Ultimate guide - hvordan man udvikler et nyt elektronisk hardwareprodukt

Så du vil udvikle et nyt elektronisk hardwareprodukt? Lad mig starte med de gode nyheder - det er muligt. Du kan udvikle et hardwareprodukt uanset dit tekniske niveau, og du behøver ikke nødvendigvis være ingeniør for at få succes (selvom det helt sikkert hjælper).

Uanset om du er iværksætter, opstart, producent, opfinder eller lille virksomhed, hjælper denne guide dig med at forstå den nye produktudviklingsproces.

Jeg lyver dog ikke for dig. Det er en utrolig lang, vanskelig rejse at lancere et nyt hardwareprodukt. Selvom hardware er kendt for at være hårdt, er det også nemmere nu end nogensinde for enkeltpersoner og små hold at udvikle nye hardwareprodukter.

Men hvis du leder efter en nem, hurtig måde at tjene penge på, så foreslår jeg, at du holder op med at læse lige nu, fordi det er langt fra let eller hurtigt at bringe et nyt hardwareprodukt på markedet.

I denne guide vil jeg først diskutere produktudviklingsstrategier for både tekniske skabere og ikke-tekniske iværksættere, der ønsker at oprette et nyt elektronisk hardwareprodukt. Derefter fortsætter vi med at udvikle elektronikken efterfulgt af udviklingen af ​​plastkabinettet.

Del 1 - Produktudviklingsstrategier

Der er i det væsentlige fem muligheder for iværksættere og startups til at udvikle et nyt hardwareprodukt. Imidlertid er den bedste overordnede strategi mange gange en kombination af disse fem udviklingsstrategier.

1) Udvikl produktet selv

Dette er sjældent en levedygtig strategi i sig selv. Meget få mennesker har alle de nødvendige færdigheder til at udvikle et markedsklar elektronisk produkt helt alene.

Selvom du tilfældigvis er ingeniør, er du ekspert inden for elektronikdesign, programmering, 3D-modellering, sprøjtestøbning og fremstilling? Sikkert ikke. Også de fleste af disse specialiteter består af adskillige sub-specialiteter.

Når det er sagt, hvis du har de nødvendige færdigheder, jo længere du selv tager udviklingen af ​​dit produkt, jo flere penge sparer du, og jo bedre har du det i det lange løb.

For eksempel bragte jeg mit eget hardwareprodukt på markedet for omkring 6 år siden. Produktet var mere komplekst mekanisk end det var elektrisk. Jeg er elektronikingeniør med uddannelse og ikke maskiningeniør, så jeg hyrede oprindeligt et par freelance mekaniske ingeniører.

Imidlertid blev jeg hurtigt frustreret over, hvor langsomme ting der gik. Når alt kommer til alt tænkte jeg på mit produkt næsten hver vågne time! Jeg var besat af at få mit produkt udviklet og på markedet så hurtigt som muligt. Men de ingeniører, jeg hyrede, jonglerede det med mange andre projekter og gav ikke mit projekt den opmærksomhed, som jeg følte det fortjente.

Så jeg besluttede at lære alt, hvad der var nødvendigt for at udføre det mekaniske design selv. Ingen var mere motiverede end mig selv til at få mit produkt udviklet og på markedet. I sidste ende var jeg i stand til at fuldføre det mekaniske design meget hurtigere (og for meget mindre penge).

Historiens moral er at gøre så meget af udviklingen som dine færdigheder tillader, men tag det heller ikke for langt. Hvis dine underekspertfærdigheder får dig til at udvikle et mindre end optimalt produkt, er det en stor fejltagelse. Også nye færdigheder, du skal lære, vil tage tid, og det kan i sidste ende forlænge tiden til markedet. Indsend altid eksperter for at udfylde eventuelle huller i din ekspertise.

Nogle af mine yndlingswebsteder til at lære om elektronikudvikling er Hackster.io, Build Electronic Circuits, Bald Engineer, Adafruit, Sparkfun, Make Magazine og All About Circuits. Sørg for at tjekke YouTube-kanalen kaldet AddOhms, som har nogle helt fremragende introduktionsvideoer til læring af elektronik.

2) Få teknisk medstifter (e) med

Hvis du er en ikke-teknisk grundlægger, ville du helt sikkert være klog at få en teknisk medstifter. En af grundlæggerne i dit startteam skal i det mindste forstå nok om produktudvikling til at styre processen.

Hvis du planlægger at til sidst søge ekstern finansiering fra professionelle investorer, så har du absolut brug for et team af stiftere. Professionelle startup-investorer ved, at et team af stiftere er meget mere tilbøjelige til at få succes end en solo-grundlægger.

Det ideelle medstifterhold til de fleste hardware-startups er en hardwareingeniør, en programmør og en marketingmedarbejder.

At medbringe medstiftere lyder måske som den perfekte løsning på dine problemer, men der er også nogle alvorlige ulemper. Først og fremmest er det vanskeligt at finde medstiftere og vil sandsynligvis tage enorm tid. Det er værdifuld tid, der ikke bruges på at udvikle dit produkt.

At finde medstiftere er ikke noget, du skal skynde dig, og du skal tage dig tid til at finde det rigtige match. Ikke alene har de brug for at komplimentere dine færdigheder, men du skal også virkelig kunne lide dem personligt. Du vil i det væsentlige blive gift med dem i mindst et par år, så sørg for at du kommer godt overens.

Den største ulempe ved at få medstiftere er, at de reducerer din egenkapital i virksomheden. Alle grundlæggere af en virksomhed skal virkelig have lige egenkapital i virksomheden. Så hvis du går solo lige nu, skal du være parat til at give enhver medstifter halvdelen af ​​din virksomhed.

3) Outsource til freelance ingeniører

En af de bedste måder at udfylde huller i dine teams tekniske evner er ved at outsource til freelance ingeniører.

Bare husk, at de fleste produkter kræver flere ingeniører med forskellige specialiteter, så du bliver nødt til selv at styre de forskellige ingeniører. I sidste ende skal en person i stifterteamet fungere som projektleder.

Sørg for at finde en elektriker, der har erfaring med at designe den type elektronik, der kræves af dit produkt. Elektroteknik er et stort felt af studier, og mange ingeniører mangler nogen erfaring med kredsløbsdesign.

For 3D-designeren skal du sørge for at finde nogen, der har erfaring med sprøjtestøbningsteknologi, ellers vil du sandsynligvis ende med et produkt, der kan prototypes, men ikke masseproduceres.

4) Outsource til et udviklingsfirma

De bedst kendte produktdesignfirmaer som Frog, IDEO, Fuse Project osv. Kan generere fantastiske produktdesign, men de er sindssygt dyre.

Startups bør for enhver pris undgå dyre designfirmaer. Topdesignfirmaer kan opkræve $ 500k + for fuldt ud at udvikle dit nye produkt. Selvom du har råd til at ansætte et dyrt produktudviklingsfirma, skal du ikke gøre det. Ikke kun er det sandsynligt, at du aldrig kommer til at genoprette disse penge, du vil heller ikke begå den fejl at grundlægge en hardwarestart, der ikke er stærkt involveret i den faktiske produktudvikling.

5) Partner med en producent

En måde at forfølge er at samarbejde med en oversøisk producent, der allerede fremstiller produkter, der ligner dit produkt.

Store producenter vil have deres egne ingeniør- og udviklingsafdelinger til at arbejde på deres egne produkter. Hvis du kan finde en producent, der allerede fremstiller noget, der ligner dit eget produkt, kan de muligvis gøre alt for dig - udvikling, teknik, prototyping, skimmelproduktion og fremstilling.

Denne strategi kan sænke dine forhåndsudviklingsomkostninger. Producenter vil imidlertid afskrive disse omkostninger, hvilket betyder at tilføje en ekstra omkostning pr. Produkt til de første produktionskørsler. Dette fungerer i det væsentlige som et rentefrit lån, så du langsomt kan betale dine udviklingsomkostninger tilbage til producenten.

Lyder godt og let, så hvad er fangsten? Den største risiko at overveje med denne strategi er, at du lægger alt, der er relateret til dit produkt, i en enkelt virksomhed.

De vil helt sikkert have en eksklusiv produktionsaftale, i det mindste indtil deres omkostninger er blevet inddrevet. Dette betyder, at du ikke kan migrere til en billigere produktionsmulighed, når din produktionsvolumen øges.

Vær også opmærksom på, at mange producenter muligvis vil have en del af eller intellektuelle rettigheder til dit produkt.

Del 2 - Udvikle elektronikken

Udviklingen af ​​elektronikken til dit produkt kan opdeles i syv trin: foreløbigt produktionsdesign, skematisk diagram, printkortlayout, endelig stykliste, prototype, test og program og endelig certificering.

Trin 1 - Opret et foreløbigt produktionsdesign

Når du udvikler et nyt elektronisk hardwareprodukt, skal du først starte med et foreløbigt produktionsdesign . Dette må ikke forveksles med en Proof-of-Concept (POC) prototype.

En POC-prototype er normalt bygget ved hjælp af et udviklingssæt som en Arduino. De kan nogle gange være nyttige for at bevise, at dit produktkoncept løser det ønskede problem. Men en POC-prototype er langt fra et produktionsdesign. Sjældent kan du gå på markedet med en Arduino indlejret i dit produkt.

Et foreløbigt produktionsdesign fokuserer på dit produkts produktionskomponenter, omkostninger, fortjenstmargen, ydeevne, funktioner, udviklingsmulighed og fremstillbarhed.

Du kan bruge et foreløbigt produktionsdesign til at producere estimater for hver pris, dit produkt har brug for. Det er vigtigt nøjagtigt at kende omkostningerne til at udvikle, prototype, programmere, certificere, skalere og fremstille produktet.

Et foreløbigt produktionsdesign vil besvare følgende relevante spørgsmål. Er mit produkt muligt at udvikle? Har jeg råd til at udvikle dette produkt? Hvor lang tid tager det mig at udvikle mit produkt? Kan jeg masseproducere produktet? Kan jeg sælge det med fortjeneste?

Mange iværksættere begår den fejl at springe over det indledende trin i produktionsdesignet og hopper i stedet lige ind i designet af det skematiske kredsløbsdiagram. Ved at gøre det kan du til sidst opdage, at du har brugt al denne indsats og hårdt tjente penge på et produkt, der ikke kan overkommeligt udvikles, fremstilles eller vigtigst, sælges med fortjeneste.

Trin 1A - Systemblokdiagram

Når du opretter det foreløbige produktionsdesign, skal du starte med at definere blokdiagrammet på systemniveau. Dette diagram specificerer hver elektronisk funktion, og hvordan alle de funktionelle komponenter forbinder hinanden.

De fleste produkter kræver en mikrocontroller eller en mikroprocessor med forskellige komponenter (skærme, sensorer, hukommelse osv.), Der grænseflader til mikrocontrolleren via forskellige serielle porte.

Ved at oprette et systemblokdiagram kan du let identificere typen og antallet af krævede serielle porte. Dette er et vigtigt første trin til valg af den rigtige mikrokontroller til dit produkt.

Trin 1B - Valg af produktionskomponenter

Dernæst skal du vælge de forskellige produktionskomponenter: mikrochips, sensorer, skærme og stik baseret på de ønskede funktioner og målprisen for dit produkt. Dette giver dig mulighed for derefter at oprette en foreløbig stykliste.

I USA er Newark, Digikey, Arrow, Mouser og Future de mest populære leverandører af elektroniske komponenter. Du kan købe de fleste elektroniske komponenter i dem (til prototyper og indledende test) eller op til tusinder (til fremstilling af lavt volumen).

Når du når højere produktionsmængder, sparer du penge ved at købe nogle komponenter direkte fra producenten.

Trin 1C - Anslå produktionsomkostningerne

Du skal nu estimere produktionsomkostningerne (eller omkostningerne ved solgte varer - COGS) for dit produkt. Det er vigtigt at vide så hurtigt som muligt, hvor meget det koster at fremstille dit produkt.

Du skal kende dit produkts produktionsenhedsomkostninger for at bestemme den bedste salgspris, lageromkostningerne og vigtigst af hvor meget fortjeneste du kan opnå.

De produktionskomponenter, du har valgt, vil naturligvis have stor indflydelse på produktionsomkostningerne.

Men for at få et nøjagtigt produktionsomkostningsestimat skal du også inkludere omkostningerne ved PCB-samling, slutproduktmontering, produkttest, detailemballage, skrotprocent, retur, logistik, told og oplagring.

Trin 2 - Design skematisk kredsløbsdiagram

Nu er det tid til at designe det skematiske kredsløbsdiagram baseret på det systemblokdiagram, du oprettede i trin 1.

Det skematiske diagram viser, hvordan hver komponent, fra mikrochips til modstande, forbinder sammen. Mens et systemblokdiagram for det meste er fokuseret på produktfunktionalitet på højere niveau, handler et skematisk diagram om de små detaljer.

Noget så simpelt som en forkert nummereret stift på en komponent i et skematisk diagram kan forårsage en fuldstændig mangel på funktionalitet.

I de fleste tilfælde har du brug for et separat underkredsløb til hver blok i dit systemblokdiagram. Disse forskellige delkredse forbindes derefter sammen for at danne det fulde skematiske kredsløbsdiagram.

Speciel elektronikdesignsoftware bruges til at oprette det skematiske diagram og hjælpe med at sikre, at det er fri for fejl. Jeg anbefaler at bruge en pakke kaldet DipTrace, som er overkommelig, kraftfuld og nem at bruge.

Trin 3 - Design printkortet (PCB)

Når skematisk er færdig, designer du nu printkortet. Printkortet er det fysiske kort, der holder og forbinder alle de elektroniske komponenter.

Udviklingen af ​​systemblokdiagrammet og det skematiske kredsløb har for det meste været begrebsmæssig. Et PCB-design er dog meget rigtig.

Printkortet er designet i den samme software, der oprettede det skematiske diagram. Softwaren vil have forskellige verifikationsværktøjer for at sikre, at printkortlayoutet overholder designreglerne for den anvendte printkortproces, og at printkortet matcher skematisk.

Generelt gælder det, at jo mindre produktet er, og jo strammere komponenterne pakkes sammen, jo længere tid tager det at oprette printkortlayoutet. Hvis dit produkt ruter store mængder strøm eller tilbyder trådløs forbindelse, er printkortlayout endnu mere kritisk og tidskrævende.

For de fleste printkortdesign er de mest kritiske dele strømdirigering, højhastigheds signaler (krystalure, adresse / datalinjer osv.) Og eventuelle trådløse kredsløb.

Trin 4 - Generer den endelige stykliste (BOM)

Selvom du allerede skulle have oprettet en foreløbig stykliste som en del af dit foreløbige produktionsdesign, er det nu tid til den fulde stykliste for produktion.

Hovedforskellen mellem de to er de mange billige komponenter som modstande og kondensatorer. Disse komponenter koster normalt kun en krone eller to, så jeg nævner dem ikke separat i den indledende stykliste.

Men for faktisk at fremstille printkortet har du brug for en komplet stykliste med alle de anførte komponenter. Denne stykliste oprettes normalt automatisk af den skematiske designsoftware. Styklisten viser delnumre, mængder og alle komponentspecifikationer.

Trin 5 - Bestil PCB-prototyper

Oprettelse af elektroniske prototyper er en totrins proces. Det første trin producerer de bare trykte kredsløb. Din software til kredsløbsdesign giver dig mulighed for at output PCB-layoutet i et format kaldet Gerber med en fil for hvert PCB-lag.

Disse Gerber-filer kan sendes til en prototype-butik til små volumenkørsler. De samme filer kan også leveres til en større producent til produktion af store mængder.

Det andet trin er at alle de elektroniske komponenter loddes på tavlen. Fra dit designsoftware kan du output en fil, der viser de nøjagtige koordinater for hver komponent placeret på tavlen. Dette gør det muligt for samlebutikken at automatisere lodning af alle komponenter på dit printkort.

Din billigste mulighed er at producere dine PCB-prototyper i Kina. Selvom det normalt er bedst, hvis du kan gøre din prototyping tættere på hjemmet for at reducere forsinkelser i forsendelsen, er det for mange iværksættere vigtigere at minimere omkostningerne.

Til produktion af dine prototype boards i Kina anbefaler jeg stærkt Seeed Studio. De tilbyder fantastiske priser på mængder fra 5 til 8.000 brædder. De tilbyder også tjenester til 3D-udskrivning, hvilket gør dem til en one-stop-shop. Andre kinesiske PCB-prototype-producenter 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 brugt i vid udstrækning til at prototype mine egne designs. Det tager 1-2 uger at få samlet brædder, medmindre du betaler for rush-service, som jeg sjældent anbefaler.

Trin 6 - Evaluer, programmer, fejlret og gentag

Nu er det tid til at evaluere prototypen på elektronikken. Husk, at din første prototype sjældent fungerer perfekt. Du vil sandsynligvis gennemgå flere iterationer, før du færdiggør designet. Dette er når du identificerer, fejler og løser eventuelle problemer med din prototype.

Dette kan være en vanskelig fase at forudsige både med hensyn til omkostninger og tid. Eventuelle fejl, du finder, er naturligvis uventede, så det tager tid at finde ud af kilden til fejlen, og hvordan det bedst kan løses.

Evaluering og test udføres normalt parallelt med programmering af mikrocontrolleren. Før du begynder at programmere, skal du i det mindste lave nogle grundlæggende test for at sikre, at bestyrelsen ikke har store problemer.

Næsten alle moderne elektroniske produkter inkluderer en mikrochip kaldet en Microcontroller Unit (MCU), der fungerer som "hjernen" for produktet. En mikrocontroller ligner meget en mikroprocessor, der findes i en computer eller smartphone.

En mikroprocessor udmærker sig ved at flytte store datamængder hurtigt, mens en mikrocontroller udmærker sig ved grænseflader og styring af enheder som switche, sensorer, skærme, motorer osv. En mikrocontroller er stort set en forenklet mikroprocessor.

Mikrocontrolleren skal programmeres til at udføre den ønskede funktionalitet.

Mikrocontrollere er næsten altid programmeret på det almindeligt anvendte computersprog kaldet 'C'. Programmet, kaldet firmware, er gemt i permanent, men omprogrammerbar hukommelse, som regel internt i mikrocontrollerchippen.

Trin 7 - Certificer dit produkt

Alle solgte elektroniske produkter skal have forskellige typer certificering. De krævede certificeringer varierer afhængigt af hvilket land produktet vil blive solgt i. Vi dækker de krævede certificeringer i USA, Canada og EU.

FCC (Federal Communications Commission)

FCC-certificering er nødvendig for alle elektroniske produkter, der sælges i USA. Alle elektroniske produkter udsender en vis mængde elektromagnetisk stråling (dvs. radiobølger), så FCC ønsker at sikre, at produkter ikke forstyrrer trådløs kommunikation.

Der er to kategorier af FCC-certificering. Hvilken type der kræves til dit produkt, afhænger af, om dit produkt har trådløse kommunikationsfunktioner såsom Bluetooth, WiFi, ZigBee eller andre trådløse protokoller.

FCC klassificerer produkter med trådløs kommunikationsfunktionalitet som forsætlige radiatorer . Produkter, der ikke med vilje udsender radiobølger, klassificeres som utilsigtede radiatorer . Forsætlig radiatorcertificering koster dig cirka 10 gange så meget som ikke-forsætlig radiatorcertificering.

Overvej oprindeligt at bruge elektroniske moduler til et af dine produkts trådløse funktioner. Dette giver dig mulighed for at klare dig med kun ikke-forsætlig radiatorcertificering, hvilket sparer dig mindst $ 10.000.

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

UL- eller CSA-certificering er nødvendig for alle elektriske produkter, der sælges i USA eller Canada, der tilsluttes en stikkontakt.

Produkter med kun batteri, der ikke tilsluttes en stikkontakt, kræver ikke UL / CSA-certificering. De fleste større detailhandlere og / eller produktansvarsforsikringsselskaber vil dog kræve, at dit produkt er UL- eller CSA-certificeret.

CE (Conformité Européene)

CE-certificering er nødvendig for størstedelen af ​​elektroniske produkter, der sælges i Den Europæiske Union (EU). Det svarer til FCC- og UL-certificeringer, der kræves i USA.

RoHS

RoHS-certificering sikrer, at et produkt er blyfrit. RoHS-certificering er påkrævet for elektriske produkter, der sælges i Den Europæiske Union (EU) eller staten Californien. Da Californiens økonomi er så betydelig, er størstedelen af ​​produkter, der sælges i USA, RoHS-certificerede.

Lithium-battericertificeringer (UL1642, IEC61233 og UN38.3)

Genopladelige lithium-ion / polymerbatterier har nogle alvorlige sikkerhedsproblemer. Hvis de er kortsluttede eller overopladede, kan de endda bryde ud i flammer.

Kan du huske den dobbelte tilbagekaldelse på Samsung Galaxy Note 7 på grund af dette problem? Eller historierne om forskellige hoverboards, der sprænger i flammer?

På grund af disse sikkerhedsmæssige problemer skal genopladelige lithiumbatterier certificeres. For de fleste produkter anbefaler jeg oprindeligt at bruge hyldebatterier, der allerede har disse certificeringer. Dette begrænser dog dine valg, og de fleste lithiumbatterier er ikke certificeret.

Dette skyldes primært det faktum, at de fleste hardwarefirmaer vælger at have et batteri tilpasset designet til at drage fordel af al den tilgængelige plads i et produkt. Af denne grund gider de fleste batteriproducenter ikke med at få deres hyldebatterier certificeret.

Del 3 - Udvikl kabinettet

Nu dækker vi udviklingen og prototypen af ​​eventuelle brugerdefinerede plaststykker. For de fleste produkter inkluderer dette i det mindste kabinettet, der holder alt sammen.

Udvikling af specialformede plast- eller metalstykker vil kræve en 3D-modelleringsekspert eller bedre endnu en industriel designer.

Hvis udseende og ergonomi er afgørende for dit produkt, vil du gerne ansætte en industriel designer. For eksempel er industrielle designere ingeniører, der får bærbare enheder som en iPhone til at se så seje og slanke ud.

Hvis udseende ikke er kritisk for dit produkt, kan du sandsynligvis klare det med at ansætte en 3D-modeler, og de er normalt betydeligt billigere end en industriel designer.

Trin 1 - Opret 3D-model

Det første skridt i udviklingen af ​​dit produkts ydre er oprettelsen af ​​en 3D-computer

model. De to store softwarepakker, der bruges til at skabe 3D-modeller, er Solidworks og PTC Creo (tidligere kaldet Pro / Engineer).

Imidlertid tilbyder Autodesk nu et skybaseret 3D-modelleringsværktøj, der er helt gratis for studerende, hobbyister og startups. Det hedder Fusion 360. Hvis du vil lave din egen 3D-modellering, og du ikke er bundet til hverken Solidworks eller PTC Creo, så overvej bestemt Fusion 360.

Når din industrielle eller 3D-modelleringsdesigner har afsluttet 3D-modellen, kan du derefter gøre den til fysiske prototyper. 3D-modellen kan også bruges til markedsføringsformål, især inden du har funktionelle prototyper til rådighed.

Hvis du planlægger at bruge din 3D-model til marketingformål, vil du have en fotorealistisk version af modellen oprettet. Både Solidworks og PTC Creo har fotorealistiske moduler til rådighed.

Du kan også få et foto realistisk, 3D-animation af dit produkt udført. Husk, at du muligvis skal ansætte en separat designer, der specialiserer sig i animation og får 3D-modeller til at se realistiske ud.

Den største risiko, når det kommer til at udvikle 3D-modellen til din kabinet, er at du ender med et design, der kan prototypes, men ikke produceres i volumen.

I sidste ende vil din kabinet blive produceret ved en metode kaldet højtrykssprøjtestøbning (se trin 4 nedenfor for flere detaljer).

At udvikle en del til produktion ved hjælp af sprøjtestøbning kan være ret kompleks med mange regler at følge. På den anden side kan næsten alt prototypes via 3D-udskrivning.

Så sørg for kun at ansætte nogen, der fuldt ud forstår alle kompleksiteten og designkravene til sprøjtestøbning.

Trin 2 - Bestil sagsprototyper (eller køb en 3D-printer)

Plastprototyper er bygget ved hjælp af enten en additiv proces (mest almindelig) eller en subtraktiv proces. En additiv proces, som 3D-udskrivning, skaber prototypen ved at stable tynde lag plast op for at skabe det endelige produkt.

Additive processer er langt de mest almindelige på grund af deres evne til at skabe næsten alt, hvad du kan forestille dig.

En subtraktiv proces, som CNC-bearbejdning, tager i stedet en blok af massivt produktionsplastik og udskærer det færdige produkt.

Fordelen ved subtraktive processer er, at du får brug for en plastharpiks, der nøjagtigt matcher den endelige produktionsplastik, du bruger. Dette er vigtigt for nogle produkter, men for de fleste produkter er dette ikke vigtigt.

Med additive processer anvendes en speciel prototypingharpiks, og den kan have en anden fornemmelse end produktionsplastikken. Harpikser anvendt i additive processer er forbedret markant, men de svarer stadig ikke til produktionsplastikken, der anvendes i sprøjtestøbning.

Jeg nævnte dette allerede, men det fortjener at blive fremhævet igen. Vær advaret om, at prototypeprocesser (additiv og subtraktiv) er helt anderledes end teknologien, der anvendes til produktion (sprøjtestøbning). Du skal undgå at oprette prototyper (især med additiv prototyping), som er umulige at fremstille.

I starten behøver du ikke nødvendigvis at få prototypen til at følge alle reglerne for sprøjtestøbning, men du skal huske dem, så dit design lettere kan overføres til sprøjtestøbning.

Talrige virksomheder kan tage din 3D-model og gøre den til en fysisk prototype. Proto Labs er det firma, jeg personligt anbefaler. De tilbyder både additiv og subtraktiv prototyping samt sprøjtestøbning med lavt volumen.

Du kan også overveje at købe din egen 3D-printer, især hvis du tror, ​​du får brug for flere iterationer for at få dit produkt rigtigt. 3D-printere kan købes nu for kun et par hundrede dollars, så du kan oprette så mange prototype-versioner som ønsket.

Den reelle fordel ved at have din egen 3D-printer er, at den giver dig mulighed for at gentage din prototype næsten med det samme og dermed reducere din tid til markedet.

Trin 3 - Evaluer kabinetprototyperne

Nu er det tid til at evaluere kabinetsprototyperne og ændre 3D-modellen efter behov. Det vil næsten altid tage flere prototype-iterationer for at få kabinetdesignet helt rigtigt.

Selvom 3D-computermodeller giver dig mulighed for at visualisere kabinettet, sammenlignes intet med at have en ægte prototype i din hånd. Der vil næsten helt sikkert være både funktionelle og kosmetiske ændringer, du vil foretage, når du først har din første rigtige prototype. Planlæg at have brug for flere prototype-versioner for at få alt rigtigt.

Det er ikke nødvendigvis let eller billigt at udvikle plastik til dit nye produkt, især hvis æstetik er kritisk for dit produkt. Imidlertid opstår de reelle komplikationer og omkostninger, når du skifter fra prototypestadiet til fuld produktion.

Trin 4 - Overgang til sprøjtestøbning

Selvom elektronikken sandsynligvis er den mest komplekse og dyre del af dit produkt at udvikle, vil plasten være den dyreste at fremstille. Opsætning af produktion af dine plastdele ved hjælp af sprøjtestøbning er ekstremt dyrt.

De fleste plastprodukter, der sælges i dag, fremstilles ved hjælp af en rigtig gammel fremstillingsteknik kaldet sprøjtestøbning. Det er meget vigtigt for dig at have en forståelse af denne proces.

Du starter med en stålform, som er to stykker stål, der holdes sammen ved hjælp af højt tryk. Formen har et udskåret hulrum i form af det ønskede produkt. Derefter injiceres varm smeltet plast i formen.

Sprøjtestøbningsteknologi har en stor fordel - det er en billig måde at fremstille millioner af de samme plaststykker på. Nuværende sprøjtestøbningsteknologi bruger en kæmpe skrue til at tvinge plast ind i en form under højt tryk, en proces opfundet i 1946. Sammenlignet med 3D-udskrivning er sprøjtestøbning gammel!

Injektionsforme er ekstremt effektive til at fremstille masser af det samme til en virkelig lav pris pr. Enhed. Men formene i sig selv er chokerende dyre. En form, der er designet til at fremstille millioner af et produkt, kan nå $ 100.000! Disse høje omkostninger skyldes for det meste, at plasten injiceres ved så højt tryk, hvilket er ekstremt hårdt på en form.

For at modstå disse betingelser er forme fremstillet ved hjælp af hårde metaller. Jo flere injektioner, der kræves, jo hårdere kræves metallet, og jo højere omkostninger.

For eksempel kan du bruge aluminiumsforme til at fremstille flere tusinde enheder. Aluminium er blødt, så det nedbrydes meget hurtigt. Men fordi det er blødere, er det også lettere at lave en form, så omkostningerne er lavere - kun $ 1-2k for en simpel form.

Når det tilsigtede volumen til formen øges, øges den krævede metalhårdhed og dermed omkostningerne. Ledetiden til fremstilling af en form øges også med hårde metaller som stål. Det tager støbeformproducenten meget længere tid at udskære (kaldet bearbejdning) en stålform end en blødere aluminiumsform.

Du kan til sidst øge din produktionshastighed ved at bruge flere forme til hulrum.

De giver dig mulighed for at producere flere kopier af din del med en enkelt indsprøjtning af plastik.

Men spring ikke ind i flere hulrumsforme, før du har gennemgået ændringer i dine oprindelige forme. Det er klogt at køre mindst flere tusinde enheder, før du opgraderer til flere hulrumsforme.

Konklusion

Denne artikel har givet dig et grundlæggende overblik over processen med at udvikle et nyt elektronisk hardwareprodukt, uanset dit tekniske niveau. Denne proces inkluderer valg af den bedste udviklingsstrategi og udvikling af elektronik og kabinet til dit produkt.

Om forfatteren

John Teel er præsident for Predictable Designs, en virksomhed, der hjælper iværksættere, startups, producenter, opfindere og små virksomheder med at bringe nye elektroniske produkter på markedet. John var tidligere senior designingeniør for Texas Instruments, hvor han skabte elektroniske designs, der nu bruges i millioner af produkter (inklusive nogle fra Apple). Han er også en succesrig iværksætter, der udviklede sit eget produkt, fik det produceret i Asien og solgt i hundreder af detailsteder i flere lande. Download hans gratis snydeark: 15 trin til at udvikle dit nye elektroniske produkt.