La transition des machines CNC mécaniques traditionnelles de la taille d'une pièce vers des machines de bureau (telles que la fraiseuse CNC de bureau Bantam Tools et la fraiseuse PCB de bureau Bantam Tools) est due au développement d'ordinateurs personnels, de microcontrôleurs et d'autres composants d'équipements électroniques.Sans ces développements, des machines-outils CNC puissantes et compactes ne seraient pas possibles aujourd'hui.
Vers 1980, l'évolution de l'ingénierie de contrôle et le 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 a annoncé que "l'ère des ordinateurs personnels prêts à l'emploi est arrivée".Le développement des ordinateurs personnels a été rapidement mis à niveau depuis lors, lorsque la concurrence entre Apple et IBM a connu des hauts et des bas.
En 1984, Apple a lancé le Macintosh classique, le premier ordinateur personnel piloté par une souris produit en série avec 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 FAO
L'intermédiaire entre l'ordinateur et la machine-outil CNC est constitué de deux programmes de base : CAO et came.Avant de nous plonger dans le bref historique 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 tout le travail de CAO et connaissez l'apparence des pièces que vous souhaitez, la fraiseuse ne connaît pas la taille ou la forme de la fraise que vous souhaitez utiliser, ni les détails de la taille de votre matériau ou taper.
Le programme came utilise le modèle créé par l'Ingénieur en CAO pour calculer le déplacement de l'outil dans la matière.Ces calculs de mouvement, appelés trajectoires d'outils, sont automatiquement générés par le programme de came pour atteindre une efficacité maximale.Certains programmes de cames modernes peuvent également simuler à l'écran comment la machine utilise l'outil de votre choix pour couper des matériaux.Au lieu de couper encore et encore des tests sur des machines-outils réelles, cela peut réduire l'usure des outils, le temps de traitement et la consommation de matériau.
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 l'omnipotence multiplateforme."Les analystes de l'industrie estiment que 70 % de tous les systèmes de CAO/FAO mécaniques 3D disponibles aujourd'hui peuvent être retracés jusqu'au code original de Hanratty", a déclaré l'Université de Californie à Irvine, où il a mené 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 a été 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 a rendu le programme compatible avec la conception 3D.En 1995, SolidWorks est sorti 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 en kilomètres 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 à commande numérique sans rendre hommage aux créateurs de logiciels qui se sont engagés à réduire le seuil d'entrée de la conception numérique et à la rendre applicable à tous les niveaux de compétence.À l'heure actuelle, Autodesk fusion 360 est à l'avant-garde.(par rapport à des logiciels similaires tels que Mastercam, UGNX et PowerMILL, ce puissant logiciel de CAO/FAO n'a pas été ouvert en Chine.) 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 éducateurs, les start-ups qualifiées et les amateurs.
Les premières machines-outils CNC compactes
En tant que l'un des pionniers et des ancêtres des machines-outils CNC compactes, Ted Hall, le fondateur des outils Shopbot, était professeur de neurosciences à l'Université Duke.Dans ses temps libres, il aime fabriquer des bateaux en contreplaqué.Il cherchait un outil facile à couper du contreplaqué, mais même le prix d'utilisation des 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 le parcours de l'entreprise.
De l'usine au bureau : Snap MTM
En 2001, le Massachusetts Institute of Technology (MIT) a créé un nouveau centre de bits et d'atomes, qui est le laboratoire frère 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 du prix de recherche en technologies de l'information de 13,75 millions de dollars américains 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.
Auparavant, en 1998, Gershenfeld a ouvert un cours intitulé "comment fabriquer (presque) n'importe quoi" au Massachusetts Institute of Technology pour initier les étudiants techniques aux machines de fabrication industrielle coûteuses, mais son cours a attiré des étudiants de différents horizons, y compris l'art, le design et architecture.C'est devenu le fondement de la révolution de la fabrication numérique personnelle.
L'un des projets nés de CBA est Machines qui fabriquent (MTM), qui se concentre sur le développement de prototypes rapides pouvant être utilisés dans les laboratoires d'usine 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. Utilisation de plastique HDPE à pression robuste (coupé à partir de la planche à découper de la cuisine) sur un grand robot CNC fraiseuse, cette fraiseuse à 3 axes fonctionne sur un microcontrôleur Arduino à faible coût et peut tout fraiser avec précision, du PCB à la mousse et au bois.En même temps, il est installé sur le bureau, portable et abordable.
À cette époque, bien que certains fabricants de fraiseuses CNC tels que Shopbot et Epilog essayaient de sortir des versions de bureau plus petites et moins chères de fraiseuses, elles étaient encore assez chères.
Le composant logiciel enfichable MTM ressemble à un jouet, mais il a complètement changé le fraisage de bureau.
Dans l'esprit d'un véritable Fab Lab, l'équipe MTM snap a même partagé sa nomenclature pour que vous puissiez la fabriquer vous-même.
Peu de temps après la création de MTM snap, le membre de l'équipe Jonathan Ward a travaillé avec les ingénieurs Mike Estee et la scientifique Forrest Green and Materials Danielle Applestone 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 à otherlab à 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 PCB de bureau Bantam tools.
Évolution de trois générations d'othermill
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 conçus pour devenir respectivement 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 pour ce type d'innovation.
La poignée jaune vif emblématique de Handibot annonce sa portabilité.
Tendance continue de l'usine au bureau
Depuis la mise en service commercial de la première machine en 2013, le mouvement de fabrication numérique de bureau a été mis à niveau.Les fraiseuses CNC comprennent désormais tous les types de machines CNC, des usines aux bureaux, des plieuses de fil aux machines à tricoter, des machines de formage sous vide, des machines de découpe au jet d'eau, des machines de découpe laser, etc.
Les types de machines-outils à commande numérique transférés des ateliers d'usine aux bureaux augmentent régulièrement.
L'objectif de développement du laboratoire Fab, né à l'origine au MIT, est de populariser des machines de fabrication numérique puissantes mais coûteuses, d'équiper les esprits intelligents d'outils et de transposer 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 de bureau fait progresser cette approche, des laboratoires Fab aux ateliers personnels, en réduisant considérablement les coûts tout en maintenant une précision professionnelle.
Au fur et à mesure que cette trajectoire se poursuit, de nouveaux développements passionnants se produisent dans l'intégration de l'intelligence artificielle (IA) dans la fabrication de postes de travail et la conception numérique.Il reste à voir comment ces développements continuent 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 puissants outils de fabrication entièrement liés aux grandes institutions et entreprises.Le pouvoir est désormais entre nos mains.
Heure de publication : 19 juillet 2022