10 công cụ tuyệt vời

Rất lâu trước khi con người đủ tiêu chuẩn trở thành Homo sapiens, họ đã sử dụng các công cụ. Theo thời gian , các công cụ họ tạo ra ngày càng trở nên tiên tiến hơn. Ngày nay, các công cụ của thương mại, như những công cụ được sử dụng để tạo ra nguyên mẫu của các sản phẩm mới tuyệt vời và sáng tạo, rất phức tạp và thú vị, bạn và tôi có thể sẽ không bao giờ sở hữu chúng. Chúng tôi sẽ không cần. Nhưng đối với những người phát minh ra các sản phẩm tiên tiến, những công cụ này là bắt buộc.

Một nguyên mẫu thú vị được tạo ra bằng các công cụ mà chúng ta sẽ đọc ở các trang sau là máng trượt nước hình tròn xoay được hình trên. Các thành viên trong nhóm trong chương trình " Prototype This! " Của Discovery cũng đã cố gắng tạo ra một vận động viên chạy địa hình 6x6 và rô bốt đó. "Nguyên mẫu này!" Nhóm bao gồm năm nhà khoa học và kỹ sư với các lĩnh vực chuyên môn khác nhau như hoạt hình điện tử, kỹ thuật cơ khí và điện tử. Họ cùng nhau làm việc để tạo ra các nguyên mẫu tương lai hoang dã trong một khung thời gian ngắn.

Không giống như những công cụ thu thập mạng nhện trong góc nhà để xe của bạn, những công cụ công nghệ cao này là thứ cần thiết để thúc đẩy giới hạn đổi mới của con người và tạo ra những sản phẩm tiềm năng mới tuyệt vời. Trên các trang tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét một số loại công cụ được sử dụng trên "Prototype This!" và khám phá các chức năng thú vị mà chúng thực hiện.

­

1. Máy in 3-D ZPrinter 450
2. Phần mềm SolidWorks 3-D CAD
3. Đồng hồ vạn năng Fluke
4. Máy hiện sóng InfiniiVision MSO7104A
5. VersaLASER VLS6.60
6. Tormach PCNC 1100 Mill
7. Hệ thống hàn PS-900
8. Cưa lạnh Kalamazoo FC350D
9. Máy hàn Millermatic 252 MIG
10. Sidewinder ATX-3000

Máy in 2-D thông thường đã trở thành sản phẩm phổ biến trong thời đại hiện đại. Mặt khác, máy in ba chiều vẫn có thể xoay một số đầu. Cho dù bạn là kiến ​​trúc sư hay nghệ sĩ, nhà giáo dục hay nhà thiết kế sản phẩm, máy in 3-D có thể chính xác là thứ bạn đang tìm kiếm.

Theo một số cách, công nghệ này tương tự như in 2-D vì nó sử dụng phần mềm để chia mô hình 3-D thành các lớp 2-D - hoặc các mặt cắt ngang - của nguyên mẫu mong muốn. Có nhiều phương pháp để thực hiện in 3-D, nhưng thường được thực hiện theo từng lớp. Ví dụ, trong một phương pháp, các lớp bột mịn được lắng xuống trên nguyên mẫu đang nở hoa, tiếp theo là một lớp chất kết dính lỏng. Sau khi một vật thể đã được in, nó có thể được phủ một lớp keo để tăng cường độ cứng. Ngoài ra, nhiều thành phần của máy tương tự như các thành phần trong máy in thông thường, nhưng đó là nơi công nghệ khác nhau.

Đối với một điều, so với máy in 2-D, máy in 3-D chậm. Chắc chắn, một số nhanh hơn những cái khác - Z Corporation sản xuất một trong những cái nhanh hơn trên thị trường - nhưng thậm chí nó chỉ tạo ra một hoặc hai inch một giờ (tùy thuộc vào kích thước và hình dạng của những gì đang được in). ZPrinter 450 của họ đặt các lớp dày từ 0,0035 đến 0,0040 inch (0,89 đến 0,102 mm) và nó có thể tạo ra các nguyên mẫu có kích thước 8 inch x 10 inch x 8 inch (20 x 25 x 20 cm). Tập đoàn Z có một mô hình khác, Spectrum Z510, có thể tạo ra các nguyên mẫu lớn hơn một chút với độ phân giải cao hơn và cùng tốc độ với 450. ZPrinter có giá khoảng 45.000 đô la và Spectrum Z510 vào khoảng 73.000 đô la [nguồn: Tạp chí Nguyên mẫu , Tạp chí Nguyên mẫu ].

Bất chấp những nhược điểm tiềm ẩn - bao gồm cả mức giá quá đắt - khả năng của ZPrinter 3-D rất thú vị để chiêm nghiệm. Bạn có thể in bản đồ phù điêu về đáy đại dương, sản phẩm mẫu cho các cuộc họp chào hàng, mô hình trái tim con người để nghiên cứu hoặc tạo mô hình kiến ​​trúc để cung cấp cho công nhân xây dựng hình ảnh trực quan hơn về kế hoạch thiết kế. Và phần tốt nhất - tất cả đều có màu sắc.

Các vật liệu khác nhau có thể được sử dụng trong quá trình in để tạo ra các đặc tính khác nhau trong thành phẩm; chẳng hạn chúng có thể được làm cao su hơn. Tùy thuộc vào công ty, một loạt các kỹ thuật và vật liệu có thể được sử dụng để ảnh hưởng đến các đặc tính của thành phẩm. Ví dụ, một số tạo ra các nguyên mẫu mạnh mẽ hơn, một số cung cấp kết quả nhiều màu sắc hơn, một số khác có độ chính xác cao hơn.

Trên trang tiếp theo, chúng ta hãy xem xét kỹ hơn phần mềm tiên tiến giúp khả năng in 3-D.

Để in một nguyên mẫu 3-D, điều đầu tiên bạn cần là một mô hình 3-D. Sử dụng phần mềm đặc biệt, bạn có thể tạo các thiết kế ảo có thể được đưa vào máy in 3-D và bắt đầu - bạn có hình ảnh trên màn hình về sản phẩm của mình.

CAD (computer -aided design) software was first pioneered in the early 1960s, and it became popular on the commercial scene in the 1970s. Since then, an enormous field of engineers and designers of all sorts have made use of the technology to design everything from airplane engines to the kitchen sink.

SolidWorks is one company that makes top-of-the-line mechanical CAD software, with a variety of tools and functions to design, manipulate, compile, correlate and evaluate prospective products. SolidWorks software enables users to transform 2-D to 3-D, use a variety of tools to swiftly and efficiently develop their design, simulate the assembly and operation of the prototype, compare and share their finished product, and much more.

While using the SolidWorks software, it's possible to not only manipulate 2-D images and create professional drawings ready for the production line, but also to make detailed 3-D image maps. These can be sent to 3-D printers, and you could have a prototype of your design in a matter of minutes (or hours depending on the size).

One example of an application of the SolidWorks 3-D CAD software was created by the MAKO Surgical Group. They designed and built the MAKO Tactile Guidance System -- a robotic arm that assists surgeons perform less invasive, more successful surgeries . The machine not only helps control the surgeon's movement, it can also let them know where it's safe and appropriate to cut. The SolidWorks software proved useful not only for part design, but also for mapping the virtual space the surgeons navigate.

The guys on "Prototype This!" aren't making surgical equipment with their tools, but read about another tool they're using to make their own unique prototypes.

If you work with electronics and electrical systems, chances are very good you've heard about -- and likely own -- a multimeter. But to give the rest of us a little background, a multimeter is a handy device that's able to measure a wide range of parameters in the world of all things electrical. For example, they can usually measure connectivity, frequency, current, resistance, volts, amps, ohms, temperature and more.

This can be handy in numerous situations: testing whether an electrical current exists, discovering the value of a resistor or checking the charge in a battery. Actions like these can help determine malfunctions, solve a number of problems and be very important as safety precautions.

Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn một chút về một thương hiệu đồng hồ vạn năng phổ biến - Fluke. Fluke tạo ra một số đồng hồ vạn năng với nhiều khả năng phù hợp với nhiều đối tượng người dùng. Những cái nâng cao có màn hình kỹ thuật số lớn, đủ ánh sáng có thể được sử dụng để xem xu hướng dữ liệu thông qua đồ thị và biểu đồ. Điều này có thể đặc biệt hữu ích nếu bạn gặp khó khăn khi theo dõi sự cố điện ngắt quãng. Các mô hình khác đơn giản hơn cho các ứng dụng đơn giản hơn. Đồng hồ vạn năng Fluke mới hơn thường có dung lượng bộ nhớ lớn và pin chạy lâu hơnthời gian, làm cho chúng trở thành một lựa chọn tốt cho các tình huống cần theo dõi liên tục. Nhiều thiết bị được tăng cường để an toàn trong các điều kiện công nghiệp nặng và chúng có thể rất cần thiết để khắc phục sự cố và giải quyết vấn đề trong các môi trường nguy hiểm như nhà máy, xí nghiệp và các cơ sở kỹ thuật khác.

Cho dù sửa chữa hệ thống băng tải, chế tạo rô bốt hay thử nghiệm cầu chì, đồng hồ vạn năng có thể là thứ bạn cần để hoàn thành công việc một cách an toàn và hiệu quả. Trên trang tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét một công cụ tương tự với các chức năng quan trọng khác.

Máy hiện sóng rất giống với vạn năng, nhưng trong hầu hết các trường hợp, chúng mạnh hơn nhiều và đưa các phép đo và phân tích lên cấp độ tiếp theo. Cũng có một điểm khác biệt quan trọng là máy hiện sóng chỉ tập trung vào các tín hiệu điện, và khi chúng ta nói tiêu điểm, chúng ta có nghĩa là nó. Họ thực sự cho phép người dùng xem các tín hiệu mà họ đang theo dõi.

Một công cụ quan trọng cần có trong tay để thiết kế và kiểm tra bất cứ thứ gì liên quan đến điện tử và hệ thống điện , máy hiện sóng được mọi người sử dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. Bạn có thể tìm thấy một cái trong một cơ sở thử nghiệm hàng không-phòng thủ, một cái khác trong một nhà máy ô tô hoặc vẫn còn một cái khác trong bất kỳ phòng thí nghiệm nghiên cứu nào. Máy hiện sóng có thể hiển thị dạng sóng của tín hiệu điện và điều này cho phép ai đó phân tích xem đó có phải là dạng và cường độ thích hợp hay không.

Agilent Technologies là một trong những công ty sản xuất máy hiện sóng. Các mẫu đầu bảng của họ có giá lên tới 100.000 đô la, nhưng nhiều mẫu có giá cả phải chăng hơn [nguồn: Agilent Technologies ]. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn những gì một trong những máy hiện sóng giá cả phải chăng hơn có thể thực hiện được.

Với mức giá cơ bản gần $ 18,000, Máy hiện sóng InfiniiVision MSO7104A đo một số khía cạnh của sóng điện trong dải băng thông 1 gigahertz [nguồn: Agilent Technologies ]. Nó có khả năng cung cấp các phép đo với độ chính xác cao và thực hiện một số hàm toán học trên kết quả để thao tác và nghiên cứu chúng. Nó có bốn kênh analog và 16 kênh kỹ thuật số có thể được sử dụng để xem và so sánh tất cả các tín hiệu riêng biệt trên màn hình 12,1 inch của nó. Bạn có thể xem sóng của mình đến với tốc độ tối đa là 4 giga-mẫu mỗi giây với tốc độ làm mới lên đến 100.000 dạng sóng mỗi giây, mang lại độ chính xác và chi tiết tuyệt vời. InfiniiVision cũng có một lượng bộ nhớ hợp lý, vì vậy bạn có thể ghi lại các tín hiệu mẫu và phát lại để so sánh và nghiên cứu.

Bây giờ chúng ta đã xem xét một số công cụ tuyệt vời để thiết kế và thử nghiệm, hãy chuyển sang sàn nhà máy.

Máy khắc laser (còn được gọi là máy khắc laser, máy cắt laser và nhiều tên gọi tương tự khác mô tả các chức năng khác nhau của chúng) đã ngày càng trở nên phổ biến, cả về độ rõ nét chính xác của kết quả và tốc độ hoạt động của chúng. Trong quá trình này, một chùm tia laze được lập trình để tạo ra một thiết kế trên nhiều loại vật liệu có thể. Những vật liệu đó có thể là hữu cơ, như giấy, đá, gỗ, cao su và da, hoặc chúng có thể là nhựa hoặc kim loại. Tia laze tạo ra một cạnh được đánh bóng độc đáo khi chúng bốc hơi hoặc cắt các phần được kiểm soát của vật liệu theo mẫu bạn chỉ định.

Máy khắc laser có thể được yêu cầu để cắt, khắc, viết nguệch ngoạc, khoan, đánh dấu và các kỹ thuật mô hình liên quan khác. Chúng có thể được sử dụng cho rất nhiều thứ mà bạn có thể nghĩ đến được khắc hoặc in chìm, cho dù đó là khung ảnh, cúp, bảng mạch in, đồ trang sức, bạn đặt tên cho nó. Máy cắt laser cũng có thể tiện dụng trong các cơ sở công nghiệp, hoặc để sản xuất hàng loạt, sản xuất nguyên mẫu hoặc bất cứ thứ gì ở giữa.

Một máy cắt laser, VersaLASER VLS3.50, có thể tạo hình, khắc, vẽ và cắt các vật thể trong không gian làm việc có kích thước 24 x 12 inch (khoảng 61 x 31 cm). Cỗ máy đa dạng và cực kỳ chính xác này có trọng lượng từ 110 đến 123 pound (50 đến 56 kg) và cần một máy tính riêng để chạy, hoạt động trên Windows XP hoặc Windows Vista . Nó yêu cầu một hệ thống thoát khí, và mặc dù máy khắc laser chạy không đắt như vậy, nhưng nó lại rất đắt để mua. VersaLASER cũng có một trục hình trụ để tạo ra hiệu ứng xung quanh.

Một cách cơ bản để hiểu máy khắc laser là xem chúng tương tự như thế nào với máy in. Chỉ thay vì làm việc bằng cách thêm vật liệu vào bề mặt, họ tạo ra các chi tiết bằng cách lấy đi. Hãy xem một chiếc máy có chức năng tương tự ở trang tiếp theo.

Máy CNC - viết tắt của Computer Numerical Control - là một loại thiết bị phân xưởng được vi tính hóa thay thế các loại máy xưởng thông thường. Máy CNC có thể thực hiện nhiều công việc phổ biến trong cửa hàng như khoan, phay và tiện - và chúng tự làm tất cả, tạo ra hình dạng mà bạn xác định.

Máy CNC được lập trình bằng máy tính để thực hiện tất cả các nhiệm vụ mà con người phải làm trên một máy thủ công, cũng như nhiều tác vụ mà con người đơn giản là không thể làm được. Cho dù đó là cắt một đường cong quanh co thành một tấm thép nặng, hay khắc một hình ảnh thu nhỏ trên mặt sau của đồng hồ vàng, máy CNC có thể thực hiện nhanh hơn và với độ chính xác cao hơn bất kỳ loại máy nào khác. Di chuyển trên một số trục quay và tuyến tính, hầu hết các máy CNC có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ phức tạp - càng nhiều trục, các nguyên công càng linh hoạt và hình dạng càng phức tạp.

Cụ thể, một máy CNC, Tormach PCNC 1100 Mill (đó là điều khiển số máy tính cá nhân), đứng đầu trong lĩnh vực này và có thể là thứ bạn cần cho dù bạn là một kỹ sư, một doanh nhân hay một người yêu thích. Máy có thể cắt bất cứ thứ gì, từ gỗ và nhựa cho đến và bao gồm cả thép, sắt, titan và hợp kim crom - và định hình chúng thành bất kỳ sản phẩm 3-D cuối cùng nào bạn đang tìm kiếm. Trục chính của PCNCs 1,5 mã lực quay ở tốc độ từ 100 đến 5.000 vòng / phút.

Muốn có gói hoàn chỉnh? PCNC và tất cả các tiện ích đi kèm của nó sẽ khiến bạn mất khoảng 16.000 đô la [nguồn: Tormach ]. Nhưng giá đó đã bao gồm một danh sách dài các phụ kiện; bản thân PCNC 1100 Mill có giá 7.480 đô la và bạn có thể trộn và kết hợp các tính năng bổ sung của mình. Và nó không đắt như nó có thể; Trong quá trình thiết kế, những người tại Tormach đã làm việc để giữ cho máy CNC cá nhân này có giá cả phải chăng cũng như dễ sử dụng.

Đọc về một loại công cụ khác có thể được tìm thấy trong "Nguyên mẫu này!" hộp công cụ trên trang tiếp theo.

When two metal surfaces need to be joined together and they can't be melted, you'll be reaching for your trusty soldering iron. Soldering makes use of the fact that different metals have different melting points -- using a metal alloy with a lower melting point than the two you're joining does the trick.

Soldering can be tricky, though. Getting just the right amount of heat and solder onto your project can be challenging, especially if you're using a solder that needs a lot of heat like some of the lead-free ones. Then there's the wetting and the fluxes and the danger that you haven't formed a strong enough bond between what you're trying to connect. There's a lot to consider in good soldering.

Because of all this, many companies develop technologies to make the process go more smoothly. One example is OK International, a company that develops and sells tools for electronics assembly equipment, like their PS-900 Soldering Station.

The PS-900 uses SmartHeat Technology to provide extremely steady levels of heat throughout the soldering process -- that is, until you set it in the handy auto-sleep workstand. Lead-free alloys work great with the PS-900. Depending on what you're using to solder, and what you're soldering on, the company offers different tips to get the best match. This soldering system can also be used with other OK International products like their fume extraction systems, fluid dispensers and other related tools.

We've seen what happens when things heat up; let's cool them off a bit on the next page.

A cold saw is a special kind of circular saw that uses a coolant system during the cutting process. This helps decrease sparks, dust and grit while cooling the saw, which assists in producing a smoother cut and increasing blade life. Powerful rigid vises of different sorts are common, and these hold the materials being cut in a vibration-free grip, another big factor contributing to precision cutting and long-lasting blades.

Cold saws are particularly suitable for cutting narrow tubes and small bars -- and at producing exact miters (cuts at angles -- like the 45 degree angle cuts on the pieces of a doorframe). They use special saw blades, called high speed steel or HSS blades, which are less heat resistant and can cut at faster speeds.

Let's take a closer look at one of these machines made by Kalamazoo Machine Tool. The cast iron Kalamazoo FHC350D cold saw is a manual machine which can make a great cut that's free of burrs. The saw uses circular high speed steel blades up to 14 inches (about 35 centimeters) in diameter which can be set to spin at either 26 or 52 revolutions per minute -- something you would want to adjust depending on what you're cutting.

Now that we've cut everything into pieces, let's check out a cool tool on the next page that can help put everything back together again. And this next tool isn't like the little soldering system we read about on the last page that's perfect for intricate work -- this hot air machine is for the big jobs.

MIG welding (that stands for metal inert gas) is accomplished by feeding a wire through the contact tip of a welding gun. A shield of gas, also delivered through the tip, surrounds the contact area -- protecting the electrode wire and keeping any contamination out of the weld so it looks nicer. The feeding wire is melted when it's energized with electricity and forms the weld puddle.

MIG welding is also known as GMAW (gas metal arc welding -- nowadays it can actually have some semi-inert gases like carbon dioxide in it too -- although the term MIG remains popular). The advantages to MIG-style welding is that it saves time, there's not a lot of clean-up, there's less waste and, probably most importantly, you get a really good weld.

The Millermatic 252 MIG Welder is a good example of this technology, and sells at a base price of about $2,500 [source: Miller]. Complete with wheels for easier mobility, this Millermatic can be used for light manufacturing, metal fabrication and lots of other workshop applications.

The Millermatic can weld steel , stainless steel and aluminum with a wire speed between 50 to 700 inches per minute (about 1.3 to 17.8 meters per minute). Different aspects of the welding job can be preset to save time and allow the welder control over every step of the process. For example, you can set how long the shield gas will flow before the weld arc is energized. The Millermatic also has certain memory functions, such as storing parameters and settings for the various types of welding guns you might attach to it.

We've got quite a bit of heavy equipment and materials on our hands now that's going to take up some space. Find out about a cool tool that can be used to haul all this stuff around the workshop on the next page.

Most forklifts, and vehicles in general, are not the easiest things in the world to maneuver. This is because the wheels only roll forwards and backwards -- there's no lateral movement. So if your goal is to move somewhere off to your right or left -- say to that better parking space a few slots down that just opened up -- and you want to end up pointed in the same direction when you get there, you need to turn, go either forward or backward, and turn again. In a car , this isn't that big of a deal, but when it comes to vehicles like forklifts, it can be another story.

Forklifts often carry large, bulky and very heavy objects that can be difficult to load and challenging to maneuver (especially through doorways and other narrow places). All that turning and maneuvering at safe, but very slow speeds can also suck up a great deal of time. And that's what makes this last tool so cool -- its wheels are designed to let it travel in any and every direction.

The special wheel design was invented by Bengt Ilon of Sweden in the 1970s. It works because its wheels are comprised of a circular set of rollers arranged at angles along the wheel. This, in effect, gives the wheels something similar to the functional shape of a sphere (like the ball bearings in rolling chairs) and vastly increases the range of motion available. Want to go sideways? How about diagonally backward with a twist at the end? Whatever you want, any direction of motion is now possible.

Những chiếc bánh xe lạ mắt này đã bắt đầu xuất hiện trên các sản phẩm thương mại khác nhau, bao gồm cả Airtrax Sidewinder ATX-3000. Xe nâng này được vận hành bằng hai cần điều khiển và có thể xoay tròn trong khi vẫn giữ nguyên một chỗ - không có bánh rán ở đây. Nó cũng có thể lái qua bất cứ thứ gì cao tới 3 inch. Một lợi thế lớn của Sidewinder là một nhà kho có thể chứa được nhiều đồ hơn vì cần ít chỗ hơn để dành cho việc điều khiển xe, tất cả đều có thể được hoàn thành nhanh chóng hơn.

Để tìm hiểu thêm về thế giới của các công cụ công nghệ cao và các sự kiện thú vị khác, hãy theo các liên kết trên trang tiếp theo.

Những bài viết liên quan

Các liên kết tuyệt vời hơn