Der Übergang von traditionellen mechanischen, raumgroßen CNC-Maschinen zu Desktop-Maschinen (wie die Desktop-CNC-Fräsmaschine von Bantam Tools und die Desktop-PCB-Fräsmaschine von Bantam Tools) ist auf die Entwicklung von PCs, Mikrocontrollern und anderen elektronischen Gerätekomponenten zurückzuführen.Ohne diese Entwicklungen wären leistungsfähige und kompakte CNC-Werkzeugmaschinen heute nicht möglich.
Bis 1980 die Evolution der Regelungstechnik und der Fahrplan für die Entwicklung der Elektronik- und Computerunterstützung.
Beginn des Personal Computers
1977 wurden drei „Mikrocomputer“ gleichzeitig herausgebracht – Apple II, Pet 2001 und TRS-80 – im Januar 1980 verkündete das byte-Magazin, dass „die Ära der fertigen Personal Computer angebrochen ist“.Die Entwicklung von Personal Computern wurde seitdem rasant vorangetrieben, als der Wettbewerb zwischen Apple und IBM verebbte und wieder verschwand.
1984 brachte Apple den klassischen Macintosh auf den Markt, den ersten in Massenproduktion hergestellten mausgesteuerten Personal Computer mit einer grafischen Benutzeroberfläche (GUI).Macintosh wird mit macpaint und macwrite geliefert (die WYSIWYG-WYSIWYG-Anwendungen populär machen).Im folgenden Jahr wurde durch die Kooperation mit Adobe ein neues Grafikprogramm auf den Markt gebracht, das den Grundstein für Computer Aided Design (CAD) und Computer Aided Manufacturing (CAM) legte.
Entwicklung von CAD- und Cam-Programmen
Der Vermittler zwischen Computer und CNC-Werkzeugmaschine sind zwei grundlegende Programme: CAD und Cam.Bevor wir in die kurze Geschichte beider eintauchen, hier ein Überblick.
CAD-Programme unterstützen die digitale Erstellung, Änderung und gemeinsame Nutzung von 2D- oder 3D-Objekten.Mit dem Nockenprogramm können Sie Werkzeuge, Materialien und andere Bedingungen für Schneidvorgänge auswählen.Selbst wenn Sie als Ingenieur alle CAD-Arbeiten erledigt haben und das Aussehen der gewünschten Teile kennen, kennt die Fräsmaschine nicht die Größe oder Form des Fräsers, den Sie verwenden möchten, oder die Details Ihrer Materialgröße oder Typ.
Das Nockenprogramm verwendet das vom Ingenieur im CAD erstellte Modell, um die Bewegung des Werkzeugs im Material zu berechnen.Diese als Werkzeugwege bezeichneten Bewegungsberechnungen werden vom Nockenprogramm automatisch generiert, um maximale Effizienz zu erzielen.Einige moderne Cam-Programme können auch auf dem Bildschirm simulieren, wie die Maschine mit dem Werkzeug Ihrer Wahl Materialien schneidet.Anstatt immer wieder Schneidversuche auf echten Werkzeugmaschinen durchzuführen, können Werkzeugverschleiß, Bearbeitungszeit und Materialverbrauch eingespart werden.
Der Ursprung des modernen CAD lässt sich bis ins Jahr 1957 zurückverfolgen. Das vom Informatiker Patrick J. Hanratty entwickelte Programm namens Pronto gilt als Vater von Cad/Cam.1971 entwickelte er auch das weit verbreitete Programm Adam, ein interaktives Grafikdesign-, Zeichen- und Fertigungssystem, das in FORTRAN geschrieben ist und auf plattformübergreifende Omnipotenz abzielt.„Branchenanalysten schätzen, dass 70 % aller heute erhältlichen mechanischen 3-D-CAD/CAM-Systeme auf Hanrattys ursprünglichen Code zurückgeführt werden können“, sagte die University of California Irvine, an der er damals die Forschung durchführte“.
Um 1967 widmete sich Patrick J. Hanratty dem computergestützten Design von Computern mit integrierten Schaltkreisen (CADIC).
1960 wurde das wegweisende Programm Sketchpad von Ivan Sutherland zwischen den beiden Programmen von Hanratty entwickelt, das als erstes Programm eine vollgrafische Benutzeroberfläche verwendete.
Es ist erwähnenswert, dass AutoCAD, das 1982 von Autodesk eingeführt wurde, das erste 2D-CAD-Programm ist, das speziell für PCs und nicht für Mainframe-Computer entwickelt wurde.Bis 1994 machte AutoCAD R13 das Programm mit 3D-Design kompatibel.1995 wurde SolidWorks mit dem klaren Ziel veröffentlicht, die CAD-Konstruktion für ein breiteres Publikum einfacher zu machen, und dann wurde 1999 Autodesk Inventor eingeführt, das intuitiver wurde.
Mitte der 1980er Jahre zeigte eine beliebte skalierbare grafische AutoCAD-Demo unser Sonnensystem in 1:1 Kilometern.Sie können sogar auf den Mond zoomen und die Plakette auf der Apollo-Mondlandefähre lesen.
Es ist unmöglich, über die Entwicklung von CNC-Maschinen zu sprechen, ohne die Softwareentwickler zu würdigen, die sich dafür einsetzen, die Eintrittsschwelle des digitalen Designs zu senken und es für alle Qualifikationsstufen anwendbar zu machen.Aktuell steht Autodesk Fusion 360 an vorderster Stelle.(Im Vergleich zu ähnlicher Software wie Mastercam, UGNX und PowerMILL wurde diese leistungsstarke CAD/CAM-Software nicht in China geöffnet.) Es ist „das erste 3D-CAD-, Cam- und CAE-Tool seiner Art, das Ihre gesamte Produktentwicklung verbinden kann Prozess zu einer Cloud-basierten Plattform, die für PC, MAC und mobile Geräte geeignet ist.“Dieses leistungsstarke Softwareprodukt ist kostenlos für Studenten, Pädagogen, qualifizierte Start-ups und Amateure.
Frühe kompakte CNC-Werkzeugmaschinen
Als einer der Pioniere und Vorfahren kompakter CNC-Werkzeugmaschinen war Ted Hall, der Gründer von Shopbot Tools, Professor für Neurowissenschaften an der Duke University.In seiner Freizeit baut er gerne Boote aus Sperrholz.Er suchte nach einem Werkzeug, mit dem sich Sperrholz leicht schneiden ließ, aber selbst der Preis für die Verwendung von CNC-Fräsmaschinen überstieg damals 50.000 US-Dollar.1994 zeigte er einer Gruppe von Menschen die von ihm entworfene Kompaktmühle in seiner Werkstatt und begann damit die Reise des Unternehmens.
Von der Fabrik zum Desktop: MTM snap
Im Jahr 2001 gründete das Massachusetts Institute of Technology (MIT) ein neues Bit- und Atomzentrum, das das Schwesterlabor des MIT Media Laboratory ist und von dem visionären Professor Neil Gershenfeld geleitet wird.Gershenfeld gilt als einer der Begründer des Konzepts Fab Lab (Manufacturing Laboratory).Mit der Unterstützung des mit 13,75 Millionen US-Dollar dotierten Informationstechnologie-Forschungspreises der National Science Foundation suchte das bit and atom Center (CBA) nach Hilfe beim Aufbau eines kleinen Studionetzwerks, um der Öffentlichkeit persönliche digitale Fertigungswerkzeuge zur Verfügung zu stellen.
Zuvor eröffnete Gershenfeld 1998 am Massachusetts Institute of Technology einen Kurs mit dem Titel „How to make (fast) everything“ (Wie man (fast) alles macht) um technische Studenten mit teuren industriellen Fertigungsmaschinen bekannt zu machen, aber sein Kurs zog Studenten mit unterschiedlichem Hintergrund an, darunter Kunst und Design und Architektur.Dies ist zur Grundlage der Personal Digital Manufacturing Revolution geworden.
Eines der aus CBA hervorgegangenen Projekte ist Machines That (MTM), das sich auf die Entwicklung von schnellen Prototypen konzentriert, die in Labors von Waferfabriken verwendet werden können.Eine der Maschinen, die in diesem Projekt geboren wurden, ist die MTM snap Desktop-CNC-Fräsmaschine, die 2011 von den Studenten Jonathan Ward, Nadya Peek und David Mellis entwickelt wurde. Sie verwendet hochbelastbaren Snap-HDPE-Kunststoff (aus dem Küchenschneidebrett geschnitten) auf einer großen Shopbot-CNC Fräsmaschine läuft diese 3-Achsen-Fräsmaschine auf einem kostengünstigen Arduino-Mikrocontroller und kann alles von Leiterplatten bis hin zu Schaumstoff und Holz präzise fräsen.Gleichzeitig ist es auf dem Desktop installiert, tragbar und erschwinglich.
Obwohl einige Hersteller von CNC-Fräsmaschinen wie Shopbot und Epilog versuchten, kleinere und billigere Desktop-Versionen von Fräsmaschinen herauszubringen, waren sie zu dieser Zeit immer noch recht teuer.
MTM snap sieht aus wie ein Spielzeug, aber es hat das Desktop-Fräsen komplett verändert.
Im Sinne eines echten Fab Labs hat das MTM-Snap-Team sogar seine Stückliste geteilt, damit Sie es selbst herstellen können.
Kurz nach der Gründung von MTM snap arbeitete Teammitglied Jonathan Ward mit den Ingenieuren Mike Estee und Forrest Green und der Materialwissenschaftlerin Danielle Applestone zusammen, um ein von der DARPA finanziertes Projekt namens Mentor (Manufacturing Experiment and Promotion) durchzuführen, um „dem 21. Jahrhundert zu dienen“.
Das Team arbeitete im otherlab in San Francisco, kombinierte und untersuchte das Design der MTM-Snap-Werkzeugmaschine erneut, mit dem Ziel, eine Desktop-CNC-Fräsmaschine mit angemessenem Preis, Genauigkeit und Benutzerfreundlichkeit herzustellen.Sie nannten es Othermill, den Vorgänger der Desktop-PCB-Fräsmaschine von Bantam Tools.
Evolution von drei Generationen von othermill
Im Mai 2013 startete das Team von other machine Co. erfolgreich eine Crowdfunding-Aktivität.Einen Monat später, im Juni, startete shopbot tools eine (ebenfalls erfolgreiche) Kampagne für eine tragbare CNC-Maschine namens handibot, die direkt auf der Arbeitswebsite verwendet werden soll.Die Hauptqualität dieser beiden Maschinen besteht darin, dass die zugehörige Software – otherplan und fabmo – so konzipiert ist, dass sie zu intuitiven und einfach zu bedienenden WYSIWYG-Programmen wird, sodass ein breites Publikum die CNC-Bearbeitung nutzen kann.Wie die Unterstützung dieser beiden Projekte beweist, ist die Community offensichtlich bereit für diese Art von Innovation.
Der kultige leuchtend gelbe Griff von Handibot kündigt seine Tragbarkeit an.
Kontinuierlicher Trend von der Fabrik zum Desktop
Seit der kommerziellen Nutzung der ersten Maschine im Jahr 2013 wurde die Bewegung der digitalen Desktop-Fertigung verbessert.CNC-Fräsmaschinen umfassen jetzt alle Arten von CNC-Maschinen von Fabriken bis zu Desktops, von Drahtbiegemaschinen bis zu Strickmaschinen, Vakuumformmaschinen, Wasserstrahlschneidemaschinen, Laserschneidemaschinen usw.
Die Arten von CNC-Werkzeugmaschinen, die von Werkstätten auf Desktops übertragen werden, nehmen stetig zu.
Das Entwicklungsziel des ursprünglich am MIT geborenen Fab-Labors ist es, leistungsstarke, aber teure digitale Fertigungsmaschinen bekannt zu machen, kluge Köpfe mit Werkzeugen auszustatten und ihre Ideen in die physische Welt zu bringen.Nur erfahrene Personen können mit diesen Tools ehemalige Profis erreichen.Jetzt treibt die Desktop-Fertigungsrevolution diesen Ansatz weiter voran, von Fab-Labors bis hin zu persönlichen Werkstätten, indem die Kosten erheblich gesenkt werden, während die professionelle Genauigkeit erhalten bleibt.
Während sich dieser Weg fortsetzt, gibt es aufregende neue Entwicklungen bei der Integration künstlicher Intelligenz (KI) in die Desktop-Fertigung und das digitale Design.Wie sich diese Entwicklungen weiterhin auf Fertigung und Innovation auswirken, bleibt abzuwarten, aber wir haben einen langen Weg von der Ära raumgroßer Computer und leistungsstarker Fertigungswerkzeuge zurückgelegt, die vollständig an große Institutionen und Unternehmen gebunden sind.Die Macht liegt jetzt in unseren Händen.
Postzeit: 19. Juli 2022