Die Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft der Fertigung

Wir denken oft an die Fertigung in Bezug auf die neuesten Trends und Technologien. Wir sollten uns jedoch daran erinnern, dass die Fertigung Schicht für Schicht auf früheren Entwicklungen und Errungenschaften aufbaut, die unser Wissen über den Herstellungsprozess erweitert haben. Diejenigen, die die heutigen Fertigungstechnologien verwenden, wissen es vielleicht nicht, aber die Werkzeuge, die sie verwenden, werden durch die Generationen von Technologieentwicklern ermöglicht, die vor ihnen gekommen sind.

Vor diesem Hintergrund habe ich über einige der Dinge nachgedacht, denen ich in meiner langen Karriere in der Fertigung begegnet bin. Es ist bemerkenswert, wie weit wir in den letzten 40 Jahren in der Fertigung gekommen sind. Fertigungslösungen von heute gab es vor Jahren noch nicht, daher war unser Ansatz zur Lösung von Problemen damals ganz anders. Während ich einige der Dinge durchging, die ich in meinem Keller reduzieren oder eliminieren wollte, stieß ich auf ein Edelstahlteil, das mich an eine wichtige Erfahrung erinnerte, die ich vor vielen Jahren hatte.

In den frühen 1980er Jahren stand der Einsatz von Kleincomputern in Maschinenwerkstätten noch ganz am Anfang. Ich war entschlossen, mich denjenigen anzuschließen, die Computer im Herstellungsprozess einsetzten. Dies war, bevor IBM Personal Computer verfügbar waren; Ich habe meine Frau davon überzeugt, dass ich mit dem Kauf eines Apple ll+ Computers etwas Geld verdienen könnte, indem ich NC-Programme für kleine Maschinenhersteller in meiner Gegend erstelle.

Nachdem ich den Apple-Computer bekommen hatte, hatte ich keine Ahnung, wie ich meine Vorhersage zum Funktionieren bringen sollte. Damals wurden alle kleinen Computer hauptsächlich für Spiele und Buchhaltung verwendet. Es gab kaum Computerprogramme für die Fertigung. Dann, im August 1982, wurde ich beauftragt, ein NC-Programm für das Illinois Institute of Technology Research in Chicago zu schreiben.

Dieses Programm sollte Teil einer Arbeitszellendemonstration für Führungskräfte von GM, Ford und Chrysler sein. Der Plan war, die Zelle zu bauen und dann die Führungskräfte dazu zu verleiten, ihren Betrieb mitzuerleben, nachdem sie 1982 an der IMTS, ebenfalls in Chicago, teilgenommen hatten. Ich würde vier Programme schreiben, um Ventile herzustellen, einschließlich des Schafts und des Kopfs von jedem.

Die Zelle bestand aus einer NC-Drehmaschine, einer Induktionshärtestation, einer Inspektionsstation (gut/nicht gut), einem Bodenroboter und einer Reinigungsstation. Bis zu diesem Zeitpunkt hatte ich meinen Computer nicht zum Schreiben von Programmen verwendet, einschließlich manueller NC-Programme. Ich wusste auch nicht, wie ich das fertige Programm anders als mit einem Ausdruck liefern sollte, und ich hatte keinen Drucker – was damals ein sehr teures Gerät war (ich konnte sechs Monate später einen hinzufügen sparen). Ich hatte jedoch zwei 5¼-Zoll-Diskettenlaufwerke in meinem System, damit ich speichern konnte, was ich schrieb.

Dieses Projekt wurde von dem verstorbenen Dr. Keith McKee und mehreren seiner Kollegen geleitet. Ich muss zugeben, dass sie im Umgang mit dem Apple-Computer viel fortgeschrittener waren als ich. Sie hatten einen Apple wie meinen geriggt, aber mit mehreren Zusätzen zu den Backplanes auf dem Motherboard. Sie erstellten Schalter auf den Karten, die sie in den Backplanes installierten, und konnten die Aus- und Einschalter auf allen Maschinen in der Zelle steuern. Da ihr Computer wie meiner war, konnte ich außerdem Disketten für meinen Teil des Vertrages liefern.

Zu diesem Zeitpunkt dachte ich, alle meine Probleme seien gelöst. Ich wusste nicht, was vor mir lag. Damals hatte ich mehrere Jahre in der Fertigung verbracht, aber gerade erst begonnen, NC-Programme zu schreiben, und zwar nur auf einem Maschinentyp, einer Cincinnati Cinturn-Drehmaschine. Es ähnelte in keiner Weise der Maschine, die ich programmieren sollte – eine gut genutzte Takasawa-Drehmaschine mit einer alten FANUC-Steuerung. Die FANUC-Steuerung nahm ebenso viel Platz ein wie die Maschine. Es war weit entfernt von modernen Steuerungen, die sich normalerweise im Anhänger einer Maschine befinden. So groß die Kontrolle auch war, ich konnte immer noch nur einen Informationsblock auf einmal sehen. Sie können sich vorstellen, wie lang und mühsam es wäre, ein Programm auf dieser Maschine zu beheben. Das war erst der Anfang meiner Programmierprobleme.

Ich lernte schnell, dass es keinen G-Code gab, den ich ausgeben konnte, der eine parabolische Kurve erzeugen würde. Zuerst dachte ich, ich könnte ein paar kreisförmige Interpolationen aneinanderreihen, die ausreichen würden. Kein Würfel. Was ich entdeckte, war, dass diese alte FANUC-Steuerung es mir nicht erlaubte, aufeinanderfolgende kreisförmige Interpolationen auszugeben. Trotzdem konnte ich die ersten drei Programme nach vielen Korrekturen abschließen. Die Nase an diesen Teilen hatte einfache Kurven und reagierte auf G-Code-Befehle.

Es war der vierte Teil, der uns große Kopfschmerzen bereitete. Die Krümmung des Kopfes an diesem Teil ähnelte einer Parabel. Mein Ansatz bestand darin, einige kleine Annäherungen für die parabolische Kurve zu machen. Vielleicht könnte ich Positionen um die Kurve in Intervallen von 0,001 Zoll (0,0254 mm) machen, die der Krümmung genau folgen würden. Oh, wie ich mich nach einer Art Software sehnte, die diese Berechnungen für mich erledigen könnte.

Damals gab es ein Softwareprogramm für Apple-Computer namens VisiCalc. Es war jedoch ein Tabellenkalkulationsprogramm, das hauptsächlich für die Buchhaltung verwendet wurde und der Vorläufer von Lotus 123 und Microsoft Excel war.

Wir hatten keine Zeit mehr, um das Projekt fertigzustellen, und ich war immer noch nicht in der Lage, ein brauchbares Programm für das Ventil mit parabolischer Nase zu erstellen. Die alte FANUC-Steuerung wurde verrückt, wenn sie auf die G-Code-Bögen stieß. In meiner Verzweiflung wandte ich mich an die VisiCalc-Software, um mein Problem zu lösen. Mit der Formel für diese Parabel konnte ich sie in eine Zelle laden und die X- und Z-Positionen replizieren. Dadurch wurde mein Problem gelöst und wir haben das Projekt pünktlich abgeschlossen.

Ich fragte mich, ob die heutige CAM-Software mein Problem von vor vielen Jahren lösen könnte. Ich entdeckte, dass die Geopath-Software Vorkehrungen für Formen hatte – und eine davon war eine Parabel. Ich habe die fast 40 Jahre alte Blaupause erneut besucht, den Brennpunkt und die Länge in die Software gesteckt und voila! Es gab die exakte Form auf der Blaupause zurück. Ich habe diese Form in Mastercam geladen und sofort ein Programm erstellt.

Dieses Wiedererleben meiner Erfahrung vor langer Zeit erinnert mich daran, wie viel Fortschritt wir seitdem gemacht haben. Was mich damals Tage gekostet hat, dauert heute Minuten.

Während meiner Karriere in der Fertigung habe ich viele Positionen bekleidet, darunter Maschinist, NC-Supervisor, Abteilungsleiter und Betriebsleiter. Ich arbeite derzeit als ordentlicher Professor für Fertigungstechnologie am Richard J. Daley College in Chicago, wo wir kurz vor der Pandemie ein neues Fertigungstechnologiezentrum für 35 Millionen US-Dollar eröffnet haben. Das Zentrum ist mit modernen Fertigungs-, Bearbeitungs- und Schweißgeräten und Labors ausgestattet. Hier helfe ich meinen jungen Schülern, an Geräten zu lernen, von denen vor 40 Jahren kaum zu träumen war.

Aber diese Ausrüstung – und die neuen Fähigkeiten unserer Studenten – basieren auf unzähligen Millionen von Entwicklungsprojekten wie dem, das mein Parabolventil hervorgebracht hat. Die Fertigungstechnologie hat in diesem Land eine reiche Geschichte, auf die wir alle stolz sein können.