従来の機械式の部屋サイズの CNC マシンがデスクトップ マシン (Bantam tools デスクトップ CNC フライス盤や Bantam tools デスクトップ PCB フライス盤など) に移行したのは、パーソナル コンピューター、マイクロコントローラー、およびその他の電子機器コンポーネントの開発によるものです。これらの開発がなければ、今日の強力でコンパクトな CNC 工作機械は実現できませんでした。
1980 年までに、制御工学の進化と、電子およびコンピューター サポートの開発スケジュール。
パソコン黎明期
1977年、Apple II、pet 2001、TRS-80の3つの「マイクロコンピュータ」が同時に発売され、1980年1月、バイト誌は「レディメイドのパソコンの時代が到来した」と発表しました。アップルとＩＢＭの競争が熾烈を極めた当時から、パソコンの発展は急速に進んだ。
1984 年までに、Apple は従来の Macintosh をリリースしました。これは、グラフィカル ユーザー インターフェイス (GUI) を備えた最初の大量生産されたマウス駆動のパーソナル コンピュータです。Macintosh には macpaint と macwrite (WYSIWYG WYSIWYG アプリケーションを普及させる) が付属しています。翌年、アドビとの協力により、新しいグラフィックス プログラムが開始され、コンピューター支援設計 (CAD) とコンピューター支援製造 (CAM) の基礎が築かれました。
CAD、カムプログラムの開発
コンピュータと CNC 工作機械の仲介役は、CAD とカムの 2 つの基本プログラムです。両方の歴史を簡単に説明する前に、概要を説明します。
CAD プログラムは、2D または 3D オブジェクトのデジタル作成、変更、および共有をサポートします。カムプログラムでは、切削加工のツール、材料、およびその他の条件を選択できます。技術者として、CAD作業をすべて終えて欲しい部品の見た目が分かっていても、フライス盤は使いたいフライスカッターのサイズや形状、材料のサイズや細かいところまではわかりません。タイプ。
カム プログラムは、エンジニアが CAD で作成したモデルを使用して、材料内のツールの動きを計算します。ツール パスと呼ばれるこれらのモーション計算は、最大限の効率を達成するために、カム プログラムによって自動的に生成されます。一部の最新のカム プログラムでは、マシンが選択したツールを使用して材料を切断する方法を画面上でシミュレートすることもできます。実際の工作機械で何度もテストを切削する代わりに、工具の摩耗、加工時間、および材料の消費を節約できます。
現代の CAD の起源は 1957 年にさかのぼります。コンピュータ科学者の Patrick J. Hanratty によって開発された Pronto という名前のプログラムは、cad/cam の父として認識されています。1971 年には、FORTRAN で書かれたインタラクティブなグラフィック デザイン、描画、および製造システムである広く使用されているプログラム Adam も開発し、クロス プラットフォームの全能性を目指しました。「業界アナリストは、現在利用可能なすべての 3D メカニカル CAD/CAM システムの 70% が、Hanratty の元のコードにまでさかのぼることができると推定しています」と、カリフォルニア大学アーバイン校 (University of California Irvine) は述べています。
1967 年頃、Patrick J. Hanratty は、集積回路 (CADIC) コンピューターのコンピューター支援設計に専念しました。
1960 年、Ivan Sutherland の先駆的なプログラムである Sketchpad が、Hanratty の 2 つのプログラムの間に開発されました。これは、完全なグラフィカル ユーザー インターフェイスを使用する最初のプログラムでした。
1982 年に Autodesk によって発売された AutoCAD は、メインフレーム コンピューターではなくパーソナル コンピューター専用の最初の 2D CAD プログラムであることは注目に値します。1994 年までに、AutoCAD R13 はプログラムを 3D 設計と互換性を持たせました。1995 年に SolidWorks がリリースされ、より多くのユーザーが CAD 設計をより簡単に行えるようになるという明確な目的がありました。その後、1999 年には、より直感的なものとなった Autodesk Inventor がリリースされました。
1980 年代半ば、人気のあるスケーラブルなグラフィック AutoCAD のデモでは、太陽系が 1:1 キロメートルで表示されました。月にズームインして、アポロ月着陸船のプラークを読むこともできます。
デジタル設計の敷居を下げ、すべてのスキル レベルに適用できるようにすることに尽力しているソフトウェア クリエーターに敬意を表さずに、CNC マシンの開発について語ることはできません。現在、Autodesk fusion 360 が最前線に立っています。(Mastercam、UGNX、PowerMILL などの同様のソフトウェアと比較して、この強力な CAD/CAM ソフトウェアは中国では公開されていません。) これは、「製品開発全体を接続できる、この種の最初の 3D CAD、カム、および CAE ツールです。 PC、MAC、およびモバイルデバイスに適したクラウドベースのプラットフォームへのプロセス。」この強力なソフトウェア製品は、学生、教育者、有資格のスタートアップ、およびアマチュアに無料で提供されます。
初期の小型CNC工作機械
コンパクトな CNC 工作機械のパイオニアおよび祖先の 1 人であるテッド ホールは、ショップボット ツールの創設者であり、デューク大学の神経科学の教授でした。余暇には、合板のボートを作るのが好きです。合板を切りやすい工具を探したが、当時のCNCフライス盤でも5万ドルを超えていた。1994 年、彼は自分のワークショップで設計したコンパクト ミルを人々のグループに見せ、会社の旅が始まりました。
工場からデスクトップまで: MTM スナップ
2001 年、マサチューセッツ工科大学 (MIT) は新しいビットおよび原子センターを設立しました。これは MIT メディア研究所の姉妹研究所であり、先見の明のある Neil Gershenfeld 教授が所長を務めています。ガーシェンフェルドは、ファブラボ (製造研究所) コンセプトの創始者の 1 人と見なされています。全米科学財団からの 1,375 万ドルの情報技術研究賞の支援を受けて、ビット アンド アトム センター (CBA) は、小規模なスタジオ ネットワークを構築し、個人用のデジタル製造ツールを一般に提供するための支援を求め始めました。
それ以前の 1998 年、ガーシェンフェルドはマサチューセッツ工科大学で「(ほぼ) なんでも作る方法」というコースを開いて、技術系の学生に高価な産業用製造機械を紹介しましたが、彼のコースには、芸術、デザインなど、さまざまなバックグラウンドを持つ学生が集まりました。そして建築。これが、パーソナル デジタル マニュファクチャリング革命の基盤となっています。
CBA から生まれたプロジェクトの 1 つに Machines That Make (MTM) があります。これは、ウェーハ工場のラボで使用できるラピッド プロトタイプの開発に焦点を当てています。このプロジェクトで生まれたマシンの 1 つは、2011 年に学生のジョナサン ウォード、ナディア ピーク、デビッド メリスによって作成された MTM スナップ デスクトップ CNC フライス盤です。大型のショップボット CNC で頑丈なスナップ HDPE プラスチック (キッチンのまな板から切り取ったもの) を使用します。この 3 軸フライス盤は、低コストの Arduino マイクロコントローラーで動作し、PCB からフォーム、木材まで、あらゆるものを正確にフライス加工できます。同時に、デスクトップにインストールされ、ポータブルで手頃な価格です。
当時、shopbot や epilog などの一部の CNC フライス盤メーカーは、小型で安価なデスクトップ版のフライス盤をリリースしようとしていましたが、それでもかなり高価でした。
MTM スナップはおもちゃのように見えますが、デスクトップ フライス加工を完全に変えました。
真のファブラボの精神で、MTM スナップ チームは、自分で作成できるように部品表も共有しました。
MTM スナップの作成直後、チーム メンバーのジョナサン ワードは、エンジニアのマイク エスティとフォレスト グリーン、および材料科学者のダニエル アップルストーンと協力して、「21 世紀に役立つ」メンター (製造実験と推進) と呼ばれる DARPA 資金提供プロジェクトを実施しました。
チームはサンフランシスコのotherlabで働き、合理的な価格、精度、使いやすさを備えたデスクトップCNCフライス盤を製造することを目標に、MTMスナップ工作機械の設計を再結合および再検討しました.彼らは、Bantam tools デスクトップ PCB フライス盤の前身である othermill と名付けました。
三世代のアザーミルの進化
2013 年 5 月、other machine Co. のチームはクラウドファンディング活動を成功裏に開始しました。その 1 か月後の 6 月、ショップボット ツールは、ハンディボットと呼ばれるポータブル CNC マシンのキャンペーンを開始しました (これも成功しました)。このマシンは、仕事の Web サイトで直接使用できるように設計されています。これら 2 つのマシンの主な品質は、付属のソフトウェア (otherplan と fabmo) がそれぞれ直感的で使いやすい WYSIWYG プログラムになるように設計されているため、幅広いユーザーが CNC 処理を使用できることです。明らかに、これら 2 つのプロジェクトのサポートが証明しているように、コミュニティはこの種のイノベーションに対して準備が整っています。
Handibot の象徴的な明るい黄色のハンドルは、その携帯性を示しています。
工場からデスクトップへの継続的なトレンド
2013 年に最初のマシンが商用化されて以来、デスクトップ デジタル マニュファクチャリング ムーブメントはアップグレードされました。現在、CNC フライス盤には、工場からデスクトップまで、ワイヤー曲げ機から編み機、真空成形機、ウォーター ジェット切断機、レーザー切断機など、あらゆる種類の CNC 機械が含まれています。
工場の作業場からデスクトップに移行する CNC 工作機械の種類は着実に増えています。
もともと MIT で生まれた Fab ラボの開発目標は、強力だが高価なデジタル製造マシンを普及させ、スマートな心をツールで武装させ、彼らのアイデアを物理的な世界に持ち込むことです。これらのツールを使用して過去の専門家を取得できるのは、経験豊富な人だけです。現在、デスクトップ製造革命は、プロの精度を維持しながらコストを大幅に削減することにより、ファブラボから個人のワークショップまで、このアプローチをさらに前進させています.
この軌道が続くにつれて、人工知能 (AI) をデスクトップの製造とデジタル設計に統合するというエキサイティングな新しい開発が行われています。これらの開発が製造業とイノベーションにどのように影響し続けるかはまだわかりませんが、大規模な機関や企業に完全に縛られた部屋サイズのコンピューターと強力な製造ツールの時代からは長い道のりを歩んできました。力は今、私たちの手にあります。
投稿時間: 2022 年 7 月 19 日