Крайно ръководство - как да разработите нов електронен хардуерен продукт

Значи искате да разработите нов електронен хардуерен продукт? Позволете ми да започна с добрите новини - възможно е. Можете да разработите хардуерен продукт, независимо от вашето техническо ниво и не е задължително да сте инженер, за да успеете (въпреки че със сигурност помага).

Независимо дали сте предприемач, стартиращ производител, производител, изобретател или малък бизнес, това ръководство ще ви помогне да разберете процеса на разработване на новия продукт.

Няма да те лъжа обаче. Това е невероятно дълъг, труден път за пускане на нов хардуерен продукт. Въпреки че хардуерът е известен с това, че е труден, сега също е по-лесно от всякога за отделни хора и малки екипи да разработват нови хардуерни продукти.

Ако обаче търсите лесен, бърз начин за печелене на пари, предлагам ви да спрете да четете още сега, защото пускането на нов хардуерен продукт на пазара далеч не е лесно или бързо.

В това ръководство първо ще обсъдя стратегиите за разработване на продукти както за технически създатели, така и за нетехнически предприемачи, желаещи да създадат нов електронен хардуерен продукт. След това ще преминем към разработването на електроника, последвано от разработването на пластмасовия корпус.

Част 1 - Стратегии за разработване на продукти

По същество има пет възможности за предприемачи и стартиращи фирми да разработят нов хардуерен продукт. Много пъти обаче най-добрата цялостна стратегия е комбинация от тези пет стратегии за развитие.

1) Разработете продукта сами

Това рядко е жизнеспособна стратегия напълно сама по себе си. Много малко хора имат всички умения, необходими, за да разработят напълно готов за пазара електронен продукт напълно самостоятелно.

Дори да сте случайно инженер, експерт ли сте по електронен дизайн, програмиране, 3D моделиране, шприцоване и производство? Вероятно не. Също така повечето от тези специалитети са съставени от множество под-специалитети.

Като се има предвид това, ако имате необходимите умения, колкото по-далеч предприемете разработката на продукта си, толкова повече пари ще спестите и толкова по-добре ще бъдете в дългосрочен план.

Например представих на пазара собствения си хардуерен продукт преди около 6 години. Продуктът беше по-сложен механично, отколкото електрически. Аз съм електронен инженер по образование, а не машинен инженер, така че първоначално наех няколко инженери на свободна практика.

Обаче бързо се разочаровах от това колко бавно напредват нещата. В крайна сметка мислех за продукта си почти на всеки буден час! Бях обсебен от това да развия продукта си и да изляза на пазара възможно най-бързо. Но инженерите, които наех, го жонглираха с много други проекти и не обръщаха на проекта ми вниманието, което смятах, че заслужава.

Затова реших да науча всичко необходимо, за да направя сам механичния дизайн. Никой не беше по-мотивиран от мен самия да разработя продукта си и да го пусна на пазара. В крайна сметка успях да завърша механичния дизайн много по-бързо (и за много по-малко пари).

Моралът на историята е да направите толкова много от развитието, колкото позволяват вашите умения, но също така не отвеждайте това твърде далеч. Ако вашите експертни умения ви карат да разработите по-малко от оптимален продукт, това е голяма грешка. Също така, всички нови умения, които трябва да научите, ще отнемат време и това в крайна сметка може да удължи времето за пускане на пазара. Винаги привличайте експерти, за да попълните всички пропуски във вашия опит.

Някои от любимите ми уебсайтове за изучаване на развитието на електрониката са Hackster.io, Build Electronic Circuits, Bald Engineer, Adafruit, Sparkfun, Make Magazine и All About Circuits. Не забравяйте да разгледате канала на YouTube, наречен AddOhms, който има някои абсолютно отлични уводни видеоклипове за обучение по електроника.

2) Привеждане на технически съосновател (и)

Ако сте нетехнически основател, тогава определено би било разумно да привлечете технически съосновател. Един от основателите на вашия стартиращ екип трябва поне да разбере достатъчно за разработването на продукти, за да управлява процеса.

Ако планирате да търсите външно финансиране от професионални инвеститори, тогава определено се нуждаете от екип от основатели. Професионалните стартиращи инвеститори знаят, че екип от основатели е много по-вероятно да успее, отколкото самостоятелен основател.

Идеалният екип на съоснователи за повечето хардуерни стартирания е хардуерен инженер, програмист и маркетинг.

Привличането на съоснователи може да звучи като идеалното решение на вашите проблеми, но има и някои сериозни недостатъци. На първо място, намирането на съоснователи е трудно и вероятно ще отнеме изключително много време. Това е ценно време, което не се отделя за разработване на вашия продукт.

Намирането на съоснователи не е нещо, с което трябва да бързате и трябва да отделите време, за да намерите правилното съвпадение. Те не само трябва да направят комплимент за вашите умения, но и наистина трябва да ги харесате лично. По същество ще бъдете женени за тях поне няколко години, така че бъдете сигурни, че се разбирате добре.

Основният недостатък на привличането на съоснователи е, че те намаляват собствения ви капитал в компанията. Всички основатели на компания наистина трябва да имат равен собствен капитал във фирмата. Така че, ако в момента отивате самостоятелно, бъдете готови да дадете на всеки съосновател половината от вашата компания.

3) Аутсорсинг на инженери на свободна практика

Един от най-добрите начини за запълване на пропуските в техническите възможности на вашите екипи е чрез възлагане на външни изпълнители на инженери на свободна практика.

Само имайте предвид, че за повечето продукти ще са необходими множество инженери от различни специалности, така че ще трябва сами да управлявате различните инженери. В крайна сметка някой от екипа-основател ще трябва да служи като ръководител на проекта.

Уверете се, че сте намерили електроинженер, който има опит в проектирането на типа електроника, изискван от вашия продукт. Електротехниката е огромна област на изследване и много инженери нямат опит с проектирането на вериги.

За 3D дизайнера се уверете, че сте намерили някой, който има опит с технологията за леене под налягане, в противен случай вероятно ще се окажете с продукт, който може да бъде прототипиран, но не масово произведен.

4) Аутсорсинг на фирма за развитие

Най-известните фирми за дизайн на продукти като Frog, IDEO, Fuse Project и др. Могат да генерират фантастични дизайни на продукти, но те са безумно скъпи.

Стартъпите трябва да избягват скъпи дизайнерски фирми на всяка цена. Най-добрите дизайнерски фирми могат да наложат $ 500 000 +, за да разработят напълно новия ви продукт. Дори ако можете да си позволите да наемете скъпа фирма за разработка на продукти, не го правете. Не само, че никога няма да възстановите тези пари, но и не искате да допускате грешката да създадете хардуерно стартиране, което не е силно ангажирано с действителното разработване на продукта.

5) Партнирайте с производител

Един от начините за преследване е партньорството с чуждестранен производител, който вече произвежда продукти, подобни на вашия продукт.

Големите производители ще имат свои отдели за инженеринг и разработка, които да работят върху собствените си продукти. Ако успеете да намерите производител, който вече прави нещо подобно на вашия собствен продукт, той може да е в състояние да направи всичко за вас - разработка, инженеринг, прототипиране, производство и производство на плесени.

Тази стратегия може да намали предварително разходите ви за разработка. Производителите обаче ще амортизират тези разходи, което означава добавяне на допълнителни разходи за продукт за първите производствени серии. Това по същество работи като безлихвен заем, което ви позволява бавно да изплащате разходите за разработка на производителя.

Звучи страхотно и лесно, така че какъв е уловът? Основният риск, който трябва да вземете предвид при тази стратегия, е, че поставяте всичко, свързано с вашия продукт, в една компания.

Те със сигурност ще искат ексклузивно производствено споразумение, поне докато разходите им бъдат възстановени. Това означава, че не можете да мигрирате към по-евтина производствена опция, когато обемът на производството ви се увеличи.

Също така имайте предвид, че много производители може да искат част или всички от интелектуалните права върху вашия продукт.

Част 2 - Развитие на електрониката

Разработката на електроника за вашия продукт може да бъде разделена на седем стъпки: предварителен производствен дизайн, схематична диаграма, оформление на печатни платки, окончателна спецификация, прототип, тест и програма и накрая сертифициране.

Стъпка 1 - Създаване на предварителен производствен проект

Когато разработвате нов електронен хардуерен продукт, първо трябва да започнете с предварителен производствен дизайн . Това не трябва да се бърка с прототип на доказателство за концепция (POC).

Прототипът на POC обикновено се изгражда с помощта на комплект за разработка като Arduino. Те понякога могат да бъдат полезни, за да докажат, че вашата продуктова концепция решава желания проблем. Но POC прототип далеч не е производствен дизайн. Рядко можете да отидете на пазара с Arduino, вграден във вашия продукт.

А предварителен дизайн на продукция се фокусира върху производствени компоненти на продукта Ви, цената марж на печалбата, производителност, функции за осъществимост развитие и технологичност.

Можете да използвате предварителен производствен проект, за да изготвите приблизителни оценки за всички разходи, от които се нуждае вашият продукт. Важно е да знаете точно разходите за разработване, прототипиране, програмиране, сертифициране, мащабиране и производство на продукта.

Предварителен производствен проект ще отговори на следните уместни въпроси. Възможно ли е продуктът ми да бъде разработен? Мога ли да си позволя да разработя този продукт? Колко време ще ми отнеме да разработя продукта си? Мога ли да произвеждам масово продукта? Мога ли да го продам с печалба?

Много предприемачи правят грешката, като прескачат стъпката на предварителното проектиране на производството и вместо това преминават направо към проектирането на схематичната схема. Правейки това, в крайна сметка може да откриете, че сте похарчили всички тези усилия и спечелените с труд пари за продукт, който не може да бъде разработен, произведен или най-важното продаден с печалба.

Стъпка 1А - Блок-схема на системата

Когато създавате предварителен производствен проект, трябва да започнете с дефиниране на блок-схема на ниво система. Тази диаграма определя всяка електронна функция и как всички функционални компоненти се свързват.

Повечето продукти изискват микроконтролер или микропроцесор с различни компоненти (дисплеи, сензори, памет и др.), Свързващи се с микроконтролера чрез различни серийни портове.

Чрез създаването на системна блокова схема можете лесно да идентифицирате вида и броя на необходимите серийни портове. Това е съществена първа стъпка за избор на правилния микроконтролер за вашия продукт.

Стъпка 1Б - Избор на производствени компоненти

След това трябва да изберете различните производствени компоненти: микрочипове, сензори, дисплеи и съединители въз основа на желаните функции и целева цена на дребно на вашия продукт. Това ще ви позволи да създадете предварителна спецификация за материали (BOM).

В САЩ Newark, Digikey, Arrow, Mouser и Future са най-популярните доставчици на електронни компоненти. Можете да закупите повечето електронни компоненти в такива (за прототипиране и първоначално тестване) или до хиляди (за производство с малък обем).

След като достигнете по-високи производствени обеми, ще спестите пари, като закупите някои компоненти директно от производителя.

Стъпка 1В - Оценете производствените разходи

Сега трябва да изчислите производствените разходи (или разходите за продадени стоки - COGS) за вашия продукт. От решаващо значение е да знаете възможно най-скоро колко ще струва производството на вашия продукт.

Трябва да знаете производствената единица на продукта, за да определите най-добрата продажна цена, цената на инвентара и най-важното колко печалба можете да реализирате.

Производствените компоненти, които сте избрали, ще имат голямо влияние върху производствените разходи.

Но за да получите точна оценка на производствените разходи, вие също трябва да включите разходите за монтаж на печатни платки, сглобяване на крайния продукт, тестване на продукти, опаковане на дребно, процент на скрап, възвръщаемост, логистика, мита и складиране.

Стъпка 2 - Проектирайте схематичната схема

Сега е време да проектирате схематичната електрическа схема въз основа на системната блок-схема, която сте създали в стъпка 1.

Схематичната диаграма показва как всеки компонент, от микрочипове до резистори, се свързва заедно. Докато системната блок-схема е фокусирана най-вече върху функционалността на продукта от по-високо ниво, схематичната диаграма е свързана с малките подробности.

Нещо толкова просто като грешно номериран щифт на компонент в схемата може да доведе до пълна липса на функционалност.

В повечето случаи ще ви е необходима отделна под-верига за всеки блок на вашата системна блокова схема. След това тези различни подсхеми ще бъдат свързани заедно, за да образуват пълната схематична схема.

Специален софтуер за проектиране на електроника се използва за създаване на схематична диаграма и за да се гарантира, че е без грешки. Препоръчвам да използвате пакет, наречен DipTrace, който е достъпен, мощен и лесен за използване.

Стъпка 3 - Дизайн на печатната платка (PCB)

След като схемата бъде завършена, сега ще проектирате печатната платка (PCB). ПХБ е физическата платка, която държи и свързва всички електронни компоненти.

Разработването на системната блок-схема и схематичната схема е имало предимно концептуален характер. Дизайнът на печатни платки обаче е много реален свят.

Печатната платка е проектирана в същия софтуер, който е създал схематичната диаграма. Софтуерът ще разполага с различни инструменти за проверка, за да се гарантира, че оформлението на печатната платка отговаря на правилата за проектиране на използвания процес на печатни платки и че печатната платка съответства на схемата.

Като цяло, колкото по-малък е продуктът и колкото по-плътно са опаковани компонентите, толкова по-дълго ще отнеме създаването на печатната платка. Ако вашият продукт насочва големи количества енергия или предлага безжична свързаност, тогава оформлението на печатни платки е още по-критично и отнема много време.

За повечето проекти на печатни платки най-важните части са маршрутизацията на захранването, високоскоростните сигнали (кристални часовници, адреси / линии за данни и др.) И всякакви безжични вериги.

Стъпка 4 - Генериране на окончателния технически документ (BOM)

Въпреки че вече трябваше да създадете предварителна спецификация като част от вашия предварителен производствен дизайн, сега е време за пълната производствена спецификация.

Основната разлика между двете е многобройните евтини компоненти като резистори и кондензатори. Тези компоненти обикновено струват само една стотинка или две, така че не ги изброявам отделно в предварителната спецификация.

Но за реално производство на печатни платки ви е необходима пълна спецификация с всеки изброен компонент. Тази спецификация обикновено се създава автоматично от софтуера за схематично проектиране. В спецификацията са изброени номерата на частите, количествата и всички спецификации на компонентите.

Стъпка 5 - Поръчайте прототипите на печатни платки

Създаването на електронни прототипи е процес от две стъпки. Първата стъпка произвежда голите печатни платки. Вашият софтуер за проектиране на вериги ще ви позволи да изведете оформлението на печатни платки във формат, наречен Gerber, с по един файл за всеки слой на печатни платки.

Тези Gerber файлове могат да бъдат изпратени до магазин за прототипи за малки обеми. Същите файлове могат да бъдат предоставени и на по-голям производител за производство с голям обем.

Втората стъпка е прикачването на всички електронни компоненти към платката. От вашия софтуер за проектиране ще можете да изведете файл, който показва точните координати на всеки компонент, поставен на дъската. Това позволява на монтажния цех да автоматизира напълно запояването на всеки компонент на вашата печатна платка.

Най-евтиният ви вариант ще бъде да произвеждате своите прототипи на печатни платки в Китай. Въпреки че обикновено е най-добре, ако можете да направите прототипите си по-близо до дома, за да намалите забавянето на доставката, за много предприемачи е по-важно да минимизират разходите.

За производството на вашите прототипни платки в Китай горещо препоръчвам Seeed Studio. Те предлагат фантастични цени за количества от 5 до 8 000 дъски. Те също така предлагат услуги за 3D печат, което ги прави на едно гише. Други китайски производители на прототипи на печатни платки с добра репутация включват печатни платки Gold Phoenix и Bittele Electronics.

В САЩ препоръчвам Sunstone Circuits, Screaming Circuits и San Francisco Circuits, които съм използвал широко за прототипиране на собствените си дизайни. Отнема 1-2 седмици за сглобяване на дъски, освен ако не плащате за бърза услуга, която рядко препоръчвам.

Стъпка 6 - Оценяване, програмиране, отстраняване на грешки и повторение

Сега е време да оценим прототипа на електрониката. Имайте предвид, че първият ви прототип рядко ще работи перфектно. Най-вероятно ще преминете през няколко итерации, преди да финализирате дизайна. Това е моментът, в който ще идентифицирате, отстранявате грешки и отстранявате всички проблеми с вашия прототип.

Това може да бъде труден етап за прогнозиране както по отношение на разходите, така и по отношение на времето. Всички грешки, които откриете, разбира се са неочаквани, така че отнема време, за да разберете източника на грешката и как най-добре да я поправите.

Оценката и тестването обикновено се извършват паралелно с програмирането на микроконтролера. Преди да започнете да програмирате, ще искате да направите поне някои основни тестове, за да сте сигурни, че дъската няма големи проблеми.

Почти всички съвременни електронни продукти включват микрочип, наречен Microcontroller Unit (MCU), който действа като „мозък“ на продукта. Микроконтролерът е много подобен на микропроцесор, открит в компютър или смартфон.

Микропроцесорът превъзхожда бързото преместване на големи количества данни, докато микроконтролерът превъзхожда взаимодействието и управлението на устройства като превключватели, сензори, дисплеи, двигатели и др. Микроконтролерът е почти опростен микропроцесор.

Микроконтролерът трябва да бъде програмиран да изпълнява желаната функционалност.

Микроконтролерите са почти винаги програмирани на често използвания компютърен език, наречен „C“. Програмата, наречена фърмуер, се съхранява в постоянна, но препрограмируема памет, обикновено вътрешна в чипа на микроконтролера.

Стъпка 7 - Сертифицирайте продукта си

Всички продадени електронни продукти трябва да имат различни видове сертификация. Изискваните сертификати варират в зависимост от държавата, в която ще се продава продуктът. Ще покрием сертификатите, изисквани в САЩ, Канада и Европейския съюз.

FCC (Федерална комисия по комуникациите)

Сертифицирането на FCC е необходимо за всички електронни продукти, продавани в САЩ. Всички електронни продукти излъчват известно количество електромагнитно излъчване (т.е. радиовълни), така че FCC иска да се увери, че продуктите не пречат на безжичната комуникация.

Има две категории сертифициране на FCC. Кой тип е необходим за вашия продукт, зависи от това дали вашият продукт разполага с възможности за безжична комуникация като Bluetooth, WiFi, ZigBee или други безжични протоколи.

FCC класифицира продуктите с безжична комуникационна функционалност като преднамерени радиатори . Продуктите, които не излъчват умишлено радиовълни, се класифицират като неволни радиатори . Умишленото сертифициране на радиатора ще ви струва приблизително 10 пъти повече от неволното сертифициране на радиатора.

Помислете първоначално да използвате електронни модули за някоя от безжичните функции на вашия продукт. Това ви позволява да се справите само с неволно сертифициране на радиатора, което ще ви спести поне $ 10 000.

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

Сертифицирането по UL или CSA е необходимо за всички електрически продукти, продавани в САЩ или Канада, които се включват в електрически контакт.

Продуктите само за батерии, които не се включват в електрически контакт, не изискват сертификат UL / CSA. Повечето големи търговци на дребно и / или компании за застраховка на отговорност за продукти обаче ще изискват продуктът ви да е сертифициран по UL или CSA.

CE (Conformité Européene)

Сертифицирането по СЕ е необходимо за повечето електронни продукти, продавани в Европейския съюз (ЕС). Той е подобен на FCC и UL сертификатите, изисквани в САЩ.

RoHS

RoHS сертификатът гарантира, че даден продукт е без олово. RoHS сертифицирането се изисква за електрически продукти, продавани в Европейския съюз (ЕС) или щата Калифорния. Тъй като икономиката на Калифорния е толкова значителна, по-голямата част от продуктите, продавани в САЩ, са RoHS сертифицирани.

Сертификати за литиева батерия (UL1642, IEC61233 и UN38.3)

Акумулаторните литиево-йонни / полимерни батерии имат някои сериозни опасения за безопасността. При късо съединение или презареждане те дори могат да избухнат в пламък.

Помните ли двойното изземване на Samsung Galaxy Note 7 заради този проблем? Или историите за разни пламъци на различни ховърбордове?

Поради тези съображения за безопасност акумулаторните литиеви батерии трябва да бъдат сертифицирани. За повечето продукти препоръчвам първоначално да се използват готови батерии, които вече имат тези сертификати. Това обаче ще ограничи избора ви и повечето литиеви батерии не са сертифицирани.

Това се дължи преди всичко на факта, че повечето хардуерни компании избират да имат батерия по поръчка, проектирана да се възползва от цялото пространство, налично в продукта. Поради тази причина повечето производители на батерии не се притесняват да сертифицират своите готови батерии.

Част 3 - Разработване на приложението

Сега ще разгледаме разработването и прототипирането на всякакви пластмасови парчета по поръчка. За повечето продукти това включва поне заграждението, което държи всичко заедно.

Разработването на пластмасови или метални парчета по поръчка ще изисква експерт по 3D моделиране или още по-добре индустриален дизайнер.

Ако външният вид и ергономичността са от решаващо значение за вашия продукт, тогава ще искате да наемете индустриален дизайнер. Например индустриалните дизайнери са инженерите, които правят преносимите устройства като iPhone да изглеждат толкова готини и елегантни.

Ако външният вид не е от решаващо значение за вашия продукт, вероятно можете да се справите с наемането на 3D моделатор и те обикновено са значително по-евтини от промишления дизайнер.

Стъпка 1 - Създаване на 3D модел

Първата стъпка в развитието на екстериора на вашия продукт е създаването на 3D компютър

модел. Двата големи софтуерни пакета, използвани за създаване на 3D модели, са Solidworks и PTC Creo (по-рано наричани Pro / Engineer).

Въпреки това Autodesk вече предлага облачен инструмент за 3D моделиране, който е напълно безплатен за студенти, любители и стартиращи компании. Нарича се Fusion 360. Ако искате да направите свое собствено 3D моделиране и не сте обвързани нито с Solidworks, нито с PTC Creo, тогава определено помислете за Fusion 360.

След като вашият дизайнер за индустриално или 3D моделиране завърши 3D модела, можете да го превърнете във физически прототипи. 3D моделът може да се използва и за маркетингови цели, особено преди да имате на разположение функционални прототипи.

Ако планирате да използвате вашия 3D модел за маркетингови цели, ще искате да имате създадена фотореалистична версия на модела. И Solidworks, и PTC Creo имат налични фотореалистични модули.

Можете също така да получите реалистична, 3D анимация на вашия продукт. Имайте предвид, че може да се наложи да наемете отделен дизайнер, който е специализиран в анимацията и прави 3D моделите да изглеждат реалистични.

Най-големият риск при разработването на 3D модела за вашето заграждение е, че в крайна сметка имате дизайн, който може да бъде прототипиран, но не произведен в обем.

В крайна сметка вашето заграждение ще бъде произведено по метод, наречен шприцоване под високо налягане (вижте стъпка 4 по-долу за повече подробности).

Разработването на част за производство с помощта на шприцоване може да бъде доста сложно с много правила, които да се следват. От друга страна, почти всичко може да бъде прототипирано чрез 3D печат.

Така че не забравяйте да наемете само някой, който напълно разбира всички сложности и изисквания към дизайна за шприцоване.

Стъпка 2 - Поръчайте прототипи на калъфи (или купете 3D принтер)

Пластмасовите прототипи се изграждат, използвайки или адитивен процес (най-често срещан), или изваждащ процес. Процес на добавка, като 3D печат, създава прототипа чрез подреждане на тънки слоеве пластмаса, за да създаде крайния продукт.

Адитивните процеси са най-често срещаните поради способността им да създават почти всичко, което можете да си представите.

Един изваждащ процес, като CNC обработка, вместо това отнема блок от твърда производствена пластмаса и издълбава крайния продукт.

Предимството на изваждащите процеси е, че можете да използвате пластмасова смола, която точно отговаря на крайната производствена пластмаса, която ще използвате. Това е важно за някои продукти, но за повечето продукти това не е от съществено значение.

При адитивните процеси се използва специална смола за прототипиране, която може да има различно усещане от производствената пластмаса. Смолите, използвани в процесите на добавки, са се подобрили значително, но все още не съответстват на производствените пластмаси, използвани при шприцоване.

Вече споменах това, но заслужава да бъде подчертано отново. Имайте предвид, че процесите на прототипиране (адитивни и субтрактивни) са напълно различни от технологията, използвана за производство (шприцоване). Трябва да избягвате създаването на прототипи (особено с адитивно прототипиране), които е невъзможно да се произведат.

В началото не е задължително да накарате прототипа да следва всички правила за шприцоване, но трябва да ги имате предвид, за да може вашият дизайн да бъде по-лесно прехвърлен на шприцване.

Много компании могат да вземат вашия 3D модел и да го превърнат във физически прототип. Proto Labs е компанията, която аз лично препоръчвам. Те предлагат както добавяне, така и изваждане на прототипи, както и леене под налягане с малък обем.

Можете също така да помислите за закупуване на собствен 3D принтер, особено ако смятате, че ще ви трябват няколко итерации, за да направите продукта си правилен. 3D принтерите могат да бъдат закупени сега само за няколкостотин долара, което ви позволява да създадете толкова прототипи, колкото желаете.

Истинското предимство на собствения ви 3D принтер е, че ви позволява да повторите своя прототип почти веднага, като по този начин намалявате времето си за пускане на пазара.

Стъпка 3 - Оценете прототипите на приложенията

Сега е време да оцените прототипите на загражденията и да промените 3D модела, ако е необходимо. Почти винаги ще са необходими няколко повторения на прототипа, за да се получи точно дизайнът на заграждението.

Въпреки че 3D компютърните модели ви позволяват да визуализирате заграждението, нищо не се сравнява с това да държите истински прототип в ръката си. Почти със сигурност ще има както функционални, така и козметични промени, които ще искате да направите, след като имате първия си истински прототип. Планирайте да имате нужда от множество прототипи, за да получите всичко правилно.

Разработването на пластмаса за новия ви продукт не е непременно лесно или евтино, особено ако естетиката е от решаващо значение за вашия продукт. Истинските усложнения и разходи обаче възникват при преминаване от етапа на прототипа към пълно производство.

Стъпка 4 - Преход към шприцоване

Въпреки че електрониката е може би най-сложната и скъпа част от вашия продукт за разработване, пластмасата ще бъде най-скъпата за производство. Настройването на производството на вашите пластмасови части с помощта на шприцоване е изключително скъпо.

Повечето пластмасови изделия, продавани днес, се произвеждат с помощта на наистина стара производствена техника, наречена шприцоване. За вас е много важно да разберете този процес.

Започвате със стоманена форма, която представлява две парчета стомана, държани заедно с високо налягане. Формата има издълбана кухина във формата на желания продукт. След това в матрицата се инжектира гореща разтопена пластмаса.

Технологията за леене под налягане има едно голямо предимство - това е евтин начин да се направят милиони същите пластмасови парчета. Съвременната технология за леене под налягане използва гигантски винт, за да принуди пластмасата да се излее под високо налягане, процес, изобретен през 1946 г. В сравнение с 3D принтирането, шприцоването е много древно!

Инжекционните форми са изключително ефективни при правенето на много едно и също нещо при наистина ниска цена на единица. Но самите форми са шокиращо скъпи. Формата, предназначена за направата на милиони продукти, може да достигне 100 000 долара! Тази висока цена е най-вече защото пластмасата се впръсква при толкова високо налягане, което е изключително жилаво върху матрицата.

За да издържат на тези условия, формите се правят с помощта на твърди метали. Колкото повече инжекции са необходими, толкова по-твърд е металът и по-високи разходи.

Например можете да използвате алуминиеви форми, за да направите няколко хиляди единици. Алуминият е мек, така че се разгражда много бързо. Тъй като обаче е по-мек, също е по-лесно да се направи калъп, така че цената е по-ниска - само $ 1-2k за обикновена форма.

С увеличаването на предвидения обем на матрицата се увеличава и необходимата твърдост на метала и по този начин разходите. Времето за производство на калъп също се увеличава с твърди метали като стомана. Производителят на плесени отнема много повече време, за да издълбае (наречена обработка) стоманена форма, отколкото по-мека алуминиева.

В крайна сметка можете да увеличите скоростта на производство, като използвате множество форми за кухини.

Те ви позволяват да създадете множество копия на вашата част с едно инжектиране на пластмаса.

Но не скачайте в множество форми за кухини, докато не сте преработили каквито и да е модификации на първоначалните си форми. Разумно е да пуснете поне няколко хиляди единици, преди да надстроите до множество форми за кухина.

Заключение

Тази статия ви е дала основен преглед на процеса на разработване на нов електронен хардуерен продукт, независимо от вашето техническо ниво. Този процес включва избор на най-добрата стратегия за развитие и разработване на електроника и заграждение за вашия продукт.

за автора

Джон Тийл е президент на Predictable Designs, компания, която помага на предприемачи, стартиращи фирми, производители, изобретатели и малки компании да предлагат нови електронни продукти на пазара. Джон е бивш старши инженер в Texas Instruments, където създава електронни дизайни, използвани в милиони продукти (включително някои от Apple). Той също така е успешен предприемач, който разработи свой собствен продукт, произведен в Азия и продаван в стотици търговски обекти в множество страни. Изтеглете безплатния му мамят: 15 стъпки за разработване на вашия нов електронен продукт.