تاريخ تكنولوجيا التصنيع باستخدام الحاسب الآلي ، الجزء 3: من ورشة المصنع إلى سطح المكتب

news3img1

كيف تنتقل آلات CNC الميكانيكية التقليدية بحجم الغرفة إلى آلات سطح المكتب (مثل آلة طحن CNC لسطح المكتب لأدوات Bantam وآلة طحن PCB لسطح المكتب لأدوات Bantam) بسبب تطوير أجهزة الكمبيوتر الشخصية والميكروكونترولر ومكونات المعدات الإلكترونية الأخرى.بدون هذه التطورات ، لم تكن أدوات ماكينات CNC القوية والمضغوطة ممكنة اليوم.

بحلول عام 1980 ، تطور هندسة التحكم والجدول الزمني لتطوير الدعم الإلكتروني والكمبيوتر.

news3img2

فجر الكمبيوتر الشخصي

في عام 1977 ، تم إطلاق ثلاثة "أجهزة كمبيوتر صغيرة" في وقت واحد - Apple II و pet 2001 و TRS-80 - في يناير 1980 ، أعلنت مجلة بايت أن "عصر أجهزة الكمبيوتر الشخصية الجاهزة قد وصل".تم تحديث تطوير أجهزة الكمبيوتر الشخصية بسرعة منذ ذلك الحين ، عندما تراجعت المنافسة بين Apple و IBM وتدفقها.

بحلول عام 1984 ، أصدرت شركة Apple جهاز Macintosh الكلاسيكي ، وهو أول جهاز كمبيوتر شخصي يتم إنتاجه بكميات كبيرة باستخدام الماوس مع واجهة مستخدم رسومية (GUI).يأتي نظام Macintosh مزودًا بـ macpaint و macwrite (والذي يعمل على تعميم تطبيقات WYSIWYG WYSIWYG).في العام التالي ، من خلال التعاون مع adobe ، تم إطلاق برنامج رسومات جديد ، ووضع الأساس للتصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) والتصنيع بمساعدة الكمبيوتر (CAM).

news3img3

تطوير برامج CAD و Cam

الوسيط بين الكمبيوتر وأداة آلة CNC هو برنامجان أساسيان: CAD و cam.قبل الخوض في تاريخ موجز لكليهما ، إليك نظرة عامة.

تدعم برامج CAD الإنشاء الرقمي والتعديل والمشاركة الرقمية للكائنات ثنائية الأبعاد أو ثلاثية الأبعاد.يتيح لك برنامج الكاميرا تحديد الأدوات والمواد والشروط الأخرى لعمليات القطع.كمهندس ، حتى إذا كنت قد أكملت جميع أعمال CAD وتعرف مظهر الأجزاء التي تريدها ، فإن آلة الطحن لا تعرف حجم أو شكل قاطع الطحن الذي تريد استخدامه ، أو تفاصيل حجم المواد الخاصة بك أو يكتب.

يستخدم برنامج cam النموذج الذي أنشأه المهندس في CAD لحساب حركة الأداة في المادة.يتم إنشاء حسابات الحركة هذه ، التي تسمى مسارات الأدوات ، تلقائيًا بواسطة برنامج الكاميرا لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة.يمكن لبعض برامج الكاميرات الحديثة محاكاة كيفية استخدام الآلة للأداة التي تختارها لقطع المواد على الشاشة.بدلاً من قطع الاختبارات على أدوات الماكينة الفعلية مرارًا وتكرارًا ، يمكن أن يوفر تآكل الأدوات ووقت المعالجة واستهلاك المواد.

يعود أصل تقنية CAD الحديثة إلى عام 1957. وقد تم التعرف على البرنامج المسمى برونتو الذي طوره عالم الكمبيوتر باتريك ج.في عام 1971 ، قام أيضًا بتطوير برنامج آدم المستخدم على نطاق واسع ، وهو تصميم رسومي تفاعلي ونظام رسم وتصنيع مكتوب بلغة FORTRAN ، ويهدف إلى تحقيق القدرة الكلية عبر الأنظمة الأساسية."يقدر محللو الصناعة أن 70 ٪ من جميع أنظمة cad / cam الميكانيكية ثلاثية الأبعاد المتاحة اليوم يمكن إرجاعها إلى رمز Hanratty الأصلي ،" كما قال جامعة كاليفورنيا ، إيرفين ، حيث أجرى البحث في ذلك الوقت ".

حوالي عام 1967 ، كرس باتريك ج. هانراتي نفسه للتصميم بمساعدة الكمبيوتر لأجهزة الكمبيوتر ذات الدوائر المتكاملة (CADIC).

news3img4

 

في عام 1960 ، تم تطوير برنامج Sketchpad of Ivan Sutherland الرائد بين برنامجي Hanratty ، والذي كان أول برنامج يستخدم واجهة مستخدم رسومية كاملة.

news3img5

تجدر الإشارة إلى أن برنامج AutoCAD ، الذي أطلقته شركة Autodesk في عام 1982 ، هو أول برنامج CAD ثنائي الأبعاد مخصص لأجهزة الكمبيوتر الشخصية بدلاً من أجهزة الكمبيوتر المركزية.بحلول عام 1994 ، جعل AutoCAD R13 البرنامج متوافقًا مع التصميم ثلاثي الأبعاد.في عام 1995 ، تم إصدار SolidWorks بهدف واضح هو جعل تصميم CAD أسهل لجمهور أوسع ، ثم تم إطلاق Autodesk Inventor في عام 1999 ، والذي أصبح أكثر سهولة.

في منتصف الثمانينيات ، أظهر العرض التوضيحي لـ AutoCAD ذو الرسوم البيانية الشهيرة نظامنا الشمسي في 1: 1 كيلومتر.يمكنك حتى التكبير على سطح القمر وقراءة اللوحة الموجودة على مركبة هبوط أبولو القمرية.

news3img6

من المستحيل الحديث عن تطوير آلات CNC دون الإشادة بمنشئي البرامج الملتزمين بتقليل عتبة الدخول في التصميم الرقمي وجعله قابلاً للتطبيق على جميع مستويات المهارة.في الوقت الحالي ، يحتل Autodesk fusion 360 موقع الصدارة.(مقارنة ببرامج مماثلة مثل Mastercam و UGNX و PowerMILL ، لم يتم فتح برنامج cad / cam القوي هذا في الصين.) إنه "أول أداة CAD وكاميرا و CAE ثلاثية الأبعاد من نوعها ، والتي يمكنها توصيل تطوير منتجك بالكامل عملية إلى نظام أساسي قائم على السحابة ومناسب لأجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة MAC والأجهزة المحمولة. "منتج البرنامج القوي هذا مجاني للطلاب والمعلمين والشركات الناشئة المؤهلة والهواة.

أدوات آلة CNC المدمجة في وقت مبكر

كواحد من رواد وأسلاف أدوات ماكينات CNC المدمجة ، كان تيد هول ، مؤسس أدوات Shopbot ، أستاذًا لعلم الأعصاب في جامعة ديوك.في أوقات فراغه ، يحب أن يصنع قوارب من الخشب الرقائقي.لقد بحث عن أداة كان من السهل قطع الخشب الرقائقي ، ولكن حتى سعر استخدام آلات الطحن CNC في ذلك الوقت تجاوز 50000 دولار.في عام 1994 ، عرض على مجموعة من الأشخاص الطاحونة المدمجة التي صممها في ورشته ، وبذلك بدأ رحلة الشركة.

news3img7

من المصنع إلى سطح المكتب: أداة MTM المفاجئة

في عام 2001 ، أنشأ معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) مركزًا جديدًا للبت والذرة ، وهو المختبر الشقيق لمختبر MIT للوسائط ، ويرأسه البروفيسور صاحب الرؤية نيل جيرشينفيلد.يعتبر Gershenfeld أحد مؤسسي مفهوم Fab Lab (معمل التصنيع).وبدعم من جائزة أبحاث تكنولوجيا المعلومات البالغة 13.75 مليون دولار أمريكي من مؤسسة العلوم الوطنية ، بدأ مركز البت والذرة (CBA) في طلب المساعدة لإنشاء شبكة استوديو صغيرة لتزويد الجمهور بأدوات التصنيع الرقمية الشخصية.

قبل ذلك ، في عام 1998 ، افتتح غيرشنفيلد دورة بعنوان "كيفية صنع (تقريبًا) أي شيء" في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لتعريف الطلاب التقنيين بآلات التصنيع الصناعية باهظة الثمن ، ولكن الدورة التدريبية التي يدرسها اجتذبت الطلاب من خلفيات مختلفة ، بما في ذلك الفن والتصميم والهندسة المعمارية.لقد أصبح هذا أساس ثورة التصنيع الرقمي الشخصي.

أحد المشاريع التي ولدت من CBA هو الآلات التي تصنع (MTM) ، والتي تركز على تطوير نماذج أولية سريعة يمكن استخدامها في مختبرات مصنع الويفر.إحدى الآلات التي ولدت في هذا المشروع هي آلة الطحن CNC على سطح المكتب MTM التي أنشأها الطلاب Jonathan Ward و Nadya peek و David Mellis في عام 2011. استخدام بلاستيك HDPE شديد التحمل (مقطوع من لوح تقطيع المطبخ) على روبوت شوب كبير CNC آلة الطحن ، تعمل آلة الطحن ثلاثية المحاور هذه على متحكم Arduino منخفض التكلفة ، ويمكنها طحن كل شيء بدقة من ثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى الرغوة والخشب.في الوقت نفسه ، يتم تثبيته على سطح المكتب ، ومحمول وبأسعار معقولة.

في ذلك الوقت ، على الرغم من أن بعض مصنعي آلات الطحن CNC مثل shopbot و epilog كانوا يحاولون إطلاق إصدارات سطح مكتب أصغر وأرخص من آلات الطحن ، إلا أنها كانت لا تزال باهظة الثمن.
تبدو أداة MTM المفاجئة وكأنها لعبة ، ولكنها غيرت تمامًا طحن سطح المكتب.

بروح معمل فاب حقيقي ، قام فريق MTM المفاجئ بمشاركة قائمة المواد الخاصة بهم حتى تتمكن من صنعها بنفسك.

بعد وقت قصير من إنشاء أداة MTM المفاجئة ، عمل عضو الفريق جوناثان وارد مع المهندسين مايك إستي وفورست عالم البيئة والمواد دانييل أبلستون لتنفيذ مشروع ممول من DARPA يسمى المعلم (تجربة التصنيع والترويج) "لخدمة القرن الحادي والعشرين".

عمل الفريق في otherlab في سان فرانسيسكو ، وأعيد تجميعه وإعادة فحص تصميم أداة آلة الخاطف MTM ، بهدف تصنيع آلة طحن CNC لسطح المكتب بسعر معقول ودقة وسهولة في الاستخدام.أطلقوا عليها اسم othermill ، وهو سلف آلة طحن PCB لسطح المكتب لأدوات Bantam.

news3img8

تطور ثلاثة أجيال من الطاحونة الأخرى

في مايو 2013 ، أطلق فريق شركة الماكينات الأخرى بنجاح نشاط تمويل جماعي.بعد شهر ، في يونيو ، أطلقت أدوات Shopbot حملة (ناجحة أيضًا) لآلة CNC محمولة تسمى handibot ، وهي مصممة للاستخدام مباشرة على موقع العمل.تتمثل الجودة الرئيسية لهاتين الماكينتين في أن البرامج المصاحبة - أخرى بلان وفابمو - مصممة لتصبح برامج WYSIWYG بديهية وسهلة الاستخدام ، على التوالي ، بحيث يمكن لجمهور عريض استخدام المعالجة باستخدام الحاسب الآلي.من الواضح ، كما يثبت دعم هذين المشروعين ، أن المجتمع جاهز لهذا النوع من الابتكار.

يعلن المقبض الأصفر اللامع المميز لـ Handibot عن قابليته للنقل.

news3img9

الاتجاه المستمر من المصنع إلى سطح المكتب

منذ أن تم استخدام الجهاز الأول تجاريًا في عام 2013 ، تمت ترقية حركة التصنيع الرقمي لسطح المكتب.تشمل آلات الطحن CNC الآن جميع أنواع آلات CNC من المصانع إلى أجهزة الكمبيوتر المكتبية ، من آلات ثني الأسلاك إلى آلات الحياكة ، وآلات التشكيل بالفراغ ، وآلات القطع بالماء النفاث ، وآلات القطع بالليزر ، إلخ.

تنمو أنواع أدوات آلة CNC المنقولة من ورش المصنع إلى أجهزة الكمبيوتر المكتبية بشكل مطرد.

news3img

الهدف من تطوير مختبر فاب ، الذي وُلد في الأصل في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، هو تعميم آلات التصنيع الرقمية القوية ولكن باهظة الثمن ، وتسليح العقول الذكية بالأدوات ، وإدخال أفكارهم في العالم المادي.يمكن للأشخاص ذوي الخبرة فقط الحصول على محترفين سابقين بهذه الأدوات.الآن ، تعمل ثورة التصنيع المكتبي على تطوير هذا النهج ، من مختبرات فاب إلى ورش العمل الشخصية ، من خلال تقليل التكاليف بشكل كبير مع الحفاظ على الدقة المهنية.

مع استمرار هذا المسار ، هناك تطورات جديدة ومثيرة في دمج الذكاء الاصطناعي (AI) في تصنيع سطح المكتب والتصميم الرقمي.كيف تستمر هذه التطورات في التأثير على التصنيع والابتكار؟القوة الآن في أيدينا.


الوقت ما بعد: 19 يوليو - 2022