Il modo in cui le tradizionali macchine CNC meccaniche di grandi dimensioni passano alle macchine desktop (come la fresatrice CNC desktop Bantam Tools e la fresatrice PCB desktop Bantam Tools) è dovuto allo sviluppo di personal computer, microcontrollori e altri componenti di apparecchiature elettroniche. Senza questi sviluppi oggi non sarebbero possibili macchine utensili CNC potenti e compatte.
Nel 1980, l'evoluzione dell'ingegneria di controllo e il calendario per lo sviluppo del supporto elettronico e informatico.
L'alba del personal computer
Nel 1977 furono lanciati sul mercato tre “microcomputer” contemporaneamente – Apple II, pet 2001 e TRS-80 – nel gennaio 1980 la rivista byte annunciò che “l’era dei personal computer già pronti è arrivata”. Lo sviluppo dei personal computer è stato rapidamente migliorato da allora, quando la concorrenza tra Apple e IBM è andata e ritorno.
Nel 1984, Apple lanciò il classico Macintosh, il primo personal computer prodotto in serie con mouse e interfaccia utente grafica (GUI). Macintosh viene fornito con macpaint e macwrite (che rendono popolari le applicazioni WYSIWYG WYSIWYG). L'anno successivo, attraverso la collaborazione con Adobe, è stato lanciato un nuovo programma di grafica, ponendo le basi per la progettazione assistita da computer (CAD) e la produzione assistita da computer (CAM).
Sviluppo di programmi CAD e cam
L'intermediario tra il computer e la macchina utensile CNC sono due programmi di base: CAD e CAM. Prima di approfondire la breve storia di entrambi, ecco una panoramica.
I programmi CAD supportano la creazione, la modifica e la condivisione digitale di oggetti 2D o 3D. Il programma camma consente di selezionare utensili, materiali e altre condizioni per le operazioni di taglio. Come ingegnere, anche se hai completato tutto il lavoro CAD e conosci l'aspetto delle parti che desideri, la fresatrice non conosce le dimensioni o la forma della fresa che desideri utilizzare, né i dettagli delle dimensioni del materiale o tipo.
Il programma cam utilizza il modello creato dall'ingegnere in CAD per calcolare il movimento dell'utensile nel materiale. Questi calcoli di movimento, chiamati percorsi utensile, vengono generati automaticamente dal programma cam per ottenere la massima efficienza. Alcuni moderni programmi a camme possono anche simulare sullo schermo come la macchina utilizza l'utensile scelto per tagliare i materiali. Invece di eseguire ripetuti test su macchine utensili reali, è possibile risparmiare sull'usura degli utensili, sui tempi di lavorazione e sul consumo di materiale.
Le origini del moderno CAD risalgono al 1957. Il programma Pronto, sviluppato dall'informatico Patrick J. Hanratty, è riconosciuto come il padre del Cad/Cam. Nel 1971, ha anche sviluppato il programma ampiamente utilizzato Adam, che è un sistema interattivo di progettazione grafica, disegno e produzione scritto in FORTRAN, che mira all'onnipotenza multipiattaforma. "Gli analisti del settore stimano che il 70% di tutti i sistemi cad/cam meccanici 3D oggi disponibili possano essere ricondotti al codice originale di Hanratty", ha affermato l'Università della California Irvine, dove all'epoca condusse la ricerca.
Intorno al 1967, Patrick J. Hanratty si dedicò alla progettazione assistita da computer di computer a circuiti integrati (CADIC).
Nel 1960, tra i due programmi di Hanratty, fu sviluppato il programma pionieristico Sketchpad di Ivan Sutherland, che fu il primo programma a utilizzare un'interfaccia utente grafica completa.
Vale la pena notare che AutoCAD, lanciato da Autodesk nel 1982, è il primo programma CAD 2D specifico per personal computer anziché per computer mainframe. Nel 1994, AutoCAD R13 rese il programma compatibile con la progettazione 3D. Nel 1995, SolidWorks è stato rilasciato con il chiaro scopo di rendere la progettazione CAD più semplice per un pubblico più ampio, quindi nel 1999 è stato lanciato Autodesk Inventor, che è diventato più intuitivo.
A metà degli anni ’80, una popolare demo grafica scalabile di AutoCAD mostrava il nostro sistema solare in 1:1 chilometri. Puoi anche ingrandire la Luna e leggere la targa sul lander lunare Apollo.
È impossibile parlare dello sviluppo delle macchine CNC senza rendere omaggio ai creatori di software che si sono impegnati a ridurre la soglia di ingresso della progettazione digitale e a renderla applicabile a tutti i livelli di competenza. Al momento, Autodesk Fusion 360 è in prima linea. (rispetto a software simili come Mastercam, UGNX e PowerMILL, questo potente software cad/cam non è stato aperto in Cina.) è “il primo strumento CAD 3D, cam e CAE del suo genere, in grado di collegare l'intero sviluppo del prodotto processo su una piattaforma basata su cloud adatta per PC, MAC e dispositivi mobili." Questo potente prodotto software è gratuito per studenti, educatori, start-up qualificate e dilettanti.
Le prime macchine utensili CNC compatte
Essendo uno dei pionieri e antenati delle macchine utensili CNC compatte, Ted Hall, il fondatore di Shopbot Tools, era professore di Neuroscienze alla Duke University. Nel tempo libero gli piace costruire barche in compensato. Cercava uno strumento che fosse facile da tagliare il compensato, ma anche il prezzo per l'utilizzo delle fresatrici CNC a quel tempo superava i 50.000 dollari. Nel 1994 mostra ad un gruppo di persone il mulino compatto da lui progettato nel suo laboratorio, dando così inizio al percorso dell'azienda.
Dalla fabbrica al desktop: MTM snap
Nel 2001, il Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha istituito un nuovo centro bit e atomi, che è il laboratorio gemello del MIT Media Laboratory, ed è diretto dal visionario professor Neil Gershenfeld. Gershenfeld è considerato uno dei fondatori del concetto di Fab Lab (laboratorio di produzione). Con il sostegno del premio di 13,75 milioni di dollari per la ricerca sulla tecnologia dell'informazione concesso dalla National Science Foundation, il Bit and Atom Center (CBA) ha iniziato a cercare aiuto per creare una piccola rete di studi per fornire al pubblico strumenti personali di produzione digitale.
In precedenza, nel 1998, Gershenfeld aveva aperto un corso intitolato “come realizzare (quasi) qualsiasi cosa” presso il Massachusetts Institute of Technology per introdurre gli studenti tecnici alle costose macchine di produzione industriale, ma il suo corso attirava studenti provenienti da contesti diversi, tra cui arte, design e architettura. Questo è diventato il fondamento della rivoluzione della produzione digitale personale.
Uno dei progetti nati da CBA è Machines that make (MTM), che si concentra sullo sviluppo di prototipi rapidi che possono essere utilizzati nei laboratori delle fabbriche di wafer. Una delle macchine nate in questo progetto è la fresatrice CNC desktop MTM snap creata dagli studenti Jonathan Ward, Nadya Peek e David Mellis nel 2011. Utilizzando plastica HDPE a scatto resistente (tagliata dal tagliere della cucina) su un grande CNC Shopbot fresatrice, questa fresatrice a 3 assi funziona con un microcontrollore Arduino a basso costo e può fresare con precisione qualsiasi cosa, dal PCB alla schiuma e al legno. Allo stesso tempo, è installato sul desktop, portatile e conveniente.
A quel tempo, sebbene alcuni produttori di fresatrici CNC come shopbot ed epilog stessero cercando di rilasciare versioni desktop più piccole ed economiche delle fresatrici, queste erano ancora piuttosto costose.
Lo snap MTM sembra un giocattolo, ma ha completamente cambiato la fresatura del desktop.
Nello spirito di un vero Fab Lab, il team di MTM Snap ha persino condiviso la distinta base in modo che tu possa realizzarlo da solo.
Poco dopo la creazione di MTM Snap, il membro del team Jonathan Ward ha lavorato con gli ingegneri Mike Estee e Forrest Green e la scienziata dei materiali Danielle Applestone per realizzare un progetto finanziato dalla DARPA chiamato Mentor (esperimento e promozione della produzione) per “servire il 21° secolo”.
Il team ha lavorato presso l'otherlab di San Francisco, ha ricombinato e riesaminato il progetto della macchina utensile MTM Snap, con l'obiettivo di produrre una fresatrice CNC desktop con prezzo ragionevole, precisione e facilità d'uso. L'hanno chiamato othermill, che è il predecessore della fresatrice PCB desktop Bantam Tools.
Evoluzione di tre generazioni di othermill
Nel maggio 2013, il team di Other Machine Co. ha lanciato con successo un'attività di crowdfunding. Un mese dopo, a giugno, shopbot tools ha lanciato una campagna (anche questa di successo) per una macchina CNC portatile chiamata handibot, progettata per essere utilizzata direttamente sul sito di lavoro. La qualità principale di queste due macchine è che i software di accompagnamento – otherplan e fabmo – sono progettati per diventare rispettivamente programmi WYSIWYG intuitivi e facili da usare, in modo che un vasto pubblico possa utilizzare l'elaborazione CNC. Ovviamente, come dimostra il sostegno di questi due progetti, la comunità è pronta per questo tipo di innovazione.
L'iconica maniglia giallo brillante di Handibot ne annuncia la portabilità.
Tendenza continua dalla fabbrica al desktop
Da quando la prima macchina è stata messa in uso commerciale nel 2013, il movimento della produzione digitale desktop è stato aggiornato. Le fresatrici CNC ora includono tutti i tipi di macchine CNC, dalle fabbriche ai desktop, dalle macchine per piegare i fili alle macchine per maglieria, macchine per formatura sotto vuoto, macchine da taglio a getto d'acqua, macchine da taglio laser, ecc.
I tipi di macchine utensili CNC trasferite dalle officine di fabbrica ai desktop sono in costante crescita.
L’obiettivo di sviluppo del laboratorio Fab, originariamente nato al MIT, è quello di rendere popolari macchine di produzione digitale potenti ma costose, dotare le menti intelligenti di strumenti e portare le loro idee nel mondo fisico. Solo le persone esperte possono ottenere professionisti del passato con questi strumenti. Ora, la rivoluzione della produzione desktop sta facendo avanzare ulteriormente questo approccio, dai laboratori Fab ai laboratori personali, riducendo significativamente i costi pur mantenendo la precisione professionale.
Mentre questa traiettoria continua, ci sono nuovi entusiasmanti sviluppi nell’integrazione dell’intelligenza artificiale (AI) nella produzione di desktop e nella progettazione digitale. Resta da vedere come questi sviluppi continueranno a influenzare la produzione e l’innovazione, ma abbiamo fatto molta strada dall’era dei computer grandi quanto una stanza e dei potenti strumenti di produzione completamente legati alle grandi istituzioni e aziende. Il potere ora è nelle nostre mani.
Orario di pubblicazione: 19 luglio 2022