Historia del control numérico

La historia del control numérico (CN) comenzó cuando la automatización de las máquinas herramienta incorporó por primera vez conceptos de lógica programable abstracta, y continúa hoy con la constante evolución de la tecnología de control numérico computarizado (CNC).

Las primeras máquinas de control numérico (CNC) se construyeron en las décadas de 1940 y 1950, basándose en herramientas existentes que se modificaron con motores que movían los controles para seguir puntos introducidos en el sistema mediante cinta perforada . Estos primeros servomecanismos se complementaron rápidamente con ordenadores analógicos y digitales, dando lugar a las modernas máquinas herramienta CNC que han revolucionado los procesos de mecanizado .

El nacimiento del control numérico se atribuye generalmente a John T. Parsons y Frank L. Stulen , ^{[ 3 ]} quienes trabajaban en Parsons Corp. de Traverse City, Michigan . Por esta contribución, recibieron conjuntamente la Medalla Nacional de Tecnología en 1985 por "Revolucionar la producción de automóviles y aviones con controles numéricos para máquinas". ^{[ 4 ]}

En 1942, Bill Stout, antiguo jefe de producción del Ford Trimotor , le comentó a Parsons que los helicópteros iban a ser la próxima gran novedad. Parsons llamó a Sikorsky Aircraft para preguntar sobre posibles trabajos y pronto consiguió un contrato para fabricar los largueros de madera de las palas del rotor . En aquel entonces, las palas del rotor (alas rotatorias) se construían de la misma manera que las alas fijas : consistían en un largo larguero tubular de acero con largueros (o, más precisamente, costillas ) colocados sobre él para proporcionar la forma aerodinámica, que luego se cubría con una piel tensada . Los largueros de los rotores se construyeron a partir de un diseño proporcionado por Sikorsky, que se envió a Parsons como una serie de 17 puntos que definían el contorno. Parsons tuvo que rellenar los puntos con una regla curva francesa para generar el contorno. Se construyó una plantilla de madera para dar forma al exterior del contorno, y las piezas de madera que formaban el larguero se colocaron bajo presión contra el interior de la plantilla para que formaran la curva adecuada. Luego se ensamblaron una serie de elementos de celosía dentro de este contorno para proporcionar resistencia. ^{[ 5 ]}

Tras instalar la producción en una fábrica de muebles en desuso y aumentar la producción, una de las palas falló y se determinó que el problema se debía a una falla en el larguero. Al parecer, parte del problema provenía de la soldadura por puntos de un collarín metálico en el larguero principal al larguero principal. El collarín se integró al larguero principal durante la construcción, luego se deslizó sobre el larguero principal y se soldó en la posición correcta. Parsons sugirió un nuevo método para fijar los largueros principales directamente al larguero principal mediante adhesivos, un método nunca antes probado en un diseño de aeronave. ^{[ 5 ]}

Ese desarrollo llevó a Parsons a considerar la posibilidad de usar largueros de metal estampado en lugar de madera. Estos no solo serían mucho más resistentes, sino también mucho más fáciles de fabricar, ya que eliminarían el complejo proceso de laminado, pegamento y fijación con tornillos de la madera. Replicar esto en una punzonadora de metal requeriría reemplazar la plantilla de madera por una herramienta de corte de metal hecha de acero para herramientas . Un dispositivo así no sería fácil de producir debido a su compleja forma. En busca de ideas, Parsons visitó Wright Field para ver a Frank L. Stulen , jefe de la División de Ala Rotatoria del Laboratorio de Hélices. Durante su conversación, Stulen concluyó que Parsons realmente no sabía de lo que estaba hablando. Parsons se dio cuenta de que Stulen había llegado a esa conclusión y lo contrató en el acto. Stulen comenzó a trabajar el 1 de abril de 1946 y contrató a tres nuevos ingenieros para que se unieran a él. ^{[ 5 ]}

El hermano de Stulen trabajaba en Curtis Wright Propeller y mencionó que utilizaban calculadoras de tarjetas perforadas para cálculos de ingeniería. Stulen decidió adoptar la idea para realizar cálculos de tensión en los rotores, los primeros cálculos automatizados detallados en rotores de helicóptero. ^{[ 5 ]} Cuando Parsons vio lo que Stulen estaba haciendo con las máquinas de tarjetas perforadas, le preguntó si se podían usar para generar un contorno con 200 puntos en lugar de los 17 que les habían dado, y desplazar cada punto según el radio de una herramienta de corte de fresado. Si se cortaba en cada uno de esos puntos, se obtendría un recorte relativamente preciso del larguero. Esto permitiría cortar el acero de la herramienta y luego limarlo fácilmente para obtener una plantilla lisa para estampar largueros de metal. ^{[ 5 ]}

Stullen no tuvo problemas para crear dicho programa y lo utilizó para producir grandes tablas de números que se llevarían a la planta de mecanizado. Allí, un operario leía los números de las tablas a otros dos operarios, uno en cada uno de los ejes X e Y. Para cada par de números, los operarios movían el cabezal de corte al punto indicado y luego bajaban la herramienta para realizar el corte. ^{[ 5 ]} Esto se denominó «método numérico» o, más técnicamente, «posicionamiento de corte por penetración». ^{[ 6 ]} Fue un prototipo laborioso del mecanizado de 2,5 ejes (mecanizado de dos ejes y medio) actual.

En ese momento, Parsons concibió una máquina herramienta totalmente automatizada. Con suficientes puntos en el contorno, no sería necesario ningún trabajo manual para su limpieza. Sin embargo, con el funcionamiento manual, el tiempo ahorrado al lograr que la pieza se ajustara mejor al contorno se veía contrarrestado por el tiempo necesario para mover los controles. Si las entradas de la máquina se conectaran directamente al lector de tarjetas, se eliminaría este retraso y cualquier error manual asociado, y el número de puntos podría incrementarse drásticamente. Dicha máquina podría perforar repetidamente plantillas perfectamente precisas a petición. Pero en aquel momento, Parsons no disponía de fondos para desarrollar sus ideas.

Cuando uno de los vendedores de Parsons visitó Wright Field , le comentaron los problemas que la recién formada Fuerza Aérea de los Estados Unidos estaba teniendo con los nuevos diseños de aviones a reacción. Preguntó si Parsons podía ayudarlos. Parsons les mostró a Lockheed su idea de una fresadora automatizada, pero no mostraron interés. Decidieron usar copiadoras de plantillas de 5 ejes para producir los largueros, cortando a partir de una plantilla metálica, y ya habían encargado la costosa máquina de corte. Pero como señaló Parsons:

Ahora imagínense la situación por un momento. Lockheed había contratado el diseño de una máquina para fabricar estas alas. Esta máquina tenía cinco ejes de movimiento de corte, y cada uno de ellos era controlado por un trazador mediante una plantilla. Nadie estaba utilizando mi método para fabricar plantillas, así que imaginen qué posibilidades tenían de obtener un perfil aerodinámico preciso con plantillas imprecisas. ^{[ 5 ]}

Las preocupaciones de Parsons pronto se hicieron realidad, y las protestas de Lockheed de que podían solucionar el problema resultaron vacías. En 1949, la Fuerza Aérea consiguió financiación para que Parsons construyera sus máquinas por su cuenta. ^{[ 5 ]} Los primeros trabajos con Snyder Machine & Tool Corp demostraron que el sistema de accionar directamente los controles desde los motores no proporcionaba la precisión necesaria para ajustar la máquina para un corte perfectamente liso. Dado que los controles mecánicos no respondían de forma lineal, no se podía accionar simplemente con una cantidad determinada de potencia, porque las diferentes fuerzas significaban que la misma cantidad de potencia no siempre produciría la misma cantidad de movimiento en los controles. Sin importar cuántos puntos se incluyeran, el contorno seguiría siendo tosco. Parsons se enfrentó al mismo problema que había impedido la convergencia de los controles de tipo Jacquard con el mecanizado.

En 1952, Arma Corporation , que había realizado numerosos trabajos de defensa en telémetros durante la guerra, anunció el primer torno comercial de control numérico, desarrollado por el Dr. FW Cunningham. El primer torno automatizado de Arma se fabricó en 1948 y se anunció en 1950. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

Este no era un problema imposible de resolver, pero requeriría algún tipo de sistema de retroalimentación, como un selsyn , para medir directamente cuánto habían girado realmente los controles. Ante la ardua tarea de construir un sistema de este tipo, en la primavera de 1949 Parsons recurrió al Laboratorio de Servomecanismos de Gordon S. Brown en el MIT , que era líder mundial en computación mecánica y sistemas de retroalimentación. ^{[ 10 ]} Durante la guerra, el Laboratorio había construido varios dispositivos complejos accionados por motor, como los sistemas de torreta de cañones motorizados para el Boeing B-29 Superfortress y el sistema de seguimiento automático para el radar SCR-584 . Estos eran idóneos para la transferencia tecnológica a un prototipo de la máquina automatizada "por números" de Parsons.

El equipo del MIT fue liderado por William Pease, con la asistencia de James McDonough. Rápidamente concluyeron que el diseño de Parsons podía mejorarse considerablemente; si la máquina no se limitara a cortar en los puntos A y B, sino que se moviera suavemente entre ellos, no solo lograría un corte perfectamente uniforme, sino que además podría hacerlo con muchos menos puntos: la fresadora podría cortar líneas directamente en lugar de tener que definir una gran cantidad de puntos de corte para "simular" una línea. Se llegó a un acuerdo tripartito entre Parsons, el MIT y la Fuerza Aérea, y el proyecto se desarrolló oficialmente desde julio de 1949 hasta junio de 1950. ^{[ 11 ]} El contrato estipulaba la construcción de dos "Fresadoras Card-a-matic", un prototipo y un sistema de producción. Ambos se entregarían a Parsons para su instalación en una de sus fresadoras con el fin de desarrollar un sistema viable para el corte de travesaños.

En cambio, en 1950 el MIT compró un molino "Hydro-Tel" excedente de Cincinnati Milling Machine Company y negoció un nuevo contrato directamente con la Fuerza Aérea que excluyó a Parsons del desarrollo posterior. ^{[ 5 ]} Parsons comentaría más tarde que "nunca imaginó que alguien tan reputado como el MIT tomaría deliberadamente el control de mi proyecto". ^{[ 5 ]} A pesar de que el desarrollo se le entregó al MIT, Parsons solicitó una patente para "Aparato controlado por motor para posicionar máquina herramienta" el 5 de mayo de 1952, lo que provocó que el MIT solicitara una patente para un "Servosistema de control numérico" el 14 de agosto de 1952. Parsons recibió la patente estadounidense 2,820,187 ^{[ 12 ]} el 14 de enero de 1958, y la compañía vendió una licencia exclusiva a Bendix . IBM , Fujitsu y General Electric obtuvieron sublicencias después de haber comenzado ya el desarrollo de sus propios dispositivos.

Los proyectos de control numérico y fresado de la Fuerza Aérea concluyeron formalmente en 1953, pero el desarrollo continuó en Giddings and Lewis Machine Tool Co. y otras ubicaciones. En 1955, muchos miembros del equipo del MIT se marcharon para formar Concord Controls, una empresa comercial de control numérico con el respaldo de Giddings, que produjo el controlador Numericord . ^{[ 15 ]} Numericord era similar al diseño del MIT, pero sustituyó la cinta perforada por un lector de cinta magnética en el que General Electric estaba trabajando. La cinta contenía varias señales de diferentes fases, que codificaban directamente el ángulo de los distintos controles. La cinta se reproducía a velocidad constante en el controlador, que ajustaba su mitad del selsyn a los ángulos codificados mientras el lado remoto estaba conectado a los controles de la máquina. Los diseños aún se codificaban en cinta de papel, pero las cintas se transferían a un lector/grabador que las convertía a formato magnético. Las cintas magnéticas podían utilizarse entonces en cualquiera de las máquinas de la planta, donde la complejidad de los controladores se redujo considerablemente. Desarrollada para producir troqueles de alta precisión para una prensa de revestimiento de aeronaves, la Numericord "NC5" entró en funcionamiento en la planta de G&L en Fond du Lac, Wisconsin, en 1955. ^{[ 16 ]}

Monarch Machine Tool también desarrolló un torno de control numérico, a partir de 1952. Presentaron su máquina en la Feria de Máquinas Herramienta de Chicago de 1955 (predecesora de la actual IMTS ), junto con otros proveedores que ofrecían máquinas de tarjetas perforadas o cintas de papel, ya fueran completamente desarrolladas o prototipos. Entre ellas se encontraba la Milwaukee-Matic II de Kearney y Trecker , que podía cambiar su herramienta de corte mediante control numérico, ^{[ 16 ]} una característica común en las máquinas modernas.

Un informe de Boeing señaló que "el control numérico ha demostrado que puede reducir costos, acortar plazos de entrega, mejorar la calidad, disminuir el utillaje y aumentar la productividad". ^{[ 16 ]} A pesar de estos avances y las excelentes críticas de los pocos usuarios, la adopción del control numérico fue relativamente lenta. Como Parsons señaló posteriormente:

El concepto de control numérico (CN) era tan extraño para los fabricantes, y tan lento en popularizarse, que el propio Ejército de los EE. UU. finalmente tuvo que construir 120 máquinas CN y arrendarlas a varios fabricantes para comenzar a popularizar su uso. ^{[ 5 ]}

En 1958, el MIT publicó su informe sobre la economía de la NC. Concluyeron que las herramientas eran competitivas con los operadores humanos, pero simplemente trasladaban el tiempo del mecanizado a la creación de las cintas. En Forces of Production , Noble ^{[ 17 ]} afirma que este era el objetivo principal para la Fuerza Aérea: trasladar el proceso de la planta de producción, altamente sindicalizada, a la oficina de diseño, donde los empleados no estaban sindicalizados . El contexto cultural de principios de la década de 1950, una segunda Caza de Brujas con un temor generalizado a una escasez de bombarderos y a la subversión interna , arroja luz sobre esta interpretación. Se temía firmemente que Occidente perdiera la carrera de producción de defensa frente a los comunistas, y que el poder sindicalista fuera un camino hacia la derrota, ya fuera por "ablandar demasiado" (menor producción, mayor costo unitario) o incluso por la simpatía y la subversión comunista dentro de los sindicatos (derivada de su tema común de empoderar a la clase trabajadora).

Además de las ineficiencias económicas que evidenciaron los primeros intentos de control numérico, el tiempo y el esfuerzo necesarios para la creación de las cintas también propiciaron posibles errores de producción. Esto motivó la firma de contratos con la Fuerza Aérea en curso en 1958, como el proyecto de Herramienta Programada Automáticamente y el informe, posteriormente convertido en proyecto, Diseño Asistido por Computadora: Declaración de Objetivos 1960 de Douglas (Doug) T. Ross .

Muchos de los comandos para las piezas experimentales se programaron "manualmente" para producir las cintas perforadas que se usaban como entrada. Durante el desarrollo de Whirlwind , la computadora en tiempo real del MIT, John Runyon codificó varias subrutinas para producir estas cintas bajo control informático. Los usuarios podían ingresar una lista de puntos y velocidades, y el programa calculaba los puntos necesarios y generaba automáticamente la cinta perforada. En un caso, este proceso redujo el tiempo necesario para producir la lista de instrucciones y fresar la pieza de 8 horas a 15 minutos. Esto llevó a una propuesta a la Fuerza Aérea para producir un lenguaje de "programación" generalizado para control numérico, que fue aceptado en junio de 1956. ^{[ 15 ]} Doug Ross fue nombrado líder del proyecto y jefe de otro departamento de investigación recién creado en el MIT. Decidió llamar a la unidad Grupo de Aplicaciones Informáticas, ya que sentía que la palabra "aplicación" encajaba con la visión de que las máquinas de propósito general podían ser "programadas" para desempeñar muchas funciones. ^{[ 18 ]}

A partir de septiembre, Ross y Pople describieron un lenguaje para el control de máquinas basado en puntos y líneas, desarrollándolo durante varios años hasta convertirlo en el lenguaje de programación APT . ^{[ 19 ]} En 1957, la Aircraft Industries Association (AIA) y el Air Material Command en la base de la Fuerza Aérea Wright-Patterson se unieron al MIT para estandarizar este trabajo y producir un sistema NC totalmente controlado por computadora. El 25 de febrero de 1959, el equipo combinado celebró una conferencia de prensa mostrando los resultados, incluyendo un cenicero de aluminio mecanizado en 3D que se entregó en el kit de prensa . ^{[ 15 ] [ 20 ] [ 21 ]} En 1959 también describieron el uso de APT en una fresadora de 60 pies en Boeing desde 1957.

Mientras tanto, Patrick Hanratty realizaba desarrollos similares en GE como parte de su colaboración con G&L en el Numericord. Su lenguaje, PRONTO, se adelantó a APT en su uso comercial cuando se lanzó en 1958. ^{[ 22 ]} Posteriormente, Hanratty desarrolló caracteres de tinta magnética MICR que se utilizaron en el procesamiento de cheques, antes de pasar a General Motors para trabajar en el innovador sistema CAD DAC-1 .

APT pronto se extendió para incluir curvas "reales" en 2D-APT-II. Con su publicación en el dominio público , el MIT redujo su enfoque en NC al pasar a experimentos CAD. El desarrollo de APT fue retomado por la AIA en San Diego y, en 1962, por el Instituto de Investigación Tecnológica de Illinois. El trabajo para convertir APT en un estándar internacional comenzó en 1963 bajo USASI X3.4.7, pero cualquier fabricante de máquinas NC era libre de agregar sus propias adiciones únicas (como PRONTO), por lo que la estandarización no se completó hasta 1968, cuando había 25 complementos opcionales al sistema básico. ^{[ 15 ]}

Justo cuando APT se lanzaba a principios de la década de 1960, una segunda generación de computadoras transistorizadas de menor costo llegaba al mercado, capaces de procesar volúmenes de información mucho mayores en entornos de producción. Esto redujo el costo de programación para las máquinas de control numérico y, a mediados de la década de 1960, las ejecuciones de APT representaban un tercio del tiempo total de computación en las grandes empresas de aviación.

CADCAM se une a CNC

Mientras el Laboratorio de Servomecanismos desarrollaba su primer molino en 1953, el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT eliminó el requisito de que los estudiantes de pregrado cursaran dibujo técnico. Los profesores que impartían estos programas se integraron en la División de Diseño, donde se inició un debate informal sobre el diseño computarizado. Mientras tanto, el Laboratorio de Sistemas Electrónicos, rebautizado como Laboratorio de Servomecanismos, debatía si el diseño comenzaría alguna vez con diagramas en papel. ^{[ 23 ]}

En enero de 1959, se celebró una reunión informal en la que participaron personas tanto del Laboratorio de Sistemas Electrónicos como de la División de Diseño del Departamento de Ingeniería Mecánica. En abril y mayo se celebraron reuniones formales, que dieron como resultado el "Proyecto de Diseño Asistido por Computadora". ^{[ 24 ]} En diciembre de 1959, la Fuerza Aérea otorgó un contrato de un año a ESL por 223 000 dólares para financiar el proyecto, incluidos 20 800 dólares destinados a 104 horas de tiempo de computadora a 200 dólares por hora. ^{[ 25 ]} Esto resultó ser demasiado poco para el ambicioso programa que tenían en mente. ^{[ 25 ]} En 1959, eso era mucho dinero. Los ingenieros recién graduados ganaban quizás entre 500 y 600 dólares al mes en ese momento. Para aumentar el compromiso de la Fuerza Aérea, Ross replicó el éxito del modelo de desarrollo APT. El Programa Cooperativo AED, que finalmente se extendió durante un período de cinco años, contaba con personal corporativo externo, mano de obra de diseño con amplia experiencia cedida por empresas. Algunos se trasladaban al MIT durante periodos de entre seis meses y catorce o dieciocho meses. Ross estimó posteriormente que este coste ascendía a casi seis millones de dólares, destinados al desarrollo de AED, la investigación de sistemas y los compiladores. AED era un software de ingeniería independiente de la máquina y una extensión de ALGOL 60, el estándar para la publicación de algoritmos por parte de científicos informáticos investigadores. El desarrollo comenzó en paralelo en el IBM 709 y el TX-0, lo que posteriormente permitió que los proyectos se ejecutaran en diversas ubicaciones. El sistema de cálculo de ingeniería y desarrollo de sistemas, AED , se publicó como dominio público en marzo de 1965.

En 1959, General Motors inició un proyecto experimental para digitalizar, almacenar e imprimir los numerosos bocetos de diseño que se generaban en los distintos departamentos de diseño de GM. Cuando el concepto básico demostró su viabilidad, iniciaron el proyecto DAC-1 (Diseño Aumentado por Computadora) con IBM para desarrollar una versión de producción. Una parte del proyecto DAC consistía en la conversión directa de diagramas en papel a modelos 3D, que luego se convertían en comandos APT y se mecanizaban en fresadoras. En noviembre de 1963, el diseño de la tapa de un maletero pasó por primera vez de un boceto en papel 2D a un prototipo de arcilla 3D. ^{[ 26 ]} Con la excepción del boceto inicial, el ciclo de diseño a producción se había cerrado.

Mientras tanto, el laboratorio Lincoln Labs del MIT, ubicado fuera de su campus principal, construía computadoras para probar nuevos diseños transistorizados. El objetivo final era esencialmente una Whirlwind transistorizada conocida como TX-2 , pero para probar diversos diseños de circuitos, primero se construyó una versión más pequeña, denominada TX-0 . Cuando comenzó la construcción de la TX-2, se liberó tiempo en la TX-0, lo que propició una serie de experimentos que involucraban la entrada interactiva y el uso de la pantalla CRT de la máquina para gráficos. El desarrollo posterior de estos conceptos condujo al innovador programa Sketchpad de Ivan Sutherland para la TX-2.

Sutherland se trasladó a la Universidad de Utah tras su trabajo con Sketchpad, pero este inspiró a otros graduados del MIT a intentar crear el primer sistema CAD propiamente dicho. Se trataba de Electronic Drafting Machine (EDM), vendida a Control Data y conocida como "Digigraphics", que Lockheed utilizó para fabricar piezas de producción para el C-5 Galaxy , el primer ejemplo de un sistema de producción CAD/CNC integral.

En 1970 existía una amplia variedad de empresas de diseño asistido por ordenador (CAD), entre ellas Intergraph , Applicon , Computervision , Auto-trol Technology , UGS Corp. y otras, así como grandes proveedores como CDC e IBM.

Proliferación de CNC

El coste de los ciclos de computación disminuyó drásticamente durante la década de 1960 con la introducción generalizada de minicomputadoras útiles . Con el tiempo, resultó más económico gestionar el control y la retroalimentación del motor mediante un programa informático que con sistemas servo dedicados. Se crearon pequeñas computadoras dedicadas a una sola fresadora, integrando todo el proceso en una pequeña caja. Las computadoras PDP-8 y Data General Nova eran comunes en estas funciones. La introducción del microprocesador en la década de 1970 redujo aún más el coste de implementación, y hoy en día casi todas las máquinas CNC utilizan algún tipo de microprocesador para gestionar todas las operaciones.

La introducción de máquinas CNC de menor coste transformó radicalmente la industria manufacturera. Cortar curvas es tan sencillo como cortar líneas rectas, producir estructuras 3D complejas resulta relativamente fácil y el número de pasos de mecanizado que requerían intervención humana se ha reducido drásticamente. Gracias a la mayor automatización de los procesos de fabricación mediante el mecanizado CNC, se han logrado mejoras considerables en la consistencia y la calidad sin sobrecargar al operario. La automatización CNC redujo la frecuencia de errores y proporcionó a los operarios tiempo para realizar tareas adicionales. Además, permite una mayor flexibilidad en la sujeción de las piezas durante el proceso de fabricación y reduce el tiempo necesario para cambiar la máquina y producir diferentes componentes. Asimismo, a medida que aumenta la demanda de operarios CNC, la automatización se convierte en una opción más viable que la mano de obra.

A principios de la década de 1970, las economías occidentales se encontraban sumidas en un lento crecimiento económico y un aumento de los costes laborales, lo que hizo que las máquinas de control numérico (CN) se volvieran más atractivas. Los principales proveedores estadounidenses tardaron en responder a la demanda de máquinas adecuadas para sistemas CN de menor coste, y fue entonces cuando los alemanes aprovecharon esta oportunidad. En 1979, las ventas de máquinas alemanas (por ejemplo, Siemens Sinumerik ) superaron por primera vez a las de los diseños estadounidenses. Este ciclo se repitió rápidamente, y en 1980 Japón se había posicionado como líder, mientras que las ventas estadounidenses caían constantemente. Tras ocupar el primer puesto en ventas en una lista de las diez principales empresas, compuesta exclusivamente por compañías estadounidenses, en 1971 Cincinnati Milacron se encontraba en el octavo lugar en 1987, en una lista dominada en gran medida por empresas japonesas. ^{[ 27 ]}

Muchos investigadores han comentado que el enfoque de EE. UU. en aplicaciones de alta gama los dejó en una situación de falta de competitividad cuando la recesión económica de principios de la década de 1970 provocó un aumento considerable de la demanda de sistemas NC de bajo costo. A diferencia de las empresas estadounidenses, que se habían centrado en el altamente rentable mercado aeroespacial, los fabricantes alemanes y japoneses apuntaron desde el principio a segmentos de menor rentabilidad y pudieron entrar en los mercados de bajo costo con mucha más facilidad. Además, las grandes empresas japonesas establecieron sus propias filiales o reforzaron sus divisiones de maquinaria para producir las máquinas que necesitaban. Esto se consideró un esfuerzo nacional y fue ampliamente alentado por el MITI, el Ministerio de Comercio Internacional e Industria de Japón. En los primeros años del desarrollo, el MITI proporcionó recursos específicos para la transferencia de conocimientos tecnológicos. ^{[ 27 ] [ 28 ]} Los esfuerzos nacionales en EE. UU. se centraron en la fabricación integrada desde la perspectiva histórica que mantenía el sector de defensa. Esto evolucionó a finales de la década de 1980, cuando se reconoció la llamada crisis de las máquinas herramienta, hacia una serie de programas que buscaban ampliar la transferencia de conocimientos a los fabricantes de herramientas nacionales. La Fuerza Aérea patrocinó el Programa de Controladores de Próxima Generación en 1989 como ejemplo. Este proceso continuó durante la década de 1990 hasta la actualidad, gracias a las incubadoras de DARPA y a un sinfín de subvenciones para la investigación.

Con la evolución de la informática y las redes, también lo hizo el control numérico directo (CND). Su coexistencia a largo plazo con variantes de control numérico (CNC) y control numérico computarizado (CNC) menos conectadas se explica por el hecho de que las empresas tienden a aferrarse a lo que les resulta rentable, y su tiempo y dinero para probar alternativas son limitados. Esto explica por qué los modelos de máquinas herramienta y los soportes de almacenamiento en cinta persisten de forma obsoleta incluso con los avances tecnológicos.

Todavía se pueden encontrar lectores de cinta en las instalaciones CNC actuales, debido a la larga vida útil de las máquinas herramienta. También se utilizan otros métodos para transferir programas CNC a las máquinas herramienta, como disquetes o la conexión directa de un ordenador portátil. Las cintas perforadas de mylar son más resistentes. Los disquetes , las unidades flash USB y las redes de área local han sustituido en cierta medida a las cintas, especialmente en entornos más grandes y altamente integrados.

La proliferación de CNC generó la necesidad de nuevos estándares CNC que no estuvieran sujetos a licencias o conceptos de diseño particulares, como extensiones propietarias de APT. ^{[ 19 ]} Durante un tiempo, proliferaron varios "estándares" diferentes, a menudo basados ​​en lenguajes de marcado de gráficos vectoriales compatibles con los plotters . Uno de estos estándares se ha vuelto muy común: el " código G ", que originalmente se usaba en los plotters de Gerber Scientific y luego se adaptó para su uso en CNC. El formato de archivo se popularizó tanto que se incorporó a un estándar EIA . A su vez, si bien el código G es el lenguaje predominante utilizado por las máquinas CNC en la actualidad, existe una tendencia a reemplazarlo con STEP-NC , un sistema diseñado específicamente para CNC, en lugar de derivar de un estándar de plotter existente. ^{[ 33 ]}

Si bien el código G es el método de programación más común, algunos fabricantes de máquinas herramienta y sistemas de control también han inventado sus propios métodos de programación "conversacionales" patentados, con el objetivo de facilitar la programación de piezas sencillas y simplificar la configuración y las modificaciones en la máquina (como Mazatrol de Mazak, IGF de Okuma y Hurco). Estos métodos han tenido un éxito variable. ^{[ 34 ]}

Un avance reciente en los intérpretes CNC es la compatibilidad con comandos lógicos, conocida como programación paramétrica (o macroprogramación). Los programas paramétricos incluyen tanto comandos de dispositivo como un lenguaje de control similar a BASIC . El programador puede crear sentencias condicionales (if/then/else), bucles, llamadas a subprogramas, realizar diversas operaciones aritméticas y manipular variables para lograr una gran flexibilidad dentro de un mismo programa. Se puede programar una línea completa de productos de diferentes tamaños utilizando lógica y matemáticas sencillas para crear y escalar una amplia gama de piezas, o bien crear una pieza estándar que se pueda escalar a cualquier tamaño que requiera el cliente.

Desde aproximadamente 2006, se ha propuesto e impulsado la idea de fomentar la convergencia con CNC y DNC de varias tendencias de otras áreas de la tecnología de la información que aún no han tenido un gran impacto en CNC y DNC. Una de estas tendencias es la combinación de una mayor recopilación de datos (más sensores), un intercambio de datos más amplio y automatizado (mediante la creación de nuevos esquemas XML abiertos y estándar de la industria ) y la minería de datos para lograr un nuevo nivel de inteligencia empresarial y automatización de flujos de trabajo en la fabricación. Otra de estas tendencias es la aparición de API ampliamente publicadas junto con los estándares de datos abiertos mencionados anteriormente para fomentar un ecosistema de aplicaciones y mashups generados por el usuario , que pueden ser tanto abiertos como comerciales; en otras palabras, tomar la nueva cultura de TI de los mercados de aplicaciones que comenzó en el desarrollo web y el desarrollo de aplicaciones para teléfonos inteligentes y extenderla a CNC, DNC y otros sistemas de automatización de fábrica conectados en red con CNC/DNC. MTConnect es un esfuerzo líder para llevar estas ideas a una implementación exitosa.

• Historia de la fabricación
• Telar jacquard

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