Ultimate guide - hvordan du utvikler et nytt elektronisk maskinvareprodukt

Så du vil utvikle et nytt elektronisk maskinvareprodukt? La meg starte med de gode nyhetene - det er mulig. Du kan utvikle et maskinvareprodukt uavhengig av ditt tekniske nivå, og du trenger ikke nødvendigvis å være ingeniør for å lykkes (selv om det absolutt hjelper).

Enten du er en gründer, oppstart, produsent, oppfinner eller liten bedrift, hjelper denne guiden deg med å forstå den nye produktutviklingsprosessen.

Jeg vil imidlertid ikke lyve for deg. Det er en utrolig lang, vanskelig reise for å lansere et nytt maskinvareprodukt. Selv om maskinvare er kjent for å være hard, er det også enklere nå enn noensinne for enkeltpersoner og små team å utvikle nye maskinvareprodukter.

Men hvis du leter etter en enkel, rask måte å tjene penger på, foreslår jeg at du slutter å lese akkurat nå, fordi det er langt fra enkelt eller raskt å bringe et nytt maskinvareprodukt på markedet.

I denne guiden vil jeg først diskutere produktutviklingsstrategier for både tekniske skapere og ikke-tekniske gründere som ønsker å lage et nytt elektronisk maskinvareprodukt. Så fortsetter vi med å utvikle elektronikken etterfulgt av utviklingen av plastkapslingen.

Del 1 - Produktutviklingsstrategier

Det er i hovedsak fem alternativer for gründere og nyetablerere for å utvikle et nytt maskinvareprodukt. Imidlertid er den beste overordnede strategien mange ganger en kombinasjon av disse fem utviklingsstrategiene.

1) Utvikle produktet selv

Dette er sjelden en levedyktig strategi helt av seg selv. Svært få mennesker har alle ferdighetene som trengs for å utvikle et markedsklart elektronisk produkt helt alene.

Selv om du tilfeldigvis er ingeniør, er du ekspert på elektronikkdesign, programmering, 3D-modellering, sprøytestøping og produksjon? Sannsynligvis ikke. Også de fleste av disse spesialitetene består av mange underspesialiteter.

Når det er sagt, hvis du har de nødvendige ferdighetene, jo lenger du tar utviklingen av produktet selv, jo mer penger vil du spare, og jo bedre har du det i det lange løp.

For eksempel tok jeg med mitt eget maskinvareprodukt på markedet for omtrent 6 år siden. Produktet var mer komplisert mekanisk enn det var elektrisk. Jeg er en elektronikkingeniør med utdannelse og ikke en maskiningeniør, så jeg ansatte først et par frilansmekanikere.

Imidlertid ble jeg fort frustrert over hvor sakte ting gikk. Tross alt tenkte jeg på produktet mitt nesten hver våkne time! Jeg var besatt av å få produktet mitt utviklet og på markedet så raskt som mulig. Men ingeniørene jeg hyret sjonglerte med mange andre prosjekter og ga ikke prosjektet mitt den oppmerksomheten jeg følte det fortjente.

Så jeg bestemte meg for å lære alt som trengs for å gjøre den mekaniske designen selv. Ingen var mer motivert enn meg selv for å få produktet mitt utviklet og på markedet. Til slutt klarte jeg å fullføre den mekaniske designen mye raskere (og for mye mindre penger).

Moralen i historien er å gjøre så mye av utviklingen som ferdighetene dine tillater, men heller ikke ta det for langt. Hvis din underekspertise får deg til å utvikle et mindre enn optimalt produkt, er det en stor feil. Også eventuelle nye ferdigheter du må lære, vil ta tid, og som til slutt kan forlenge tiden til markedet. Ta alltid med eksperter for å fylle ut eventuelle hull i ekspertisen din.

Noen av favorittnettstedene mine for å lære om elektronikkutvikling er Hackster.io, Build Electronic Circuits, Bald Engineer, Adafruit, Sparkfun, Make Magazine og All About Circuits. Husk å sjekke ut YouTube-kanalen kalt AddOhms, som har noen helt utmerkede introduksjonsvideoer for læring av elektronikk.

2) Ta med teknisk medstifter (e)

Hvis du er en ikke-teknisk grunnlegger, vil du definitivt være lurt å ta med en teknisk medstifter. En av grunnleggerne i oppstartteamet ditt trenger i det minste å forstå nok om produktutvikling for å styre prosessen.

Hvis du planlegger å til slutt søke finansiering fra profesjonelle investorer, trenger du definitivt et team av grunnleggere. Profesjonelle oppstartsinvestorer vet at et team av grunnleggere er mye mer sannsynlig å lykkes enn en solo grunnlegger.

Det ideelle medstifterteamet for de fleste maskinvarestarter er en maskinvareingeniør, en programmerer og en markedsfører.

Å hente medstiftere kan høres ut som den perfekte løsningen på problemene dine, men det er også noen alvorlige ulemper. For det første er det vanskelig å finne medstiftere og vil trolig ta enorm tid. Det er verdifull tid som ikke blir brukt på å utvikle produktet.

Å finne medstiftere er ikke noe du bør skynde deg, og du må ta deg tid til å finne riktig match. Ikke bare trenger de å komplimentere ferdighetene dine, men du trenger også å like dem personlig. Du skal i det vesentlige være gift med dem i minst noen år, så vær sikker på at du kommer godt overens.

Den største ulempen med å få medstiftere er at de reduserer egenkapitalen din i selskapet. Alle grunnleggere av et selskap bør virkelig ha lik egenkapital i selskapet. Så hvis du går solo akkurat nå, vær forberedt på å gi enhver medstifter halvparten av selskapet ditt.

3) Outsource til frilansingeniører

En av de beste måtene å fylle ut hull i teamets tekniske evne er å outsource til frilansingeniører.

Bare husk at de fleste produkter krever flere ingeniører med forskjellige spesialiteter, så du må administrere de forskjellige ingeniørene selv. Til slutt vil noen i stiftelsesteamet trenge å fungere som prosjektleder.

Forsikre deg om at du finner en elektroingeniør som har erfaring med å designe hvilken type elektronikk som kreves av produktet ditt. Elektroteknikk er et stort studieretning, og mange ingeniører mangler erfaring med kretsdesign.

For 3D-designeren må du finne noen som har erfaring med sprøytestøpingsteknologi, ellers vil du sannsynligvis ende opp med et produkt som kan prototypes, men ikke masseproduseres.

4) Outsource til et utviklingsfirma

De mest kjente produktdesignfirmaene som Frog, IDEO, Fuse Project, etc. kan generere fantastiske produktdesigner, men de er sinnsykt dyre.

Oppstart bør unngå dyre designfirmaer for enhver pris. Toppdesignfirmaer kan kreve $ 500 000+ for å utvikle ditt nye produkt fullt ut. Selv om du har råd til å ansette et dyrt produktutviklingsfirma, ikke gjør det. Ikke bare er det sannsynlig at du aldri kommer til å gjenopprette pengene, du vil heller ikke gjøre feilen med å grunnlegge en maskinvarestart som ikke er sterkt involvert i den faktiske produktutviklingen.

5) Bli partner med en produsent

En vei å forfølge er samarbeid med en utenlandsk produsent som allerede lager produkter som ligner på produktet ditt.

Store produsenter vil ha egne ingeniør- og utviklingsavdelinger for å jobbe med egne produkter. Hvis du finner en produsent som allerede lager noe som ligner ditt eget produkt, kan de kanskje gjøre alt for deg - utvikling, konstruksjon, prototyping, moldproduksjon og produksjon.

Denne strategien kan redusere forhåndskostnadene dine. Produsenter vil imidlertid amortisere disse kostnadene, noe som betyr å legge til en merkostnad per produkt for de første produksjonsløpene. Dette fungerer egentlig som et rentefrit lån, slik at du sakte kan betale tilbake utviklingskostnadene dine til produsenten.

Høres bra ut og enkelt, så hva er fangsten? Hovedrisikoen å vurdere med denne strategien er at du legger alt som er relatert til produktet ditt inn i et enkelt selskap.

De vil helt sikkert ønske seg en eksklusiv produksjonsavtale, i det minste inntil kostnadene er blitt gjenopprettet. Dette betyr at du ikke kan migrere til et billigere produksjonsalternativ når produksjonsvolumet øker.

Vær også advart om at mange produsenter kanskje ønsker en del, eller hele, av de intellektuelle rettighetene til produktet ditt.

Del 2 - Utvikle elektronikken

Utviklingen av elektronikken for produktet ditt kan deles inn i syv trinn: foreløpig produksjonsdesign, skjematisk diagram, PCB-layout, endelig BOM, prototype, test og program, og til slutt sertifisering.

Trinn 1 - Lag et foreløpig produksjonsdesign

Når du utvikler et nytt elektronisk maskinvareprodukt, bør du først starte med en foreløpig produksjonsdesign . Dette er ikke å forveksle med en Proof-of-Concept (POC) prototype.

En POC-prototype er vanligvis bygget ved hjelp av et utviklingssett som en Arduino. Noen ganger kan de være nyttige for å bevise at produktkonseptet ditt løser det ønskede problemet. Men en POC-prototype er langt fra en produksjonsdesign. Sjelden kan du gå på markedet med en Arduino innebygd i produktet ditt.

En foreløpig produksjonsdesign fokuserer på produktets produksjonskomponenter, pris, fortjenestemargin, ytelse, funksjoner, gjennomførbarhet og produserbarhet.

Du kan bruke en foreløpig produksjonsdesign for å lage estimater for alle kostnadene produktet trenger. Det er viktig å vite nøyaktig hvilke kostnader det er å utvikle, prototype, programmere, sertifisere, skalere og produsere produktet.

En foreløpig produksjonsdesign vil svare på følgende relevante spørsmål. Er produktet mitt mulig å utvikle? Har jeg råd til å utvikle dette produktet? Hvor lang tid vil det ta meg å utvikle produktet mitt? Kan jeg masseprodusere produktet? Kan jeg selge den med fortjeneste?

Mange gründere gjør feilen ved å hoppe over det foreløpige produksjonsdesignstrinnet, og hopper i stedet rett inn i utformingen av skjematisk kretsskjema. Ved å gjøre dette, kan du til slutt oppdage at du har brukt all denne innsatsen og hardt opptjente penger på et produkt som ikke kan utvikles, produseres eller viktigst, selges med overskudd.

Trinn 1A - Systemblokkdiagram

Når du lager den foreløpige produksjonsdesignen, bør du starte med å definere blokkdiagrammet på systemnivå. Dette diagrammet spesifiserer hver elektroniske funksjon og hvordan alle funksjonelle komponenter kobles sammen.

De fleste produkter krever en mikrokontroller eller en mikroprosessor med forskjellige komponenter (skjermer, sensorer, minne osv.) Som grensesnittet med mikrokontrolleren via forskjellige serielle porter.

Ved å lage et systemblokkdiagram kan du enkelt identifisere typen og antallet serielle porter som kreves. Dette er et viktig første trinn for å velge riktig mikrokontroller for produktet ditt.

Trinn 1B - Valg av produksjonskomponenter

Deretter må du velge de forskjellige produksjonskomponentene: mikrochips, sensorer, skjermer og kontakter basert på de ønskede funksjonene og målprisen for produktet ditt. Dette vil tillate deg å opprette en foreløpig stykliste (BOM).

I USA er Newark, Digikey, Arrow, Mouser og Future de mest populære leverandørene av elektroniske komponenter. Du kan kjøpe de fleste elektroniske komponenter i en (for prototyping og innledende testing) eller opptil tusenvis (for produksjon med lite volum).

Når du når høyere produksjonsvolum, vil du spare penger ved å kjøpe noen komponenter direkte fra produsenten.

Trinn 1C - Beregn produksjonskostnaden

Du bør nå estimere produksjonskostnaden (eller kostnad for solgte varer - COGS) for produktet ditt. Det er viktig å vite så snart som mulig hvor mye det vil koste å produsere produktet.

Du må vite produktets produksjonsenhetskostnad for å bestemme den beste salgsprisen, varekostnaden og viktigst hvor mye fortjeneste du kan tjene.

Produksjonskomponentene du har valgt vil selvsagt ha stor innvirkning på produksjonskostnadene.

Men for å få et nøyaktig anslag for produksjonskostnadene, må du også inkludere kostnadene for PCB-montering, sluttproduktmontering, produkttesting, detaljhandelemballasje, skrot, retur, logistikk, avgifter og lager.

Trinn 2 - Design skjematisk kretsdiagram

Nå er det på tide å utforme det skjematiske kretsskjemaet basert på systemblokkdiagrammet du opprettet i trinn 1.

Skjematisk diagram viser hvordan hver komponent, fra mikrobrikker til motstander, kobles sammen. Mens et systemblokkdiagram hovedsakelig er fokusert på produktfunksjonalitet på høyere nivå, handler et skjematisk diagram om de små detaljene.

Noe så enkelt som en feilnummeret pinne på en komponent i et skjematisk diagram, kan føre til fullstendig mangel på funksjonalitet.

I de fleste tilfeller trenger du en egen underkrets for hver blokk i systemblokkdiagrammet ditt. Disse forskjellige delkretsene vil da bli koblet sammen for å danne det fullstendige skjematiske kretsskjemaet.

Spesiell elektronikkdesignprogramvare brukes til å lage skjematisk diagram og for å sikre at den er fri for feil. Jeg anbefaler å bruke en pakke som heter DipTrace som er rimelig, kraftig og enkel å bruke.

Trinn 3 - Design Printed Circuit Board (PCB)

Når skjematisk er ferdig, vil du nå designe Printed Circuit Board (PCB). PCB er det fysiske kortet som holder og kobler alle elektroniske komponenter.

Utviklingen av systemblokkdiagrammet og skjematisk krets har for det meste vært konseptuell. En PCB-design er imidlertid veldig reell verden.

PCB er designet i samme programvare som opprettet skjematisk diagram. Programvaren vil ha forskjellige verifiseringsverktøy for å sikre at PCB-oppsettet oppfyller designreglene for PCB-prosessen som brukes, og at PCB samsvarer med skjematisk.

Generelt, jo mindre produktet og jo strammere komponentene er pakket sammen, jo lenger tid tar det å lage PCB-oppsettet. Hvis produktet ditt ruter store mengder strøm eller tilbyr trådløs tilkobling, er PCB-layout enda mer kritisk og tidkrevende.

For de fleste PCB-design er de mest kritiske delene strømruting, høyhastighets signaler (krystallklokker, adresse / datalinjer, etc.) og eventuelle trådløse kretser.

Trinn 4 - Generer den endelige materiallisten (BOM)

Selv om du allerede skulle ha opprettet en foreløpig stykkliste som en del av din foreløpige produksjonsdesign, er det nå tid for full produksjonsliste.

Hovedforskjellen mellom de to er de mange rimelige komponentene som motstander og kondensatorer. Disse komponentene koster vanligvis bare en krone eller to, så jeg lister dem ikke opp separat i den foreløpige stykklisten.

Men for å faktisk produsere PCB trenger du en komplett BOM med alle komponentene som er oppført. Denne stykklisten opprettes vanligvis automatisk av den skjematiske designprogramvaren. Styklisten viser delnumre, mengder og alle komponentspesifikasjoner.

Trinn 5 - Bestill PCB-prototyper

Å lage elektroniske prototyper er en to-trinns prosess. Det første trinnet produserer de bare, kretskortene. Programvaren for kretsdesign lar deg sende ut PCB-oppsettet i et format kalt Gerber med en fil for hvert PCB-lag.

Disse Gerber-filene kan sendes til en prototypebutikk for små volumkjøringer. De samme filene kan også leveres til en større produsent for produksjon av høyt volum.

Det andre trinnet er å la alle elektroniske komponenter loddes på brettet. Fra designprogramvaren din vil du kunne sende en fil som viser de nøyaktige koordinatene til hver komponent som er plassert på tavlen. Dette gjør at monteringsbutikken kan automatisere loddingen av hver komponent på PCB-en din.

Det billigste alternativet vil være å produsere PCB-prototyper i Kina. Selv om det vanligvis er best hvis du kan gjøre prototypene dine nærmere hjemmet for å redusere forsinkelser i forsendelsen, er det viktigere for mange gründere å minimere kostnadene.

For å produsere prototypeplatene dine i Kina anbefaler jeg Seeed Studio på det sterkeste. De tilbyr fantastiske priser på mengder fra 5 til 8000 brett. De tilbyr også tjenester for 3D-utskrift, noe som gjør dem til en enestående butikk. Andre kinesiske PCB-prototypeprodusenter med godt omdømme inkluderer Gold Phoenix PCB og Bittele Electronics.

I USA anbefaler jeg Sunstone Circuits, Screaming Circuits og San Francisco Circuits som jeg har brukt mye for å prototype mine egne design. Det tar 1-2 uker å få montert brett, med mindre du betaler for rushtjeneste som jeg sjelden anbefaler.

Trinn 6 - Evaluer, programmer, feilsøk og gjenta

Nå er det på tide å evaluere prototypen til elektronikken. Husk at din første prototype sjelden vil fungere perfekt. Du vil mest sannsynlig gjennomgå flere iterasjoner før du fullfører designet. Dette er når du vil identifisere, feilsøke og fikse eventuelle problemer med prototypen din.

Dette kan være en vanskelig fase å forutsi både når det gjelder kostnad og tid. Eventuelle feil du finner er selvfølgelig uventede, så det tar tid å finne ut kilden til feilen og hvordan du best kan løse den.

Evaluering og testing gjøres vanligvis parallelt med programmering av mikrokontrolleren. Før du begynner å programmere, vil du i det minste gjøre noen grunnleggende tester for å sikre at styret ikke har store problemer.

Nesten alle moderne elektroniske produkter inkluderer et mikrochip kalt en Microcontroller Unit (MCU) som fungerer som "hjernen" for produktet. En mikrokontroller er veldig lik en mikroprosessor som finnes i en datamaskin eller smarttelefon.

En mikroprosessor utmerker seg ved å flytte store datamengder raskt, mens en mikrokontroller utmerker seg ved grensesnitt og kontroll av enheter som brytere, sensorer, skjermer, motorer etc. En mikrokontroller er ganske mye en forenklet mikroprosessor.

Mikrokontrolleren må programmeres for å utføre ønsket funksjonalitet.

Mikrokontrollere er nesten alltid programmert på det ofte brukte dataspråket kalt 'C'. Programmet, kalt firmware, er lagret i permanent, men omprogrammerbart minne, vanligvis internt til mikrocontrollerbrikken.

Trinn 7 - Sertifiser produktet ditt

Alle solgte elektroniske produkter må ha forskjellige typer sertifisering. Sertifiseringene som kreves varierer avhengig av hvilket land produktet skal selges i. Vi dekker sertifiseringer som kreves i USA, Canada og EU.

FCC (Federal Communications Commission)

FCC-sertifisering er nødvendig for alle elektroniske produkter som selges i USA. Alle elektroniske produkter avgir en viss mengde elektromagnetisk stråling (dvs. radiobølger), slik at FCC ønsker å sørge for at produktene ikke forstyrrer trådløs kommunikasjon.

Det er to kategorier av FCC-sertifisering. Hvilken type som kreves for produktet ditt, avhenger av om produktet har funksjoner for trådløs kommunikasjon som Bluetooth, WiFi, ZigBee eller andre trådløse protokoller.

FCC klassifiserer produkter med trådløs kommunikasjonsfunksjonalitet som forsettlige radiatorer . Produkter som ikke med vilje sender ut radiobølger, klassifiseres som utilsiktede radiatorer . Forsettlig radiator-sertifisering vil koste deg omtrent ti ganger så mye som ikke-tilsiktet radiator-sertifisering.

Tenk først å bruke elektroniske moduler til noen av produktets trådløse funksjoner. Dette lar deg klare deg med bare ikke-forsettlig radiator-sertifisering, noe som vil spare deg for minst $ 10 000.

UL (Underwriters Laboratories) / CSA (Canadian Standards Association)

UL- eller CSA-sertifisering er nødvendig for alle elektriske produkter som selges i USA eller Canada og kobles til et stikkontakt.

Bare batteriprodukter som ikke kobles til et stikkontakt, krever ikke UL / CSA-sertifisering. Imidlertid vil de fleste større forhandlere og / eller produktansvarsforsikringsselskaper kreve at produktet ditt er UL- eller CSA-sertifisert.

CE (Conformité Européene)

CE-sertifisering er nødvendig for de fleste elektroniske produkter som selges i EU (EU). Det ligner på FCC- og UL-sertifiseringene som kreves i USA.

RoHS

RoHS-sertifisering sikrer at et produkt er blyfritt. RoHS-sertifisering kreves for elektriske produkter som selges i EU (EU) eller staten California. Siden Californias økonomi er så betydelig, er flertallet av produktene som selges i USA RoHS-sertifiserte.

Litiumbatterisertifiseringer (UL1642, IEC61233 og UN38.3)

Oppladbare litiumion / polymerbatterier har noen alvorlige sikkerhetsproblemer. Hvis kortsluttet eller overoppladet, kan de til og med bryte ut i flammer.

Husker du den doble tilbakekallingen på Samsung Galaxy Note 7 på grunn av dette problemet? Eller historiene om forskjellige hoverboards som brister i flammer?

På grunn av disse sikkerhetsproblemene må oppladbare litiumbatterier være sertifiserte. For de fleste produkter anbefaler jeg først å bruke hyllebatterier som allerede har disse sertifiseringene. Dette vil imidlertid begrense valgene dine, og de fleste litiumbatterier er ikke sertifisert.

Dette skyldes først og fremst det faktum at de fleste maskinvarefirmaer velger å ha et batteri spesialdesignet for å dra nytte av all tilgjengelig plass i et produkt. Av denne grunn bryr de fleste batteriprodusenter seg ikke med å få sertifiserte hyllebatterier.

Del 3 - Utvikle kabinettet

Nå skal vi dekke utviklingen og prototypingen av eventuelle tilpassede plastbiter. For de fleste produkter inkluderer dette i det minste kabinettet som holder alt sammen.

Utvikling av spesialformede plast- eller metallstykker vil kreve en 3D-modelleringsekspert, eller enda bedre en industriell designer.

Hvis utseende og ergonomi er avgjørende for produktet ditt, vil du ønske å ansette en industridesigner. For eksempel er industridesignere ingeniører som får bærbare enheter som en iPhone til å se så kule og elegante ut.

Hvis utseendet ikke er viktig for produktet ditt, kan du sannsynligvis klare deg med å ansette en 3D-modellerer, og de er vanligvis betydelig billigere enn en industridesigner.

Trinn 1 - Opprett 3D-modell

Det første trinnet i å utvikle produktets eksteriør er å lage en 3D-datamaskin

modell. De to store programvarepakkene som brukes til å lage 3D-modeller er Solidworks og PTC Creo (tidligere kalt Pro / Engineer).

Imidlertid tilbyr Autodesk nå et skybasert 3D-modelleringsverktøy som er helt gratis for studenter, hobbyister og oppstart. Den heter Fusion 360. Hvis du vil gjøre din egen 3D-modellering, og ikke er bundet til verken Solidworks eller PTC Creo, bør du definitivt vurdere Fusion 360.

Når din industrielle eller 3D-modelleringsdesigner har fullført 3D-modellen, kan du gjøre den om til fysiske prototyper. 3D-modellen kan også brukes i markedsføringsøyemed, spesielt før du har funksjonelle prototyper tilgjengelig.

Hvis du planlegger å bruke 3D-modellen din for markedsføringsformål, vil du ha en fotorealistisk versjon av modellen opprettet. Både Solidworks og PTC Creo har fotorealistiske moduler tilgjengelig.

Du kan også få en realistisk, 3D-animasjon av produktet ditt gjort. Husk at du kanskje trenger å ansette en egen designer som spesialiserer seg på animasjon og får 3D-modeller til å se realistiske ut.

Den største risikoen når det gjelder å utvikle 3D-modellen for kabinettet er at du ender med et design som kan prototypes, men ikke produseres i volum.

Til slutt vil kabinettet ditt produseres ved hjelp av en metode som kalles høytrykkssprøytestøping (se trinn 4 nedenfor for mer informasjon).

Å utvikle en del for produksjon ved hjelp av sprøytestøping kan være ganske komplisert med mange regler å følge. På den annen side kan omtrent alt prototypes via 3D-utskrift.

Så husk å bare ansette noen som forstår alle kompleksitetene og designkravene for sprøytestøping.

Trinn 2 - Bestill case-prototyper (eller kjøp en 3D-skriver)

Plastprototyper er bygget ved hjelp av enten en additivprosess (vanligst) eller en subtraktiv prosess. En additiv prosess, som 3D-utskrift, skaper prototypen ved å stable tynne lag plast for å lage det endelige produktet.

Tilsetningsprosesser er uten tvil de vanligste på grunn av deres evne til å lage omtrent alt du kan forestille deg.

En subtraktiv prosess, som CNC-maskinering, tar i stedet en blokk med solid produksjonsplast og hugger ut sluttproduktet.

Fordelen med subtraktive prosesser er at du får bruke en plastharpiks som nøyaktig samsvarer med den endelige produksjonsplastikken du vil bruke. Dette er viktig for noen produkter, men for de fleste produkter er dette ikke viktig.

Med additivprosesser brukes en spesiell prototypingharpiks, og den kan ha en annen følelse enn produksjonsplastikken. Harpiks som brukes i additivprosesser har forbedret seg betydelig, men de samsvarer fortsatt ikke med plasten som brukes i sprøytestøping.

Jeg nevnte dette allerede, men det fortjener å bli uthevet igjen. Vær advart om at prototypeprosesser (additiv og subtraktiv) er helt forskjellige enn teknologien som brukes til produksjon (sprøytestøping). Du må unngå å lage prototyper (spesielt med additiv prototyping) som er umulige å produsere.

I begynnelsen trenger du ikke nødvendigvis å få prototypen til å følge alle reglene for sprøytestøping, men du må huske dem slik at designet ditt lettere kan overføres til sprøytestøping.

Mange selskaper kan ta 3D-modellen din og gjøre den til en fysisk prototype. Proto Labs er selskapet jeg personlig anbefaler. De tilbyr både additiv og subtraktiv prototyping, samt sprøytestøping med lite volum.

Du kan også vurdere å kjøpe din egen 3D-skriver, spesielt hvis du tror du trenger flere iterasjoner for å få produktet riktig. 3D-skrivere kan kjøpes nå for bare noen få hundre dollar, slik at du kan lage så mange prototypeversjoner som ønsket.

Den virkelige fordelen med å ha din egen 3D-skriver er at du lar deg gjenta prototypen din nesten umiddelbart, og dermed redusere tiden din til markedet.

Trinn 3 - Evaluer kapslingsprototypene

Nå er det på tide å evaluere kabinettprototypene og endre 3D-modellen etter behov. Det vil nesten alltid ta flere prototype-iterasjoner for å få kabinettdesignen akkurat.

Selv om 3D-datamodeller lar deg visualisere kabinettet, sammenlignes ingenting med å ha en ekte prototype i hånden. Det vil nesten helt sikkert være både funksjonelle og kosmetiske endringer du vil gjøre når du har din første virkelige prototype. Planlegg å trenge flere prototype-versjoner for å få alt riktig.

Å utvikle plasten til det nye produktet er ikke nødvendigvis enkelt eller billig, spesielt hvis estetikk er avgjørende for produktet ditt. Imidlertid oppstår de virkelige komplikasjonene og kostnadene når du går fra prototypestadiet til full produksjon.

Trinn 4 - Overgang til sprøytestøping

Selv om elektronikken sannsynligvis er den mest komplekse og dyre delen av produktet ditt å utvikle, vil plasten være den dyreste å produsere. Å sette opp produksjonen av plastdelene dine ved hjelp av sprøytestøping er ekstremt dyrt.

De fleste plastprodukter som selges i dag, er laget med en veldig gammel produksjonsteknikk som kalles sprøytestøping. Det er veldig viktig for deg å ha forståelse for denne prosessen.

Du starter med en stålform, som er to stykker stål som holdes sammen ved hjelp av høyt trykk. Formen har et utskåret hulrom i form av ønsket produkt. Deretter injiseres varm smeltet plast i formen.

Sprøytestøpingsteknologi har en stor fordel - det er en billig måte å lage millioner av de samme plastbitene på. Nåværende sprøytestøpingsteknologi bruker en gigantisk skrue for å tvinge plast inn i en form under høyt trykk, en prosess som ble oppfunnet i 1946. Sammenlignet med 3D-utskrift er sprøytestøping eldgammel!

Injeksjonsformer er ekstremt effektive til å lage mye av det samme til en veldig lav kostnad per enhet. Men formene i seg selv er sjokkerende dyre. En form designet for å lage millioner av et produkt kan nå $ 100 000! Denne høye prisen skyldes hovedsakelig at plasten injiseres med så høyt trykk, noe som er ekstremt tøft på en form.

For å motstå disse forholdene er formene laget med harde metaller. Jo flere injeksjoner som kreves, jo vanskeligere er metallet som kreves, og jo høyere kostnad.

For eksempel kan du bruke aluminiumsformer til å lage flere tusen enheter. Aluminium er mykt, så det brytes ned veldig raskt. Men fordi det er mykere, er det også lettere å lage en form, så kostnadene er lavere - bare $ 1-2k for en enkel form.

Når det tiltenkte volum for formen øker, øker også den nødvendige metallhardheten og dermed kostnadene. Ledetiden for å produsere en form øker også med harde metaller som stål. Det tar formprodusenten mye lenger tid å skjære ut (kalt maskinering) en stålform enn en mykere aluminiumsform.

Du kan til slutt øke produksjonshastigheten ved å bruke flere hulromsformer.

De lar deg produsere flere kopier av delen din med en enkelt injeksjon av plast.

Men ikke hopp i flere hulromsformer før du har gjennomgått noen endringer i de opprinnelige formene. Det er lurt å kjøre minst flere tusen enheter før du oppgraderer til flere hulromsformer.

Konklusjon

Denne artikkelen har gitt deg en grunnleggende oversikt over prosessen med å utvikle et nytt elektronisk maskinvareprodukt, uavhengig av ditt tekniske nivå. Denne prosessen inkluderer valg av den beste utviklingsstrategien, og utvikling av elektronikk og kabinett for produktet ditt.

om forfatteren

John Teel er president for Predictable Designs, et selskap som hjelper gründere, nyetablerere, produsenter, oppfinnere og små selskaper med å bringe nye elektroniske produkter til markedet. John var tidligere senior designingeniør for Texas Instruments hvor han laget elektroniske design som nå brukes i millioner av produkter (inkludert noen fra Apple). Han er også en vellykket gründer som utviklet sitt eget produkt, fikk det produsert i Asia og solgt i hundrevis av detaljhandelssteder i flere land. Last ned hans gratis jukseark: 15 trinn for å utvikle ditt nye elektroniske produkt.