CNC 가공 기술의 역사, 3부: 공장 작업장에서 데스크탑까지

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전통적인 기계식 룸 크기의 CNC 기계가 데스크탑 기계(예: Bantam tools 데스크탑 CNC 밀링 머신 및 Bantam tools 데스크탑 PCB 밀링 머신)로 전환되는 방식은 개인용 컴퓨터, 마이크로컨트롤러 및 기타 전자 장비 구성 요소의 개발로 인한 것입니다.이러한 발전이 없었다면 강력하고 컴팩트한 CNC 공작 기계는 오늘날 불가능했을 것입니다.

1980년까지 제어 공학의 발전과 전자 및 컴퓨터 지원 개발 일정.

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개인용 컴퓨터의 새벽

1977년, 1980년 1월에 3개의 "마이크로컴퓨터"(Apple II, pet 2001 및 TRS-80)가 출시되었습니다.개인용 컴퓨터의 개발은 애플과 IBM의 경쟁이 잦아들었다가 가까스로 치닫던 이후 빠르게 업그레이드되었습니다.

1984년까지 Apple은 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 갖춘 최초의 대량 생산 마우스 구동 개인용 컴퓨터인 클래식 매킨토시를 출시했습니다.Macintosh에는 macpaint 및 macwrite(WYSIWYG WYSIWYG 응용 프로그램을 대중화함)가 함께 제공됩니다.이듬해 Adobe와의 협력을 통해 새로운 그래픽 프로그램을 출시하여 CAD(Computer Aided Design) 및 CAM(Computer Aided Manufacturing)의 기반을 마련했습니다.

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CAD 및 캠 프로그램 개발

컴퓨터와 CNC 공작 기계 사이의 중개자는 두 가지 기본 프로그램인 CAD와 캠입니다.두 가지의 간략한 역사를 살펴보기 전에 개요를 살펴보겠습니다.

CAD 프로그램은 2D 또는 3D 개체의 디지털 생성, 수정 및 공유를 지원합니다.캠 프로그램을 사용하면 절단 작업을 위한 도구, 재료 및 기타 조건을 선택할 수 있습니다.엔지니어로서 모든 CAD 작업을 완료하고 원하는 부품의 모양을 알고 있더라도 밀링 머신은 사용하려는 밀링 커터의 크기나 모양, 재료 크기 또는 유형.

캠 프로그램은 CAD에서 엔지니어가 만든 모델을 사용하여 재료에서 도구의 움직임을 계산합니다.공구 경로라고 하는 이러한 동작 계산은 최대 효율성을 달성하기 위해 캠 프로그램에 의해 자동으로 생성됩니다.일부 최신 캠 프로그램은 기계가 재료를 절단하기 위해 선택한 도구를 사용하는 방법을 화면에서 시뮬레이션할 수도 있습니다.실제 공작 기계에 대한 절삭 테스트를 반복하는 대신 공구 마모, 가공 시간 및 재료 소비를 절약할 수 있습니다.

현대 CAD의 기원은 1957년으로 거슬러 올라갑니다. 컴퓨터 과학자 Patrick J. Hanratty가 개발한 Pronto라는 프로그램은 cad/cam의 아버지로 인정받고 있습니다.1971년에는 크로스 플랫폼 만능을 목표로 FORTRAN으로 작성된 인터랙티브 그래픽 디자인, 드로잉 및 제조 시스템인 Adam이라는 널리 사용되는 프로그램도 개발했습니다."업계 분석가들은 현재 사용 가능한 모든 3D 기계식 CAD/캠 시스템의 70%가 Hanratty의 원래 코드로 거슬러 올라갈 수 있다고 추정합니다."라고 당시 연구를 수행한 University of California Irvine이 말했습니다.

1967년경 Patrick J. Hanratty는 CADIC(Computer-Aided Design of Integrated Circuit) 컴퓨터에 전념했습니다.

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1960년에 Ivan Sutherland의 선구적인 프로그램 Sketchpad가 Hanratty의 두 프로그램 사이에 개발되었으며, 이는 완전한 그래픽 사용자 인터페이스를 사용한 최초의 프로그램이었습니다.

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1982년 Autodesk에서 출시한 AutoCAD는 메인프레임 컴퓨터가 아닌 개인용 컴퓨터를 위한 최초의 2D CAD 프로그램이라는 점은 주목할 가치가 있습니다.1994년까지 AutoCAD R13은 프로그램을 3D 설계와 호환되도록 만들었습니다.1995년에는 더 많은 사용자가 CAD 설계를 더 쉽게 만들 수 있도록 SolidWorks가 출시되었고, 1999년에는 Autodesk Inventor가 출시되어 보다 직관적으로 되었습니다.

1980년대 중반에 인기 있는 확장 가능한 그래픽 AutoCAD 데모는 1:1 킬로미터에서 우리 태양계를 보여주었습니다.달을 확대하고 Apollo 달 착륙선의 명판을 읽을 수도 있습니다.

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디지털 디자인의 진입 문턱을 낮추고 모든 기술 수준에 적용할 수 있도록 노력하는 소프트웨어 제작자에게 경의를 표하지 않고 CNC 기계의 개발에 대해 이야기하는 것은 불가능합니다.현재 Autodesk fusion 360이 최전선에 있습니다.(Mastercam, UGNX 및 PowerMILL과 같은 유사한 소프트웨어와 비교할 때 이 강력한 cad/cam 소프트웨어는 중국에서 공개되지 않았습니다.) "전체 제품 개발을 연결할 수 있는 최초의 3D CAD, 캠 및 CAE 도구입니다. PC, MAC 및 모바일 장치에 적합한 클라우드 기반 플랫폼으로 처리합니다."이 강력한 소프트웨어 제품은 학생, 교육자, 자격을 갖춘 신생 기업 및 아마추어에게 무료입니다.

초기 소형 CNC 공작 기계

소형 CNC 공작 기계의 선구자이자 조상 중 한 명인 Shopbot 도구의 창시자인 Ted Hall은 Duke University의 신경과학 교수였습니다.여가 시간에는 합판 보트를 만드는 것을 좋아합니다.그는 합판을 자르기 쉬운 도구를 찾았지만 당시 CNC 밀링 머신을 사용하는 가격도 5만 달러가 넘었습니다.1994년에 그는 작업실에서 자신이 설계한 소형 분쇄기를 사람들에게 보여주고 회사의 여정을 시작했습니다.

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공장에서 데스크탑까지: MTM 스냅

2001년 MIT(Massachusetts Institute of Technology)는 MIT 미디어 연구소의 자매 연구소인 새로운 비트 및 원자 센터를 설립했으며 비전 있는 교수 Neil Gershenfeld가 이끌고 있습니다.Gershenfeld는 Fab Lab(제조 연구소) 개념의 창시자 중 한 명으로 간주됩니다.미국 국립과학재단(National Science Foundation)의 1,375만 달러 정보 기술 연구 상 지원으로 비트 및 원자 센터(CBA)는 대중에게 개인 디지털 제조 도구를 제공하기 위해 소규모 스튜디오 네트워크를 구축하는 데 도움을 요청하기 시작했습니다.

그 이전인 1998년 Gershenfeld는 Massachusetts Institute of Technology에서 "(거의) 무엇이든 만드는 방법"이라는 과정을 개설하여 기술 학생들에게 값비싼 산업용 제조 기계를 소개했지만 그의 과정은 미술, 디자인 등 다양한 배경의 학생들을 끌어들였습니다. 그리고 건축.이것은 개인용 디지털 제조 혁명의 토대가 되었습니다.

CBA에서 탄생한 프로젝트 중 하나는 웨이퍼 공장 실험실에서 사용할 수 있는 신속한 프로토타입 개발에 중점을 둔 MTM(Machines that Make)입니다.이 프로젝트에서 탄생한 기계 중 하나는 2011년 Jonathan ward, Nadya peek 및 David Mellis 학생이 만든 MTM 스냅 데스크탑 CNC 밀링 머신입니다. 대형 샵봇 CNC에 견고한 스냅 HDPE 플라스틱(주방 도마에서 잘라낸 것) 사용 밀링 머신, 이 3축 밀링 머신은 저렴한 Arduino 마이크로컨트롤러에서 실행되며 PCB에서 폼 및 목재에 이르기까지 모든 것을 정확하게 밀링할 수 있습니다.동시에 데스크탑에 설치되어 휴대가 간편하고 경제적입니다.

당시 샵봇, 에필로그 등 일부 CNC 밀링머신 제조사들은 데스크톱용 밀링머신을 더 작고 저렴하게 출시하려 했지만 여전히 고가였다.
MTM 스냅은 장난감처럼 보이지만 데스크탑 밀링을 완전히 바꿨습니다.

진정한 Fab Lab의 정신으로 MTM snap 팀은 BOM을 공유하여 직접 만들 수도 있습니다.

MTM 스냅이 생성된 직후 팀 구성원인 Jonathan ward는 엔지니어 Mike Estee 및 Forrest 녹색 및 재료 과학자 Danielle applestone과 함께 "21세기에 봉사"하기 위해 멘토(제조 실험 및 판촉)라는 DARPA 자금 지원 프로젝트를 수행했습니다.

팀은 샌프란시스코의 otherlab에서 일하면서 합리적인 가격, 정확성 및 사용 편의성을 갖춘 데스크탑 CNC 밀링 머신을 제조하는 것을 목표로 MTM 스냅 공작 기계의 설계를 재결합 및 재검토했습니다.그들은 Bantam 도구 데스크탑 PCB 밀링 머신의 전신인 othermill이라고 명명했습니다.

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othermill의 3세대 진화

2013년 5월, other machine Co.의 팀은 성공적으로 크라우드 펀딩 활동을 시작했습니다.한 달 후인 6월에 shopbot 도구는 작업 웹사이트에서 직접 사용하도록 설계된 handibot이라는 휴대용 CNC 기계에 대한 캠페인을 시작했습니다(또한 성공).이 두 기계의 주요 품질은 함께 제공되는 소프트웨어(otherplan 및 fabmo)가 각각 직관적이고 사용하기 쉬운 WYSIWYG 프로그램으로 설계되어 광범위한 청중이 CNC 처리를 사용할 수 있도록 설계되었다는 것입니다.분명히, 이 두 프로젝트의 지원이 증명하듯이 커뮤니티는 이러한 유형의 혁신에 대한 준비가 되어 있습니다.

Handibot의 상징적인 밝은 노란색 핸들은 휴대성을 강조합니다.

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공장에서 데스크탑까지 지속적인 추세

2013년 첫 번째 기계가 상업적으로 사용된 이후 데스크탑 디지털 제조 운동이 업그레이드되었습니다.CNC 밀링 머신에는 이제 공장에서 데스크탑까지, 와이어 벤딩 머신에서 편직 머신, 진공 성형 머신, 워터 제트 커팅 머신, 레이저 커팅 머신에 이르기까지 모든 유형의 CNC 머신이 포함됩니다.

공장 작업장에서 데스크탑으로 이전되는 CNC 공작 기계의 유형은 꾸준히 증가하고 있습니다.

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원래 MIT에서 태어난 Fab 연구소의 개발 목표는 강력하지만 값비싼 디지털 제조 기계를 대중화하고 스마트한 마음을 도구로 무장시키며 그들의 아이디어를 실제 세계로 가져오는 것입니다.경험이 풍부한 사람만이 이러한 도구를 사용하여 과거 전문가를 얻을 수 있습니다.이제 데스크탑 제조 혁명은 전문적인 정확성을 유지하면서 비용을 크게 절감함으로써 Fab 실험실에서 개인 작업장에 이르기까지 이러한 접근 방식을 더욱 발전시키고 있습니다.

이러한 궤도가 계속됨에 따라 인공 지능(AI)을 데스크탑 제조 및 디지털 디자인에 통합하는 흥미로운 새로운 발전이 있습니다.이러한 발전이 제조 및 혁신에 어떻게 계속 영향을 미칠지는 두고 볼 일이지만, 우리는 방 크기의 컴퓨터와 대규모 기관 및 회사에 완전히 구속된 강력한 제조 도구의 시대에서 먼 길을 왔습니다.권력은 이제 우리 손에 있습니다.


게시 시간: 2022년 7월 19일