A transição das máquinas CNC mecânicas tradicionais do tamanho de uma sala para máquinas de mesa (como a fresadora CNC de mesa com ferramentas Bantam e a fresadora PCB de mesa com ferramentas Bantam) se deve ao desenvolvimento de computadores pessoais, microcontroladores e outros componentes de equipamentos eletrônicos. Sem esses desenvolvimentos, máquinas-ferramentas CNC poderosas e compactas não seriam possíveis hoje.
Em 1980, a evolução da engenharia de controle e o cronograma para o desenvolvimento do suporte eletrônico e computacional.
Amanhecer do computador pessoal
Em 1977, três “microcomputadores” foram lançados simultaneamente – Apple II, pet 2001 e TRS-80 – em janeiro de 1980, a revista byte anunciou que “chegou a era dos computadores pessoais prontos”. O desenvolvimento de computadores pessoais foi rapidamente atualizado desde então, quando a concorrência entre a Apple e a IBM diminuiu e diminuiu.
Em 1984, a Apple lançou o clássico Macintosh, o primeiro computador pessoal produzido em massa com mouse e interface gráfica de usuário (GUI). O Macintosh vem com macpaint e macwrite (que popularizam os aplicativos WYSIWYG WYSIWYG). No ano seguinte, através da cooperação com a Adobe, foi lançado um novo programa gráfico, estabelecendo as bases para o design assistido por computador (CAD) e a produção assistida por computador (CAM).
Desenvolvimento de programas CAD e cam
O intermediário entre o computador e a máquina-ferramenta CNC são dois programas básicos: CAD e cam. Antes de nos aprofundarmos na breve história de ambos, aqui está uma visão geral.
Os programas CAD suportam a criação, modificação e compartilhamento digital de objetos 2D ou 3D. O programa came permite selecionar ferramentas, materiais e outras condições para operações de corte. Como engenheiro, mesmo que você tenha concluído todo o trabalho CAD e conheça a aparência das peças que deseja, a fresadora não sabe o tamanho ou formato da fresa que deseja usar, ou os detalhes do tamanho do material ou tipo.
O programa came utiliza o modelo criado pelo Engenheiro em CAD para calcular o movimento da ferramenta no material. Esses cálculos de movimento, chamados caminhos da ferramenta, são gerados automaticamente pelo programa came para atingir eficiência máxima. Alguns programas came modernos também podem simular na tela como a máquina usa a ferramenta de sua escolha para cortar materiais. Em vez de testes de corte em máquinas-ferramentas reais repetidas vezes, isso pode economizar desgaste da ferramenta, tempo de processamento e consumo de material.
A origem do CAD moderno remonta a 1957. O programa chamado Pronto, desenvolvido pelo cientista da computação Patrick J. Hanratty, é reconhecido como o pai do cad/cam. Em 1971, ele também desenvolveu o amplamente utilizado programa Adam, que é um sistema interativo de design gráfico, desenho e manufatura escrito em FORTRAN, visando a onipotência entre plataformas. “Analistas da indústria estimam que 70% de todos os sistemas cad/cam mecânicos 3-D disponíveis hoje podem ser rastreados até o código original de Hanratty”, disse a Universidade da Califórnia em Irvine, onde conduziu a pesquisa na época”.
Por volta de 1967, Patrick J. Hanratty dedicou-se ao projeto auxiliado por computador de computadores de circuitos integrados (CADIC).
Em 1960, o programa pioneiro Sketchpad de Ivan Sutherland foi desenvolvido entre os dois programas de Hanratty, que foi o primeiro programa a utilizar uma interface gráfica de usuário completa.
Vale a pena notar que o AutoCAD, lançado pela Autodesk em 1982, é o primeiro programa CAD 2D especificamente para computadores pessoais, em vez de computadores mainframe. Em 1994, o AutoCAD R13 tornou o programa compatível com projetos 3D. Em 1995, o SolidWorks foi lançado com o objetivo claro de tornar o design CAD mais fácil para um público mais amplo e, em seguida, o Autodesk Inventor foi lançado em 1999, que se tornou mais intuitivo.
Em meados da década de 1980, uma popular demonstração gráfica escalável do AutoCAD mostrou nosso sistema solar em 1:1 quilômetros. Você pode até ampliar a lua e ler a placa no módulo lunar Apollo.
É impossível falar sobre o desenvolvimento de máquinas CNC sem prestar homenagem aos criadores de software que estão empenhados em reduzir o limiar de entrada do design digital e torná-lo aplicável a todos os níveis de habilidade. Atualmente, o Autodesk fusion 360 está na vanguarda. (em comparação com softwares semelhantes, como Mastercam, UGNX e PowerMILL, este poderoso software CAD/CAM não foi aberto na China.) É “a primeira ferramenta 3D CAD, CAM e CAE desse tipo, que pode conectar todo o desenvolvimento de seu produto processo para uma plataforma baseada em nuvem adequada para PC, MAC e dispositivos móveis.” Este poderoso produto de software é gratuito para estudantes, educadores, start-ups qualificados e amadores.
Primeiras máquinas-ferramentas CNC compactas
Como um dos pioneiros e ancestrais das máquinas-ferramenta CNC compactas, Ted Hall, o fundador das ferramentas shopbot, foi professor de Neurociência na Duke University. Nas horas vagas gosta de fazer barcos de compensado. Ele procurou uma ferramenta que fosse fácil de cortar madeira compensada, mas até o preço do uso de fresadoras CNC naquela época ultrapassava US$ 50.000. Em 1994, mostrou a um grupo de pessoas o moinho compacto que projetou em sua oficina, iniciando assim a jornada da empresa.
Da fábrica ao desktop: snap MTM
Em 2001, o Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) estabeleceu um novo centro de bits e átomos, que é o laboratório irmão do Laboratório de Mídia do MIT e é chefiado pelo visionário Professor Neil Gershenfeld. Gershenfeld é considerado um dos fundadores do conceito Fab Lab (Manufacturing Laboratory). Com o apoio do prêmio de pesquisa em tecnologia da informação de US$ 13,75 milhões da National Science Foundation, o Bit and Atom Center (CBA) começou a buscar ajuda para criar uma pequena rede de estúdios para fornecer ao público ferramentas pessoais de fabricação digital.
Antes disso, em 1998, Gershenfeld abriu um curso chamado “como fazer (quase) qualquer coisa” no Instituto de Tecnologia de Massachusetts para apresentar aos alunos técnicos máquinas caras de fabricação industrial, mas seu curso atraiu estudantes de diferentes origens, incluindo arte, design e arquitetura. Isto se tornou a base da revolução da fabricação digital pessoal.
Um dos projetos nascidos da CBA é o Machines That Make (MTM), que tem como foco o desenvolvimento de protótipos rápidos que podem ser utilizados em laboratórios de fábricas de wafers. Uma das máquinas nascidas neste projeto é a fresadora CNC de mesa de encaixe MTM criada pelos alunos Jonathan Ward, Nadya Peek e David Mellis em 2011. Usando plástico HDPE de encaixe resistente (cortado da tábua de cortar da cozinha) em um grande shopbot CNC fresadora, esta fresadora de 3 eixos funciona em um microcontrolador Arduino de baixo custo e pode fresar tudo com precisão, desde PCB até espuma e madeira. Ao mesmo tempo, é instalado no desktop, portátil e acessível.
Naquela época, embora alguns fabricantes de fresadoras CNC, como shopbot e epilog, estivessem tentando lançar versões de mesa menores e mais baratas de fresadoras, elas ainda eram bastante caras.
O snap MTM parece um brinquedo, mas mudou completamente o fresamento de mesa.
No espírito de um verdadeiro Fab Lab, a equipe do MTM Snap até compartilhou sua lista de materiais para que você mesmo possa fazer.
Pouco depois da criação do MTM snap, o membro da equipe Jonathan Ward trabalhou com os engenheiros Mike Estee e Forrest Green e a cientista de materiais Danielle Applestone para realizar um projeto financiado pela DARPA chamado mentor (experiência de fabricação e promoção) para “servir o século 21”.
A equipe trabalhou em outro laboratório em São Francisco, recombinou e reexaminou o projeto da máquina-ferramenta de encaixe MTM, com o objetivo de fabricar uma fresadora CNC de mesa com preço razoável, precisão e facilidade de uso. Eles o chamaram de othermill, que é o antecessor da fresadora de PCB de mesa Bantam Tools.
Evolução de três gerações de othermill
Em maio de 2013, a equipe da Other Machine Co. lançou com sucesso uma atividade de crowdfunding. Um mês depois, em junho, a shopbot tools lançou uma campanha (também de sucesso) para uma máquina CNC portátil chamada handibot, que foi projetada para ser usada diretamente no site de trabalho. A principal qualidade destas duas máquinas é que os softwares que as acompanham – otherplan e fabmo – são projetados para se tornarem programas WYSIWYG intuitivos e fáceis de usar, respectivamente, para que um público amplo possa utilizar o processamento CNC. Obviamente, como comprova o apoio a estes dois projetos, a comunidade está preparada para este tipo de inovação.
A icônica alça amarela brilhante do Handibot anuncia sua portabilidade.
Tendência contínua da fábrica ao desktop
Desde que a primeira máquina foi colocada em uso comercial em 2013, o movimento de fabricação digital de desktops foi atualizado. As fresadoras CNC agora incluem todos os tipos de máquinas CNC, de fábricas a desktops, de dobradeiras de arame a máquinas de tricô, máquinas formadoras de vácuo, máquinas de corte por jato de água, máquinas de corte a laser, etc.
Os tipos de máquinas-ferramentas CNC transferidas das oficinas das fábricas para os desktops estão crescendo continuamente.
O objetivo de desenvolvimento do laboratório Fab, originalmente nascido no MIT, é popularizar máquinas de fabricação digital poderosas, mas caras, equipar mentes inteligentes com ferramentas e trazer suas ideias para o mundo físico. Somente pessoas experientes podem obter profissionais anteriores com essas ferramentas. Agora, a revolução da fabricação de desktops está avançando ainda mais nesta abordagem, desde laboratórios Fab até oficinas pessoais, reduzindo significativamente os custos e mantendo a precisão profissional.
À medida que esta trajetória continua, há novos desenvolvimentos interessantes na integração da inteligência artificial (IA) na fabricação de desktops e no design digital. Ainda não se sabe como estes desenvolvimentos continuam a afectar a produção e a inovação, mas percorremos um longo caminho desde a era dos computadores do tamanho de salas e das poderosas ferramentas de produção, completamente ligadas a grandes instituições e empresas. O poder está agora em nossas mãos.
Horário da postagem: 19 de julho de 2022