Ghid final - cum să dezvoltați un nou produs hardware electronic

Deci, doriți să dezvoltați un nou produs hardware electronic? Permiteți-mi să încep cu vestea bună - este posibil. Puteți dezvolta un produs hardware indiferent de nivelul dvs. tehnic și nu trebuie neapărat să fiți inginer pentru a reuși (deși cu siguranță vă ajută).

Indiferent dacă sunteți antreprenor, startup, producător, inventator sau afacere mică, acest ghid vă va ajuta să înțelegeți procesul de dezvoltare a produsului nou.

Nu te voi minți, totuși. Este o călătorie incredibil de lungă și dificilă de a lansa un nou produs hardware. Deși hardware-ul este cunoscut pentru că este greu, acum este mai ușor ca oricând ca persoanele fizice și echipele mici să dezvolte noi produse hardware.

Cu toate acestea, dacă căutați o modalitate ușoară și rapidă de a câștiga bani, atunci vă sugerez să nu mai citiți chiar acum, deoarece aducerea pe piață a unui nou produs hardware este departe de a fi ușoară sau rapidă.

În acest ghid voi discuta mai întâi strategiile de dezvoltare a produselor atât pentru creatorii tehnici, cât și pentru antreprenorii non-tehnici care doresc să creeze un nou produs hardware electronic. Apoi, vom trece la dezvoltarea electronicii, urmată de dezvoltarea carcasei din plastic.

Partea 1 - Strategii de dezvoltare a produselor

În esență, există cinci opțiuni pentru antreprenori și startup-uri pentru a dezvolta un nou produs hardware. Cu toate acestea, de multe ori cea mai bună strategie generală este o combinație a acestor cinci strategii de dezvoltare.

1) Dezvoltați-vă produsul

Aceasta este rareori o strategie viabilă completă de la sine. Foarte puțini oameni au toate abilitățile necesare pentru a dezvolta un produs electronic gata de piață complet pe cont propriu.

Chiar dacă se întâmplă să fiți inginer, sunteți un expert în proiectarea electronică, programare, modelare 3D, turnare prin injecție și producție? Probabil ca nu. De asemenea, majoritatea acestor specialități sunt alcătuite din numeroase subspecialități.

Acestea fiind spuse, dacă aveți abilitățile necesare, cu cât veți duce mai departe dezvoltarea produsului dvs., cu atât veți economisi mai mulți bani și cu atât veți fi mai bine pe termen lung.

De exemplu, am adus pe piață propriul meu produs hardware în urmă cu aproximativ 6 ani. Produsul a fost mai complex mecanic decât electric. Sunt inginer electronist de formare și nu inginer mecanic, așa că am angajat inițial câțiva ingineri mecanici independenți.

Cu toate acestea, am devenit rapid frustrat de cât de lent au progresat lucrurile. La urma urmei, mă gândeam la produsul meu aproape la fiecare oră de veghe! Eram obsedat de dezvoltarea produsului meu și de pe piață cât mai repede posibil. Dar inginerii pe care i-am angajat jonglau cu multe alte proiecte și nu acordau proiectului meu atenția pe care o simțeam meritată.

Așa că am decis să învăț eu tot ce este necesar pentru a face proiectarea mecanică. Nimeni nu a fost mai motivat decât mine pentru a-mi dezvolta produsul pe piață. În cele din urmă, am reușit să finalizez designul mecanic mult mai repede (și cu mult mai puțini bani).

Morala poveștii este să faci cât mai mult din dezvoltarea pe care o permit abilitățile tale, dar, de asemenea, să nu o duci prea departe. Dacă abilitățile dvs. de sub-experți vă determină să dezvoltați un produs mai puțin optim, atunci aceasta este o mare greșeală. De asemenea, orice abilități noi pe care trebuie să le înveți va dura timp și, în cele din urmă, poate prelungi timpul de comercializare. Aduceți întotdeauna experți pentru a completa orice lacune din expertiza dvs.

Unele dintre site-urile mele preferate de învățare despre dezvoltarea electronicelor sunt Hackster.io, Build Electronic Circuits, Bald Engineer, Adafruit, Sparkfun, Make Magazine și All About Circuits. Asigurați-vă că verificați canalul YouTube numit AddOhms, care are câteva videoclipuri introductive absolut excelente pentru învățarea electronicii.

2) Aduceți co-fondatorii tehnici

Dacă sunteți un fondator non-tehnic, cu siguranță ar fi înțelept să aduceți un cofondator tehnic. Unul dintre fondatorii echipei dvs. de pornire trebuie să înțeleagă cel puțin suficient despre dezvoltarea produsului pentru a gestiona procesul.

Dacă intenționați să căutați în cele din urmă finanțare externă de la investitori profesioniști, atunci cu siguranță aveți nevoie de o echipă de fondatori. Investitorii de start-up profesioniști știu că o echipă de fondatori are mult mai multe șanse să reușească decât un fondator solo.

Echipa ideală de co-fondator pentru majoritatea startup-urilor hardware este un inginer hardware, un programator și un marketer.

Aducerea cofondatorilor poate suna ca soluția perfectă pentru problemele dvs., dar există și unele dezavantaje grave. În primul rând, găsirea cofondatorilor este dificilă și va dura probabil o cantitate extraordinară de timp. Acesta este un timp prețios care nu este petrecut în dezvoltarea produsului dvs.

Găsirea cofondatorilor nu este ceva ce ar trebui să vă grăbiți și trebuie să vă alocați timp pentru a găsi potrivirea potrivită. Nu numai că trebuie să-ți completeze abilitățile, dar trebuie să îți placă personal. În esență, veți fi căsătoriți cu ei cel puțin câțiva ani, așa că asigurați-vă că vă înțelegeți bine.

Dezavantajul major al atragerii cofondatorilor este că vă reduc capitalul propriu în companie. Toți fondatorii unei companii ar trebui să aibă cu adevărat un capital egal în companie. Deci, dacă mergeți solo acum, fiți pregătiți să acordați oricărui cofondator jumătate din compania dvs.

3) Externalizați către ingineri independenți

Una dintre cele mai bune modalități de a completa orice lacune în abilitățile tehnice ale echipelor dvs. este prin externalizarea către ingineri independenți.

Rețineți că majoritatea produselor vor necesita mai mulți ingineri de diferite specialități, deci va trebui să gestionați singuri inginerii. În cele din urmă, cineva din echipa fondatoare va trebui să servească ca manager de proiect.

Asigurați-vă că găsiți un inginer electric care are experiență în proiectarea tipului de electronică cerut de produsul dvs. Ingineria electrică este un domeniu imens de studiu și mulți ingineri nu au experiență în proiectarea circuitelor.

Pentru proiectantul 3D asigurați-vă că găsiți pe cineva care are experiență în tehnologia de turnare prin injecție, altfel este posibil să ajungeți la un produs care poate fi prototipat, dar nu fabricat în masă.

4) Externalizați către o firmă de dezvoltare

Cele mai cunoscute firme de design de produse precum Frog, IDEO, Fuse Project etc. pot genera modele fantastice de produse, dar sunt extrem de scumpe.

Startup-urile ar trebui să evite cu orice preț firmele de design scumpe. Firmele de design de top pot percepe peste 500.000 USD pentru a dezvolta pe deplin noul dvs. produs. Chiar dacă vă puteți permite să angajați o firmă costisitoare de dezvoltare a produselor, nu o faceți. Nu numai că este posibil să nu recuperați niciodată acei bani, dar nu doriți să faceți greșeala de a înființa o pornire hardware care nu este puternic implicată în dezvoltarea reală a produsului.

5) Partener cu un producător

Un mod de urmărit este parteneriatul cu un producător de peste mări care produce deja produse similare cu produsul dvs.

Marii producători vor avea propriile departamente de inginerie și dezvoltare pentru a lucra la propriile produse. Dacă puteți găsi un producător care face deja ceva similar cu propriul dvs. produs, acesta poate fi capabil să facă totul pentru dvs. - dezvoltare, inginerie, prototipare, producție și fabricare a matriței.

Această strategie vă poate reduce costurile de dezvoltare inițiale. Cu toate acestea, producătorii vor amortiza aceste costuri, ceea ce înseamnă adăugarea unui cost suplimentar pe produs pentru primele cicluri de producție. Acest lucru funcționează în esență ca un împrumut fără dobândă, permițându-vă să plătiți încet costurile de dezvoltare către producător.

Sună grozav și ușor, deci care este captura? Principalul risc de luat în considerare cu această strategie este că puneți tot ceea ce ține de produsul dvs. într-o singură companie.

Cu siguranță vor dori un acord exclusiv de fabricație, cel puțin până când costurile lor vor fi recuperate. Aceasta înseamnă că nu puteți migra la o opțiune de fabricație mai ieftină atunci când volumul de producție crește.

De asemenea, fiți avertizat că mulți producători pot dori parte sau toate drepturile intelectuale asupra produsului dvs.

Partea 2 - Dezvoltarea electronicii

Dezvoltarea componentelor electronice pentru produsul dvs. poate fi împărțită în șapte etape: proiectare preliminară a producției, diagramă schematică, dispunere PCB, BOM final, prototip, test și program și, în final, certificare.

Pasul 1 - Creați un proiect preliminar de producție

Atunci când dezvoltați un nou produs hardware electronic, trebuie să începeți mai întâi cu un proiect preliminar de producție . Acest lucru nu trebuie confundat cu un prototip Proof-of-Concept (POC).

Un prototip POC este de obicei construit folosind un kit de dezvoltare ca un Arduino. Uneori pot fi utile pentru a demonstra că conceptul dvs. de produs rezolvă problema dorită. Dar un prototip POC este departe de a fi un design de producție. Rareori puteți merge pe piață cu un Arduino încorporat în produsul dvs.

Un proiect preliminar de producție se concentrează pe componentele de producție ale produsului dvs., costul, marja de profit, performanța, caracteristicile, fezabilitatea dezvoltării și fabricabilitatea.

Puteți utiliza un proiect preliminar de producție pentru a produce estimări pentru fiecare cost de care va avea nevoie produsul dvs. Este important să cunoașteți cu precizie costurile de dezvoltare, prototip, programare, certificare, scalare și fabricare a produsului.

Un proiect preliminar de producție va răspunde la următoarele întrebări pertinente. Este posibil să se dezvolte produsul meu? Îmi permit să dezvolt acest produs? Cât îmi va dura să-mi dezvolt produsul? Pot fabrica produsul în masă? Îl pot vinde cu profit?

Mulți antreprenori fac greșeala de a sări peste etapa preliminară de proiectare a producției și, în schimb, sări direct în proiectarea diagramei schematice. Procedând astfel, puteți descoperi în cele din urmă că ați cheltuit tot acest efort și bani câștigați din greu pe un produs care nu poate fi dezvoltat, fabricat sau cel mai important, vândut cu profit.

Pasul 1A - Diagrama blocului de sistem

Când creați proiectul preliminar de producție, ar trebui să începeți prin definirea diagramei bloc la nivel de sistem. Această diagramă specifică fiecare funcție electronică și modul în care toate componentele funcționale se interconectează.

Majoritatea produselor necesită un microcontroler sau un microprocesor cu diferite componente (afișaje, senzori, memorie etc.) care interacționează cu microcontrolerul prin diferite porturi seriale.

Prin crearea unei diagrame bloc de sistem puteți identifica cu ușurință tipul și numărul de porturi seriale necesare. Acesta este un prim pas esențial pentru selectarea microcontrolerului potrivit pentru produsul dvs.

Pasul 1B - Selectarea componentelor de producție

Apoi, trebuie să selectați diferitele componente de producție: microcipuri, senzori, afișaje și conectori pe baza funcțiilor dorite și a prețului țintă cu amănuntul al produsului dvs. Acest lucru vă va permite să creați apoi o listă preliminară de materiale (BOM).

În SUA, Newark, Digikey, Arrow, Mouser și Future sunt cei mai populari furnizori de componente electronice. Puteți achiziționa majoritatea componentelor electronice în unele (pentru prototipare și testare inițială) sau până la mii (pentru producție cu volum redus).

Odată ce veți ajunge la volume mai mari de producție, veți economisi bani achiziționând unele componente direct de la producător.

Pasul 1C - Estimarea costului de producție

Acum ar trebui să estimați costul de producție (sau Costul mărfurilor vândute - COGS) pentru produsul dvs. Este esențial să știți cât mai curând cât va costa fabricarea produsului dvs.

Trebuie să cunoașteți costul unitar de fabricație al produsului dvs. pentru a determina cel mai bun preț de vânzare, costul inventarului și, cel mai important, cât profit puteți obține.

Componentele de producție pe care le-ați selectat vor avea, desigur, un impact mare asupra costurilor de fabricație.

Dar pentru a obține o estimare exactă a costurilor de fabricație, trebuie să includeți și costul asamblării PCB, asamblarea produsului final, testarea produsului, ambalarea cu amănuntul, rata resturilor, returnările, logistica, taxele și depozitarea.

Pasul 2 - Proiectați schema circuitului schematic

Acum este timpul să proiectați schema de circuit schematică pe baza schemei bloc de sistem pe care ați creat-o la pasul 1.

Diagrama schematică arată cum fiecare componentă, de la microcipuri la rezistențe, se conectează împreună. În timp ce o diagramă bloc de sistem se concentrează în cea mai mare parte pe funcționalitatea produsului de nivel superior, o diagramă schematică se referă la micile detalii.

Ceva la fel de simplu ca un pin numerotat greșit pe o componentă dintr-o schemă poate provoca o lipsă completă de funcționalitate.

În majoritatea cazurilor, veți avea nevoie de un subcircuit separat pentru fiecare bloc al schemei bloc a sistemului. Aceste diferite sub-circuite vor fi apoi conectate împreună pentru a forma schema completă a circuitului.

Un software special de proiectare electronică este utilizat pentru a crea diagrama schematică și pentru a vă asigura că este lipsită de greșeli. Vă recomand să utilizați un pachet numit DipTrace care este accesibil, puternic și ușor de utilizat.

Pasul 3 - Proiectați placa de circuit imprimat (PCB)

Odată ce schema este finalizată, veți proiecta acum placa de circuit imprimat (PCB). PCB este placa fizică care deține și conectează toate componentele electronice.

Dezvoltarea schemei bloc a sistemului și a circuitului schematic au fost în mare parte de natură conceptuală. Cu toate acestea, un design PCB este o lume foarte reală.

PCB-ul este proiectat în același software care a creat schema. Software-ul va avea diferite instrumente de verificare pentru a se asigura că aspectul PCB-ului respectă regulile de proiectare pentru procesul PCB utilizat și că PCB-ul se potrivește cu schema.

În general, cu cât produsul este mai mic și cu cât componentele sunt mai strânse, cu atât va dura mai mult pentru a crea aspectul PCB. Dacă produsul dvs. direcționează cantități mari de energie sau oferă conectivitate wireless, atunci aspectul PCB este și mai critic și consumă mult timp.

Pentru majoritatea proiectelor de PCB, cele mai critice părți sunt direcționarea puterii, semnalele de mare viteză (ceasuri de cristal, linii de adresă / date etc.) și orice circuite fără fir.

Pasul 4 - Generați lista finală de materiale (BOM)

Deși ar fi trebuit să creați deja o listă preliminară ca parte a proiectării preliminare a producției, acum este timpul pentru listarea completă a listei.

Principala diferență dintre cele două constă în numeroasele componente ieftine, cum ar fi rezistențele și condensatoarele. Aceste componente costă de obicei doar un bănuț sau doi, așa că nu le listez separat în lista preliminară.

Dar pentru a fabrica de fapt PCB aveți nevoie de un BOM complet cu fiecare componentă listată. Acest BOM este de obicei creat automat de software-ul de proiectare schematică. BOM listează numerele pieselor, cantitățile și toate specificațiile componentelor.

Pasul 5 - Comandați prototipurile PCB

Crearea prototipurilor electronice este un proces în doi pași. Primul pas produce plăcile cu circuite imprimate goale. Software-ul dvs. de proiectare a circuitelor vă va permite să transmiteți aspectul PCB într-un format numit Gerber cu un fișier pentru fiecare strat PCB.

Aceste fișiere Gerber pot fi trimise la un magazin prototip pentru rulări de volum mic. Aceleași fișiere pot fi furnizate și unui producător mai mare pentru producția de volum mare.

Al doilea pas este ca toate componentele electronice să fie lipite pe placă. Din software-ul dvs. de proiectare veți putea scoate un fișier care arată coordonatele exacte ale fiecărei componente plasate pe placă. Acest lucru permite atelierului de asamblare să automatizeze complet lipirea fiecărei componente de pe PCB.

Cea mai ieftină opțiune va fi să vă produceți prototipurile PCB în China. Deși este de obicei cel mai bine dacă vă puteți face prototipurile mai aproape de casă pentru a reduce întârzierile de expediere, pentru mulți antreprenori este mai important să reduceți costurile.

Pentru producerea plăcilor dvs. prototip în China, recomand cu mare încredere Seeed Studio. Acestea oferă prețuri fantastice pentru cantități de la 5 la 8.000 de plăci. De asemenea, oferă servicii de imprimare 3D, făcându-le un ghișeu unic. Alți producători chinezi de prototipuri de PCB cu reputație bună includ Gold Phoenix PCB și Bittele Electronics.

In Statele Unite am recomanda Circuite Sunstone, Circuite Screaming și San Francisco Circuite pe care l - am folosit pe scară largă pentru prototip propriile mele modele. Este nevoie de 1-2 săptămâni pentru a obține plăci asamblate, cu excepția cazului în care plătiți pentru serviciul de urgență pe care rareori îl recomand.

Pasul 6 - Evaluare, programare, depanare și repetare

Acum este timpul să evaluăm prototipul electronicii. Rețineți că primul dvs. prototip rareori va funcționa perfect. Cel mai probabil veți trece prin mai multe iterații înainte de a finaliza designul. Acesta este momentul în care veți identifica, depana și remedia orice problemă cu prototipul dvs.

Aceasta poate fi o etapă dificil de previzionat atât în ​​termeni de cost cât și de timp. Toate erorile pe care le găsiți sunt, desigur, neașteptate, așa că este nevoie de timp pentru a afla sursa bug-ului și cum să-l remediați cel mai bine.

Evaluarea și testarea se fac de obicei în paralel cu programarea microcontrolerului. Înainte de a începe programarea, deși veți dori să faceți cel puțin câteva teste de bază pentru a vă asigura că placa nu are probleme majore.

Aproape toate produsele electronice moderne includ un microcip numit Microcontroller Unit (MCU) care acționează ca „creierul” produsului. Un microcontroler este foarte asemănător cu un microprocesor găsit pe un computer sau smartphone.

Un microprocesor excelează la mișcarea rapidă a unor cantități mari de date, în timp ce un microcontroler excelează la interfața și controlul dispozitivelor precum comutatoare, senzori, afișaje, motoare etc. Un microcontroler este aproape un microprocesor simplificat.

Microcontrolerul trebuie să fie programat pentru a efectua funcționalitatea dorită.

Microcontrolerele sunt aproape întotdeauna programate în limbajul de calculator utilizat în mod obișnuit numit „C”. Programul, numit firmware, este stocat într-o memorie permanentă, dar reprogramabilă, de obicei internă a cipului microcontrolerului.

Pasul 7 - Certificați produsul

Toate produsele electronice vândute trebuie să aibă diferite tipuri de certificare. Certificările necesare variază în funcție de țara în care va fi vândut produsul. Vom acoperi certificările necesare în SUA, Canada și Uniunea Europeană.

FCC (Comisia Federală de Comunicații)

Certificarea FCC este necesară pentru toate produsele electronice vândute în Statele Unite. Toate produsele electronice emit o anumită cantitate de radiație electromagnetică (adică unde radio), astfel încât FCC dorește să se asigure că produsele nu interferează cu comunicațiile fără fir.

Există două categorii de certificare FCC. Ce tip este necesar pentru produsul dvs. depinde de caracteristicile produsului dvs. de comunicații fără fir, cum ar fi Bluetooth, WiFi, ZigBee sau alte protocoale wireless.

FCC clasifică produsele cu funcționalitate de comunicație fără fir drept radiatoare intenționate . Produsele care nu emit în mod intenționat unde radio sunt clasificate ca radiatoare neintenționate . Certificarea intenționată a radiatorului vă va costa de aproximativ 10 ori mai mult decât certificarea neintenționată a radiatorului.

Luați în considerare utilizarea inițială a modulelor electronice pentru oricare dintre funcțiile wireless ale produsului dumneavoastră. Acest lucru vă permite să treceți cu certificarea neintenționată a radiatorului, ceea ce vă va economisi cel puțin 10.000 USD.

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

Certificarea UL sau CSA este necesară pentru toate produsele electrice vândute în Statele Unite sau Canada care se conectează la o priză de curent alternativ.

Produsele numai pentru baterii care nu se conectează la o priză de curent alternativ nu necesită certificare UL / CSA. Cu toate acestea, majoritatea comercianților cu amănuntul majori și / sau companiilor de asigurări de răspundere civilă a produselor vor solicita ca produsul dvs. să fie certificat UL sau CSA.

CE (Conformité Européene)

Certificarea CE este necesară pentru majoritatea produselor electronice vândute în Uniunea Europeană (UE). Este similar cu certificările FCC și UL necesare în Statele Unite.

RoHS

Certificarea RoHS asigură faptul că un produs este fără plumb. Certificarea RoHS este necesară pentru produsele electrice vândute în Uniunea Europeană (UE) sau în statul California. Deoarece economia Californiei este atât de semnificativă, majoritatea produselor vândute în SUA sunt certificate RoHS.

Certificări ale bateriei cu litiu (UL1642, IEC61233 și UN38.3)

Bateriile reîncărcabile litiu-ion / polimer au unele probleme serioase de siguranță. Dacă sunt scurtcircuitate sau supraîncărcate, pot chiar izbucni în flăcări.

Vă amintiți dubla rechemare de pe Samsung Galaxy Note 7 din cauza acestei probleme? Sau poveștile despre diferite hoverboard-uri izbucnite în flăcări?

Din aceste motive de siguranță, bateriile reîncărcabile cu litiu trebuie să fie certificate. Pentru majoritatea produselor, recomand inițial utilizarea unor baterii disponibile care au deja aceste certificări. Cu toate acestea, acest lucru vă va limita alegerile, iar majoritatea bateriilor cu litiu nu au fost certificate.

Acest lucru se datorează în primul rând faptului că majoritatea companiilor de hardware aleg să aibă o baterie personalizată concepută pentru a profita de tot spațiul disponibil într-un produs. Din acest motiv, majoritatea producătorilor de baterii nu se deranjează să obțină certificarea bateriilor lor disponibile.

Partea 3 - Dezvoltarea incintei

Acum vom acoperi dezvoltarea și prototiparea oricăror piese de plastic personalizate. Pentru majoritatea produselor, aceasta include cel puțin carcasa care ține totul împreună.

Dezvoltarea pieselor personalizate din plastic sau metal va necesita un expert în modelare 3D sau mai bine un designer industrial.

Dacă aspectul și ergonomia sunt esențiale pentru produsul dvs., atunci veți dori să angajați un designer industrial. De exemplu, designerii industriali sunt inginerii care fac ca dispozitivele portabile precum un iPhone să arate atât de cool și de elegante.

Dacă aspectul nu este esențial pentru produsul dvs., atunci puteți obține probabil angajarea unui modelator 3D și, de obicei, sunt semnificativ mai ieftine decât un designer industrial.

Pasul 1 - Creați un model 3D

Primul pas în dezvoltarea exteriorului produsului dvs. este crearea unui computer 3D

model. Cele două mari pachete software utilizate pentru crearea modelelor 3D sunt Solidworks și PTC Creo (denumit anterior Pro / Engineer).

Cu toate acestea, Autodesk oferă acum un instrument de modelare 3D bazat pe cloud, care este complet gratuit pentru studenți, pasionați și startup-uri. Se numește Fusion 360. Dacă vrei să-ți faci propria modelare 3D și nu ești legat nici de Solidworks, nici de PTC Creo, atunci ia în considerare cu siguranță Fusion 360.

Odată ce proiectantul dvs. de modelare industrială sau 3D a finalizat modelul 3D, îl puteți transforma în prototipuri fizice. Modelul 3D poate fi utilizat și în scopuri de marketing, mai ales înainte de a avea la dispoziție prototipuri funcționale.

Dacă intenționați să utilizați modelul 3D în scopuri de marketing, veți dori să creați o versiune foto realistă a modelului. Atât Solidworks, cât și PTC Creo au disponibile module foto realiste.

De asemenea, puteți obține o fotografie realistă, animație 3D a produsului dvs. Rețineți că poate fi necesar să angajați un designer separat, specializat în animație și să facă modelele 3D să pară realiste.

Cel mai mare risc atunci când vine vorba de dezvoltarea modelului 3D pentru incinta dvs. este că veți ajunge la un design care poate fi prototipat, dar nu fabricat în volum.

În cele din urmă, carcasa dvs. va fi produsă printr-o metodă numită turnare prin injecție de înaltă presiune (consultați pasul 4 de mai jos pentru mai multe detalii).

Dezvoltarea unei piese pentru producție utilizând turnarea prin injecție poate fi destul de complexă, cu multe reguli de urmat. Pe de altă parte, aproape orice poate fi prototipat prin imprimarea 3D.

Așadar, asigurați-vă că angajați doar pe cineva care înțelege pe deplin toate complexitățile și cerințele de proiectare pentru turnare prin injecție.

Pasul 2 - Comandați prototipuri de carcasă (sau cumpărați o imprimantă 3D)

Prototipurile din plastic sunt construite folosind fie un proces aditiv (cel mai frecvent), fie un proces subtractiv. Un proces aditiv, cum ar fi imprimarea 3D, creează prototipul stivuind straturi subțiri de plastic pentru a crea produsul final.

Procesele aditive sunt de departe cele mai frecvente datorită capacității lor de a crea aproape orice vă puteți imagina.

Un proces subtractiv, cum ar fi prelucrarea CNC, ia în schimb un bloc de plastic solid de producție și sculptează produsul final.

Avantajul proceselor subtractive este că veți putea folosi o rășină de plastic care se potrivește exact cu plasticul de producție final pe care îl veți folosi. Acest lucru este important pentru unele produse, cu toate acestea pentru majoritatea produselor acest lucru nu este esențial.

În cazul proceselor aditive, se folosește o rășină specială de prototipare și poate avea o senzație diferită de cea a plasticului de producție. Rășinile utilizate în procesele aditive s-au îmbunătățit semnificativ, dar încă nu se potrivesc cu materialele plastice de producție utilizate în turnarea prin injecție.

Am menționat deja acest lucru, dar merită să fie evidențiat din nou. Fiți avertizat că procesele de prototipare (aditive și subtractive) sunt complet diferite de tehnologia utilizată pentru producție (turnare prin injecție). Trebuie să evitați crearea de prototipuri (în special cu prototipuri aditive) care sunt imposibil de fabricat.

La început nu trebuie neapărat să faceți prototipul să respecte toate regulile pentru turnarea prin injecție, dar trebuie să le țineți cont, astfel încât designul dvs. să poată fi mai ușor de tranziționat la turnarea prin injecție.

Numeroase companii vă pot lua modelul 3D și îl pot transforma într-un prototip fizic. Proto Labs este compania pe care o recomand personal. Acestea oferă atât prototipuri aditive, cât și subtractive, precum și turnare prin injecție cu volum redus.

De asemenea, ați putea lua în considerare achiziționarea propriei imprimante 3D, mai ales dacă credeți că veți avea nevoie de mai multe iterații pentru a vă corecta produsul. Imprimantele 3D pot fi achiziționate acum la doar câteva sute de dolari, permițându-vă să creați cât mai multe versiuni de prototip dorite.

Avantajul real de a avea propria imprimantă 3D este că vă permite să iterați prototipul aproape imediat, reducându-vă astfel timpul de lansare pe piață.

Pasul 3 - Evaluarea prototipurilor incintei

Acum este timpul să evaluați prototipurile carcasei și să schimbați modelul 3D după cum este necesar. Aproape întotdeauna va fi nevoie de mai multe iterații prototip pentru a obține corect designul incintei.

Deși modelele de computer 3D vă permit să vizualizați incinta, nimic nu se compară cu a ține un prototip real în mână. Aproape sigur vor exista modificări funcționale și cosmetice pe care veți dori să le faceți după ce veți avea primul dvs. prototip real. Planificați să aveți nevoie de mai multe versiuni de prototip pentru a rezolva totul.

Dezvoltarea materialului plastic pentru noul dvs. produs nu este neapărat ușoară sau ieftină, mai ales dacă estetica este esențială pentru produsul dvs. Cu toate acestea, complicațiile și costurile reale apar atunci când treceți de la etapa de prototip la producția completă.

Pasul 4 - Trecerea la turnare prin injecție

Deși componentele electronice sunt probabil cea mai complexă și mai scumpă parte a produsului dvs. de dezvoltat, plasticul va fi cel mai scump de fabricat. Configurarea producției de piese din plastic folosind turnarea prin injecție este extrem de costisitoare.

Majoritatea produselor din plastic vândute astăzi sunt fabricate folosind o tehnică de fabricație foarte veche numită turnare prin injecție. Este foarte important pentru dvs. să înțelegeți acest proces.

Începeți cu o matriță de oțel, care este două bucăți de oțel ținute împreună folosind o presiune ridicată. Matrița are o cavitate sculptată în forma produsului dorit. Apoi, plasticul topit fierbinte este injectat în matriță.

Tehnologia de turnare prin injecție are un mare avantaj - este o modalitate ieftină de a produce milioane din aceleași piese de plastic. Tehnologia actuală de turnare prin injecție folosește un șurub gigant pentru a forța plasticul într-o matriță la presiune ridicată, un proces inventat în 1946. Comparativ cu imprimarea 3D, turnarea prin injecție este antică!

Matrițele de injecție sunt extrem de eficiente pentru a produce o mulțime de același lucru la un cost pe unitate foarte mic. Dar matrițele în sine sunt șocant de scumpe. O matriță concepută pentru a produce milioane de produse poate ajunge la 100.000 USD! Acest cost ridicat se datorează în mare parte faptului că plasticul este injectat la o presiune atât de mare, care este extrem de dură pentru o matriță.

Pentru a rezista acestor condiții, matrițele sunt fabricate folosind metale dure. Cu cât sunt necesare mai multe injecții, cu atât este mai dur metalul necesar și cu atât costul este mai mare.

De exemplu, puteți utiliza matrițe din aluminiu pentru a face câteva mii de unități. Aluminiul este moale, deci se degradează foarte repede. Cu toate acestea, deoarece este mai moale, este, de asemenea, mai ușor de transformat într-o matriță, deci costul este mai mic - doar 1-2k USD pentru o matriță simplă.

Pe măsură ce volumul dorit pentru matriță crește, crește și duritatea metalică necesară și, prin urmare, costul. Termenul de obținere pentru a produce o matriță crește și cu metalele dure, cum ar fi oțelul. Producătorul de matrițe are nevoie de mult mai mult timp pentru a tăia (numită prelucrare) o matriță din oțel, decât una din aluminiu mai moale.

Puteți crește în cele din urmă viteza de producție utilizând matrițe cu cavitate multiplă.

Acestea vă permit să produceți mai multe copii ale piesei dvs. cu o singură injecție de plastic.

Dar nu săriți în matrițe cu mai multe cavități până când nu ați modificat modificările la matrițele inițiale. Este înțelept să rulați cel puțin câteva mii de unități înainte de a trece la matrițe cu mai multe cavități.

Concluzie

Acest articol vă oferă o prezentare generală de bază a procesului de dezvoltare a unui nou produs hardware electronic, indiferent de nivelul dvs. tehnic. Acest proces include selectarea celei mai bune strategii de dezvoltare și dezvoltarea dispozitivelor electronice și a carcasei pentru produsul dvs.

Despre autor

John Teel este președintele Predictable Designs, o companie care ajută antreprenorii, startup-urile, producătorii, inventatorii și companiile mici să aducă noi produse electronice pe piață. John a fost anterior inginer de design senior pentru Texas Instruments, unde a creat modele electronice utilizate acum în milioane de produse (inclusiv unele de la Apple). De asemenea, este un antreprenor de succes care și-a dezvoltat propriul produs, l-a fabricat în Asia și a vândut-o în sute de puncte de vânzare cu amănuntul din mai multe țări. Descărcați foaia gratuită de cheat: 15 pași pentru a dezvolta noul dvs. produs electronic.