อนที่ของเครื่องมือในวัสดุการคำนวณการเคลื่อนไหวเหล่านี้เรียกว่าเส้นทางเครื่องมือ สร้างขึ้นโดยอัตโนมัติโดยโปรแกรมลูกเบี้ยวเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดโปรแกรมแคมที่ทันสมัยบางโปรแกรมยังสามารถจำลองบนหน้าจอว่าเครื่องใช้เครื่องมือที่คุณเลือกในการตัดวัสดุอย่างไรแทนที่จะทำการทดสอบการตัดกับเครื่องจักรจริงครั้งแล้วครั้งเล่า มันสามารถประหยัดการสึกหรอของเครื่องมือ เวลาในการประมวลผล และการใช้วัสดุได้

ต้นกำเนิดของ CAD สมัยใหม่สามารถสืบย้อนไปถึงปี 1957 โปรแกรมชื่อ Pronto ที่พัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ Patrick J. Hanratty ได้รับการยอมรับว่าเป็นบิดาของ cad/camในปีพ.ศ. 2514 เขายังได้พัฒนาโปรแกรมที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย Adam ซึ่งเป็นระบบการออกแบบกราฟิกแบบโต้ตอบ การวาดและการผลิตที่เขียนขึ้นใน FORTRAN โดยมุ่งเป้าไปที่การมีอำนาจเหนือสิ่งอื่นใดข้ามแพลตฟอร์ม“นักวิเคราะห์อุตสาหกรรมคาดการณ์ว่า 70% ของระบบ cad/cam แบบกลไก 3-D ทั้งหมดที่มีอยู่ในปัจจุบันสามารถสืบย้อนไปถึงรหัสดั้งเดิมของ Hanratty” มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเออร์ไวน์ซึ่งเขาทำการวิจัยในเวลานั้นกล่าว

ประมาณปี 1967 Patrick J. Hanratty ได้อุทิศตนให้กับการออกแบบคอมพิวเตอร์วงจรรวม (CADIC)

ข่าว3img4

 

ในปี 1960 โครงการบุกเบิก Sketchpad ของ Ivan Sutherland ได้รับการพัฒนาระหว่างสองโปรแกรมของ Hanratty ซึ่งเป็นโปรแกรมแรกที่ใช้อินเทอร์เฟซผู้ใช้แบบกราฟิกเต็มรูปแบบ

ข่าว3img5

เป็นที่น่าสังเกตว่า AutoCAD ซึ่งเปิดตัวโดย Autodesk ในปี 1982 เป็นโปรแกรม 2D CAD แรกสำหรับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลโดยเฉพาะ แทนที่จะเป็นคอมพิวเตอร์เมนเฟรมภายในปี 1994 AutoCAD R13 ทำให้โปรแกรมสามารถใช้งานร่วมกับการออกแบบ 3Dในปี 1995 SolidWorks เปิดตัวโดยมีจุดประสงค์ที่ชัดเจนในการทำให้การออกแบบ CAD ง่ายขึ้นสำหรับผู้ชมในวงกว้าง จากนั้น Autodesk Inventor ก็เปิดตัวในปี 1999 ซึ่งใช้งานง่ายขึ้น

ในช่วงกลางทศวรรษ 1980 การสาธิตกราฟิก AutoCAD ยอดนิยมที่ปรับขนาดได้แสดงให้เห็นระบบสุริยะของเราในระยะทาง 1:1 กิโลเมตรคุณยังสามารถซูมเข้าบนดวงจันทร์และอ่านแผ่นโลหะบนยานลงจอดบนดวงจันทร์ของ Apollo ได้อีกด้วย

ข่าว3img6

เป็นไปไม่ได้ที่จะพูดคุยเกี่ยวกับการพัฒนาเครื่อง CNC โดยไม่ต้องยกย่องผู้สร้างซอฟต์แวร์ที่มุ่งมั่นที่จะลดเกณฑ์เริ่มต้นของการออกแบบดิจิทัลและทำให้ใช้ได้กับทุกระดับทักษะปัจจุบัน Autodesk fusion 360 อยู่ในระดับแนวหน้า(เมื่อเทียบกับซอฟต์แวร์ที่คล้ายกัน เช่น Mastercam, UGNX และ PowerMILL ซอฟต์แวร์ cad/cam อันทรงพลังนี้ยังไม่ได้เปิดในจีน) เป็น "เครื่องมือ CAD, cam และ CAE 3D เครื่องแรกในประเภทเดียวกัน ซึ่งสามารถเชื่อมโยงการพัฒนาผลิตภัณฑ์ทั้งหมดของคุณได้ ประมวลผลไปยังแพลตฟอร์มบนคลาวด์ที่เหมาะสำหรับพีซี, MAC และอุปกรณ์มือถือ”ผลิตภัณฑ์ซอฟต์แวร์อันทรงพลังนี้ให้บริการฟรีสำหรับนักเรียน นักการศึกษา สตาร์ทอัพที่ผ่านการรับรอง และมือสมัครเล่น

เครื่องมือเครื่อง CNC ขนาดกะทัดรัดในช่วงต้น

ในฐานะหนึ่งในผู้บุกเบิกและบรรพบุรุษของเครื่องมือเครื่อง CNC ขนาดกะทัดรัด Ted hall ผู้ก่อตั้งเครื่องมือ shopbot เป็นศาสตราจารย์ด้านประสาทวิทยาที่มหาวิทยาลัย Dukeเวลาว่างชอบทำเรือไม้อัดเขามองหาเครื่องมือที่ตัดไม้อัดได้ง่าย แต่ราคาที่ใช้เครื่องกัด CNC ในขณะนั้นก็ยังเกิน 50000 ดอลลาร์ในปีพ.ศ. 2537 เขาได้แสดงให้กลุ่มคนเห็นถึงโรงสีขนาดกะทัดรัดที่เขาออกแบบในเวิร์กช็อปของเขา จึงเป็นจุดเริ่มต้นของการเดินทางของบริษัท

ข่าว3img7

จากโรงงานสู่เดสก์ท็อป: MTM snap

ในปี 2544 สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ได้ก่อตั้งศูนย์บิตและอะตอมใหม่ ซึ่งเป็นห้องปฏิบัติการน้องสาวของห้องปฏิบัติการสื่อ MIT และนำโดยศาสตราจารย์นีล เกอร์เชนเฟลด์ผู้มีวิสัยทัศน์Gershenfeld ถือเป็นหนึ่งในผู้ก่อตั้งแนวคิดของ Fab Lab (Manufacturing Laboratory)ด้วยการสนับสนุนรางวัลการวิจัยเทคโนโลยีสารสนเทศมูลค่า 13.75 ล้านเหรียญสหรัฐจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ ศูนย์บิตและอะตอม (CBA) เริ่มขอความช่วยเหลือในการสร้างเครือข่ายสตูดิโอขนาดเล็กเพื่อจัดหาเครื่องมือการผลิตดิจิทัลส่วนบุคคลแก่สาธารณชน

ก่อนหน้านั้นในปี 1998 Gershenfeld ได้เปิดหลักสูตรที่เรียกว่า "วิธีทำ (เกือบ) อะไรก็ได้" ที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์เพื่อแนะนำนักศึกษาด้านเทคนิคเกี่ยวกับเครื่องจักรที่ใช้ในการผลิตทางอุตสาหกรรมที่มีราคาแพง แต่หลักสูตรของเขาดึงดูดนักเรียนจากภูมิหลังที่แตกต่างกัน รวมถึงศิลปะ การออกแบบ และสถาปัตยกรรมสิ่งนี้ได้กลายเป็นรากฐานของการปฏิวัติการผลิตดิจิทัลส่วนบุคคล

หนึ่งในโครงการที่เกิดจาก CBA คือเครื่องจักรที่ผลิต (MTM) ซึ่งเน้นการพัฒนาต้นแบบอย่างรวดเร็วที่สามารถใช้ในห้องปฏิบัติการของโรงงานแผ่นเวเฟอร์หนึ่งในเครื่องจักรที่เกิดในโครงการนี้คือเครื่องกัด CNC MTM snap desktop ที่สร้างขึ้นโดยนักเรียน Jonathan ward, Nadya peek และ David Mellis ในปี 2011 ใช้พลาสติก HDPE snap สำหรับงานหนัก (ตัดจากเขียงในครัว) บนเครื่อง CNC shopbot ขนาดใหญ่ เครื่องกัด เครื่องกัดแบบ 3 แกนนี้ทำงานบนไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino ราคาประหยัด และสามารถกัดทุกอย่างได้อย่างแม่นยำตั้งแต่ PCB ไปจนถึงโฟมและไม้ในขณะเดียวกันก็มีการติดตั้งบนเดสก์ท็อปแบบพกพาและราคาไม่แพง

ในเวลานั้น แม้ว่าผู้ผลิตเครื่องกัด CNC บางราย เช่น shopbot และ epilog พยายามเปิดตัวเครื่องกัดรุ่นเดสก์ท็อปที่มีขนาดเล็กลงและราคาถูกลง แต่ก็ยังมีราคาค่อนข้างแพง
MTM snap ดูเหมือนของเล่น แต่ได้เปลี่ยนการกัดเดสก์ท็อปโดยสิ้นเชิง

ด้วยจิตวิญญาณของ Fab Lab ที่แท้จริง ทีมงาน MTM snap ได้แชร์รายการวัสดุของพวกเขาเพื่อให้คุณสามารถทำเองได้

ไม่นานหลังจากการสร้าง MTM snap สมาชิกในทีม Jonathan ward ได้ทำงานร่วมกับวิศวกร Mike Estee และ Forrest green และนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุ Danielle applestone เพื่อดำเนินโครงการที่ได้รับทุนสนับสนุนจาก DARPA ที่เรียกว่า mentor (การทดลองการผลิตและการเลื่อนตำแหน่ง) เพื่อ "ให้บริการในศตวรรษที่ 21"

ทีมงานทำงานที่ otherlab ในซานฟรานซิสโก รวมตัวกันใหม่และตรวจสอบการออกแบบเครื่องมือเครื่องสแน็ป MTM โดยมีเป้าหมายในการผลิตเครื่องกัด CNC แบบตั้งโต๊ะด้วยราคาที่สมเหตุสมผล ความแม่นยำ และความสะดวกในการใช้งานพวกเขาตั้งชื่อมันว่า othermill ซึ่งเป็นรุ่นก่อนของเครื่องกัด PCB เดสก์ท็อปเครื่องมือ Bantam

ข่าว3img8

วิวัฒนาการของรุ่นอื่นๆ สามชั่วอายุคน

ในเดือนพฤษภาคม 2013 ทีมงานของบริษัทอื่นเครื่องจักร Co. ประสบความสำเร็จในการเปิดตัวกิจกรรมคราวด์ฟันดิ้งหนึ่งเดือนต่อมา ในเดือนมิถุนายน เครื่องมือ shopbot ได้เปิดตัวแคมเปญ (ประสบความสำเร็จเช่นกัน) สำหรับเครื่อง CNC แบบพกพาที่เรียกว่า handibot ซึ่งออกแบบมาเพื่อใช้งานบนเว็บไซต์ของที่ทำงานโดยตรงคุณภาพหลักของเครื่องจักรทั้งสองนี้คือซอฟต์แวร์ที่ประกอบเข้าด้วยกัน - แผนอื่นและ fabmo - ได้รับการออกแบบให้กลายเป็นโปรแกรม WYSIWYG ที่ใช้งานง่ายและใช้งานง่าย ตามลำดับ เพื่อให้ผู้ชมจำนวนมากสามารถใช้การประมวลผล CNC ได้เห็นได้ชัดว่า จากการสนับสนุนของทั้งสองโครงการนี้ ชุมชนก็พร้อมสำหรับนวัตกรรมประเภทนี้

ด้ามจับสีเหลืองสดใสอันเป็นเอกลักษณ์ของ Handibot ประกาศการพกพา

ข่าว3img9

แนวโน้มต่อเนื่องจากโรงงานสู่เดสก์ท็อป

นับตั้งแต่เครื่องแรกถูกนำไปใช้เชิงพาณิชย์ในปี 2013 ขบวนการผลิตดิจิทัลบนเดสก์ท็อปได้รับการอัพเกรดเครื่องกัด CNC ปัจจุบันมีเครื่อง CNC ทุกประเภทตั้งแต่โรงงานจนถึงเดสก์ท็อป ตั้งแต่เครื่องดัดลวดจนถึงเครื่องถัก เครื่องขึ้นรูปสูญญากาศ เครื่องตัดดำน้ำ เครื่องตัดเลเซอร์ ฯลฯ

ประเภทของเครื่องมือเครื่อง CNC ที่ถ่ายโอนจากโรงงานไปยังเดสก์ท็อปกำลังเติบโตอย่างต่อเนื่อง

ข่าว3img

เป้าหมายการพัฒนาของห้องปฏิบัติการ Fab ซึ่งเดิมเกิดที่ MIT คือการสร้างความนิยมให้กับเครื่องจักรการผลิตดิจิทัลที่ทรงพลังแต่มีราคาแพง ติดอาวุธให้กับจิตใจที่ชาญฉลาดด้วยเครื่องมือ และนำความคิดของพวกเขามาสู่โลกทางกายภาพเฉพาะผู้ที่มีประสบการณ์เท่านั้นที่สามารถได้รับผู้เชี่ยวชาญในอดีตด้วยเครื่องมือเหล่านี้ในปัจจุบัน การปฏิวัติการผลิตเดสก์ท็อปกำลังพัฒนาแนวทางนี้ต่อไป ตั้งแต่ห้องปฏิบัติการของ Fab ไปจนถึงการประชุมเชิงปฏิบัติการส่วนบุคคล โดยลดต้นทุนได้อย่างมากในขณะที่ยังคงรักษาความแม่นยำระดับมืออาชีพ

ในขณะที่วิถีนี้ดำเนินต่อไป มีการพัฒนาใหม่ที่น่าตื่นเต้นในการรวมปัญญาประดิษฐ์ (AI) เข้ากับการผลิตเดสก์ท็อปและการออกแบบดิจิทัลการพัฒนาเหล่านี้ยังคงส่งผลกระทบต่อการผลิตและนวัตกรรมอย่างไรนั้นยังคงมีให้เห็น แต่เรามาไกลจากยุคของคอมพิวเตอร์ขนาดห้องและเครื่องมือการผลิตที่ทรงพลังซึ่งเชื่อมโยงกับสถาบันและบริษัทขนาดใหญ่อย่างสมบูรณ์อำนาจอยู่ในมือเราแล้ว


เวลาโพสต์:-19 ก.ค.-2022