La façon dont les machines CNC mécaniques traditionnelles de la taille d'une pièce passent aux machines de bureau (telles que la fraiseuse CNC de bureau Bantam Tools et la fraiseuse de PCB de bureau Bantam Tools) est due au développement d'ordinateurs personnels, de microcontrôleurs et d'autres composants d'équipement électronique. Sans ces développements, les machines-outils CNC puissantes et compactes ne seraient pas possibles aujourd’hui.
Vers 1980, évolution de l'ingénierie de contrôle et calendrier de développement du support électronique et informatique.
L'aube de l'ordinateur personnel
En 1977, trois « micro-ordinateurs » sont sortis simultanément – Apple II, pet 2001 et TRS-80 – en janvier 1980, le magazine byte annonçait que « l’ère des ordinateurs personnels prêts à l’emploi est arrivée ». Le développement des ordinateurs personnels s'est rapidement accéléré depuis lors, lorsque la concurrence entre Apple et IBM a fluctué.
En 1984, Apple a lancé le Macintosh classique, le premier ordinateur personnel piloté par une souris et doté d'une interface utilisateur graphique (GUI). Macintosh est livré avec macpaint et macwrite (qui popularisent les applications WYSIWYG WYSIWYG). L'année suivante, grâce à la coopération avec Adobe, un nouveau programme graphique a été lancé, jetant les bases de la conception assistée par ordinateur (CAO) et de la fabrication assistée par ordinateur (FAO).
Développement de programmes CAO et came
L'intermédiaire entre l'ordinateur et la machine-outil CNC est constitué de deux programmes de base : CAO et CAM. Avant de nous plonger dans la brève histoire des deux, voici un aperçu.
Les programmes de CAO prennent en charge la création, la modification et le partage numériques d'objets 2D ou 3D. Le programme de came vous permet de sélectionner des outils, des matériaux et d'autres conditions pour les opérations de coupe. En tant qu'ingénieur, même si vous avez terminé tous les travaux de CAO et connaissez l'apparence des pièces souhaitées, la fraiseuse ne connaît pas la taille ou la forme de la fraise que vous souhaitez utiliser, ni les détails de la taille ou du matériau de votre matériau. taper.
Le programme de came utilise le modèle créé par l'ingénieur en CAO pour calculer le mouvement de l'outil dans le matériau. Ces calculs de mouvement, appelés trajectoires d'outils, sont automatiquement générés par le programme de came pour obtenir une efficacité maximale. Certains programmes de came modernes peuvent également simuler sur l'écran comment la machine utilise l'outil de votre choix pour couper des matériaux. Au lieu de tester encore et encore des tests de découpe sur des machines-outils réelles, cela peut réduire l'usure des outils, le temps de traitement et la consommation de matériaux.
L'origine de la CAO moderne remonte à 1957. Le programme nommé Pronto développé par l'informaticien Patrick J. Hanratty est reconnu comme le père de la CAO/FAO. En 1971, il a également développé le programme largement utilisé Adam, qui est un système interactif de conception graphique, de dessin et de fabrication écrit en FORTRAN, visant la toute-puissance multiplateforme. "Les analystes du secteur estiment que 70 % de tous les systèmes CAO/FAO mécaniques 3D disponibles aujourd'hui peuvent être attribués au code original de Hanratty", a déclaré l'Université de Californie à Irvine, où il menait la recherche à l'époque.
Vers 1967, Patrick J. Hanratty se consacre à la conception assistée par ordinateur d'ordinateurs à circuits intégrés (CADIC).
En 1960, le programme pionnier Sketchpad d'Ivan Sutherland a été développé entre les deux programmes de Hanratty, qui fut le premier programme à utiliser une interface utilisateur graphique complète.
Il convient de noter qu'AutoCAD, lancé par Autodesk en 1982, est le premier programme de CAO 2D spécifiquement destiné aux ordinateurs personnels plutôt qu'aux ordinateurs centraux. En 1994, AutoCAD R13 rendait le programme compatible avec la conception 3D. En 1995, SolidWorks a été lancé dans le but clair de faciliter la conception CAO pour un public plus large, puis Autodesk Inventor a été lancé en 1999, qui est devenu plus intuitif.
Au milieu des années 1980, une démo graphique évolutive populaire d'AutoCAD montrait notre système solaire à l'échelle 1:1. Vous pouvez même zoomer sur la lune et lire la plaque sur l'atterrisseur lunaire Apollo.
Il est impossible de parler du développement des machines CNC sans rendre hommage aux créateurs de logiciels qui se sont engagés à réduire le seuil d'entrée dans la conception numérique et à la rendre applicable à tous les niveaux de compétence. À l'heure actuelle, Autodesk Fusion 360 est à la pointe. (Comparé à des logiciels similaires tels que Mastercam, UGNX et PowerMILL, ce puissant logiciel de CAO/FAO n'a pas été lancé en Chine.) il s'agit du « premier outil de CAO 3D, de came et d'IAO de ce type, qui peut connecter l'ensemble de votre développement de produits processus vers une plate-forme basée sur le cloud adaptée aux PC, MAC et appareils mobiles. Ce logiciel puissant est gratuit pour les étudiants, les enseignants, les start-ups qualifiées et les amateurs.
Premières machines-outils CNC compactes
En tant que l'un des pionniers et ancêtres des machines-outils CNC compactes, Ted Hall, fondateur de Shopbot Tools, était professeur de neurosciences à l'Université Duke. Dans ses temps libres, il aime fabriquer des bateaux en contreplaqué. Il recherchait un outil facile à couper le contreplaqué, mais même le prix de l'utilisation de fraiseuses CNC à l'époque dépassait 50 000 $. En 1994, il montre à un groupe de personnes le moulin compact qu'il a conçu dans son atelier, commençant ainsi l'aventure de l'entreprise.
De l'usine au bureau : MTM snap
En 2001, le Massachusetts Institute of Technology (MIT) a créé un nouveau centre de bits et d'atomes, qui est le laboratoire jumeau du MIT Media Laboratory, et est dirigé par le professeur visionnaire Neil Gershenfeld. Gershenfeld est considéré comme l'un des fondateurs du concept Fab Lab (Manufacturing Laboratory). Avec le soutien d'une bourse de recherche en technologies de l'information de 13,75 millions de dollars de la National Science Foundation, le Bit and Atom Center (CBA) a commencé à chercher de l'aide pour créer un petit réseau de studios afin de fournir au public des outils de fabrication numérique personnels.
Avant cela, en 1998, Gershenfeld avait ouvert un cours intitulé « Comment fabriquer (presque) n'importe quoi » au Massachusetts Institute of Technology pour présenter aux étudiants techniques les machines de fabrication industrielle coûteuses, mais son cours a attiré des étudiants de différents horizons, notamment l'art, le design. et l'architecture. C’est devenu le fondement de la révolution de la fabrication numérique personnelle.
L'un des projets nés de CBA est Machines That Make (MTM), qui se concentre sur le développement de prototypes rapides pouvant être utilisés dans les laboratoires d'usines de plaquettes. L'une des machines nées de ce projet est la fraiseuse CNC de bureau MTM snap créée par les étudiants Jonathan Ward, Nadya Peek et David Mellis en 2011. Utilisant du plastique HDPE Snap robuste (découpé dans la planche à découper de la cuisine) sur une grande CNC shopbot. Fraiseuse, cette fraiseuse à 3 axes fonctionne sur un microcontrôleur Arduino à faible coût et peut tout fraiser avec précision, des PCB à la mousse et au bois. En même temps, il est installé sur le bureau, portable et abordable.
À cette époque, même si certains fabricants de fraiseuses CNC, tels que shopbot et epilog, essayaient de proposer des versions de bureau plus petites et moins chères de fraiseuses, celles-ci étaient encore assez chères.
MTM Snap ressemble à un jouet, mais il a complètement changé le fraisage de bureau.
Dans l'esprit d'un véritable Fab Lab, l'équipe snap de MTM a même partagé sa nomenclature pour que vous puissiez la réaliser vous-même.
Peu de temps après la création de MTM Snap, Jonathan Ward, membre de l'équipe, a travaillé avec les ingénieurs Mike Estee et Danielle Applestone, spécialiste des matériaux verts et des matériaux chez Forrest, pour mener à bien un projet financé par la DARPA appelé mentor (expérience de fabrication et promotion) pour « servir le 21e siècle ».
L'équipe a travaillé dans un autre laboratoire de San Francisco, a recombiné et réexaminé la conception de la machine-outil à pression MTM, dans le but de fabriquer une fraiseuse CNC de bureau avec un prix, une précision et une facilité d'utilisation raisonnables. Ils l'ont nommé othermill, qui est le prédécesseur de la fraiseuse de PCB de bureau Bantam Tools.
Evolution de trois générations d'autres moulins
En mai 2013, l'équipe d'other machine Co. a lancé avec succès une activité de financement participatif. Un mois plus tard, en juin, Shopbot Tools a lancé une campagne (également réussie) pour une machine CNC portable appelée handibot, conçue pour être utilisée directement sur le site Web du travail. La principale qualité de ces deux machines est que les logiciels qui les accompagnent – otherplan et fabmo – sont respectivement conçus pour devenir des programmes WYSIWYG intuitifs et faciles à utiliser, afin qu'un large public puisse utiliser le traitement CNC. Évidemment, comme le prouve le soutien de ces deux projets, la communauté est prête à ce type d’innovation.
La poignée jaune vif emblématique de Handibot annonce sa portabilité.
Tendance continue de l'usine au bureau
Depuis que la première machine a été mise en service commercialement en 2013, le mouvement de fabrication numérique de bureau s'est amélioré. Les fraiseuses CNC comprennent désormais tous les types de machines CNC, des usines aux ordinateurs de bureau, des machines à cintrer les fils aux machines à tricoter, en passant par les machines de formage sous vide, les machines de découpe au jet d'eau, les machines de découpe laser, etc.
Les types de machines-outils CNC transférés des ateliers d’usine vers les ordinateurs de bureau connaissent une croissance constante.
L'objectif de développement du laboratoire Fab, né à l'origine au MIT, est de populariser des machines de fabrication numérique puissantes mais coûteuses, de doter les esprits intelligents d'outils et d'introduire leurs idées dans le monde physique. Seules les personnes expérimentées peuvent obtenir d'anciens professionnels avec ces outils. Aujourd'hui, la révolution de la fabrication d'ordinateurs de bureau fait progresser cette approche, des laboratoires Fab aux ateliers personnels, en réduisant considérablement les coûts tout en maintenant une précision professionnelle.
À mesure que cette trajectoire se poursuit, de nouveaux développements passionnants se produisent dans l’intégration de l’intelligence artificielle (IA) dans la fabrication d’ordinateurs de bureau et la conception numérique. Il reste à voir comment ces évolutions continueront d’affecter la fabrication et l’innovation, mais nous avons parcouru un long chemin depuis l’ère des ordinateurs de la taille d’une pièce et des outils de fabrication puissants entièrement réservés aux grandes institutions et entreprises. Le pouvoir est désormais entre nos mains.
Heure de publication : 19 juillet 2022