Dokonalý sprievodca - ako vyvinúť nový produkt elektronického hardvéru

Takže chcete vyvinúť nový produkt elektronického hardvéru? Začnem dobrou správou - je to možné. Hardvérový produkt môžete vyvinúť bez ohľadu na vašu technickú úroveň a na to, aby ste uspeli, nemusíte byť nevyhnutne inžinier (aj keď to určite pomáha).

Či už ste podnikateľom, začínajúcim podnikateľom, tvorcom, vynálezcom alebo malým podnikom, táto príručka vám pomôže pochopiť proces vývoja nového produktu.

Nebudem ti však klamať. Uvedenie nového hardvérového produktu na trh je neuveriteľne dlhá a náročná. Aj keď je o hardvéri známe, že je tvrdý, pre jednotlivcov a malé tímy je teraz jednoduchšie ako kedykoľvek predtým vyvíjať nové hardvérové ​​produkty.

Ak však hľadáte ľahký a rýchly spôsob zarábania peňazí, odporúčam vám prestať čítať práve teraz, pretože uvedenie nového hardvérového produktu na trh nie je ani zďaleka jednoduché a rýchle.

V tejto príručke najskôr rozoberiem stratégie vývoja produktov pre technických tvorcov aj netechnických podnikateľov, ktorí chcú vytvoriť nový elektronický hardvérový produkt. Potom prejdeme k vývoju elektroniky a potom k vývoju plastového krytu.

Časť 1 - Stratégie vývoja produktov

Pre podnikateľov a začínajúcich podnikateľov existuje v zásade päť možností, ako vyvinúť nový hardvérový produkt. Avšak najlepšia celková stratégia je mnohokrát kombináciou týchto piatich rozvojových stratégií.

1) Vyvíjajte produkt svojpomocne

Iba zriedka je to životaschopná stratégia. Len veľmi málo ľudí má všetky zručnosti potrebné na to, aby mohli sami vyvinúť elektronický produkt pripravený na trh.

Aj keď ste náhodou inžinier, ste odborníkom na návrh, programovanie, 3D modelovanie, vstrekovanie plastov a výrobu elektroniky? Pravdepodobne nie. Aj väčšina z týchto špecialít je zložená z mnohých čiastkových špecialít.

To znamená, že ak máte potrebné zručnosti, čím ďalej sami vyvíjate svoj produkt, tým viac peňazí ušetríte a z dlhodobého hľadiska vám bude lepšie.

Napríklad asi pred 6 rokmi som priniesol na trh vlastný hardvérový produkt. Produkt bol zložitejší mechanicky ako elektricky. Som vyštudovaný elektronický inžinier a nie strojný inžinier, takže som si pôvodne najal pár nezávislých strojných inžinierov.

Rýchlo ma však zamrzelo, ako pomaly veci postupovali. Koniec koncov, na svoj produkt som myslel takmer každú hodinu prebudenia! Bol som posadnutý tým, aby som čo najskôr vyvinul svoj produkt a dostal sa na trh. Ale inžinieri, ktorých som si najal, s tým žonglovali s mnohými ďalšími projektmi a nedávali môjmu projektu pozornosť, ktorú som považoval za zaslúženú.

Takže som sa rozhodol naučiť sa všetko potrebné na to, aby som si mechanický návrh urobil sám. Nikto nebol viac motivovaný ako ja, aby som vyvinul svoj produkt a dostal sa na trh. Nakoniec som dokázal dokončiť mechanický dizajn oveľa rýchlejšie (a za oveľa menej peňazí).

Morálnou stránkou príbehu je urobiť toľko rozvoja, koľko vám umožňujú vaše schopnosti, ale tiež to nedotiahnuť príliš ďaleko. Ak vaše čiastkové odborné znalosti spôsobujú, že ste vyvinuli menej ako optimálny produkt, potom je to veľká chyba. Akékoľvek nové zručnosti, ktoré sa musíte naučiť, si tiež istý čas vyžiadajú a to môže nakoniec predĺžiť čas ich uvedenia na trh. Vždy prilákajte odborníkov, aby ste vyplnili všetky medzery vo svojej odbornosti.

Medzi moje obľúbené webové stránky, ktoré sa učia o vývoji elektroniky, patria Hackster.io, Build Electronic Circuits, Bald Engineer, Adafruit, Sparkfun, Make Magazine a All About Circuits. Nezabudnite si pozrieť kanál YouTube s názvom AddOhms, ktorý obsahuje niekoľko vynikajúcich úvodných videí na učenie elektroniky.

2) Zapojte technických spoluzakladateľov

Ak ste netechnický zakladateľ, určite by bolo rozumné zapojiť do neho technického spoluzakladateľa. Jeden zo zakladateľov vášho startupového tímu musí prinajmenšom dostatočne rozumieť vývoju produktu, aby mohol proces riadiť.

Ak plánujete hľadať externé financovanie od profesionálnych investorov, potom určite potrebujete tím zakladateľov. Profesionálni začínajúci investori vedia, že tím zakladateľov je oveľa pravdepodobnejšie úspešný ako sólový zakladateľ.

Ideálnym spoluzakladateľom pre väčšinu začínajúcich hardvérov je hardvérový inžinier, programátor a obchodník.

Oslovenie spoluzakladateľov môže znieť ako dokonalé riešenie vašich problémov, ale existujú aj vážne nevýhody. Najskôr je ťažké nájsť spoluzakladateľov a bude to pravdepodobne trvať nesmierne dlho. To je cenný čas, ktorý sa netrávi vývojom vášho produktu.

Hľadanie spoluzakladateľov nie je niečo, s čím by ste sa mali unáhliť, a musíte si nájsť čas, aby ste našli ten správny zápas. Musia nielen pochváliť vaše schopnosti, ale musíte ich tiež skutočne mať osobne rád. V podstate sa s nimi vydáte minimálne na pár rokov, takže si určite dobre sadnite.

Hlavnou nevýhodou získavania spoluzakladateľov je znižovanie vlastného imania v spoločnosti. Všetci zakladatelia spoločnosti by mali mať v spoločnosti skutočne rovnaké základné imanie. Takže ak teraz idete sólo, buďte pripravení dať každému spoluzakladateľovi polovicu svojej spoločnosti.

3) Zadať zákazku inžinierom na voľnej nohe

Jedným z najlepších spôsobov, ako vyplniť medzery v technických schopnostiach vašich tímov, je outsourcing pre nezávislých technikov.

Nezabúdajte, že väčšina výrobkov bude vyžadovať viac technikov rôznych špecialít, takže budete musieť rôznych technikov spravovať sami. Nakoniec bude niekto v zakladajúcom tíme musieť slúžiť ako projektový manažér.

Určite vyhľadajte elektrotechnika, ktorý má skúsenosti s navrhovaním typu elektroniky požadovanej vašim produktom. Elektrotechnika je obrovský študijný odbor a mnohým inžinierom chýbajú skúsenosti s navrhovaním obvodov.

Pre 3D dizajnéra určite nájdite niekoho, kto má skúsenosti s technológiou vstrekovania, inak pravdepodobne skončíte s produktom, ktorý môže byť prototypovaný, ale nebude sa vyrábať hromadne.

4) Zadať zákazku rozvojovej firme

Najznámejšie firmy zaoberajúce sa produktovým dizajnom, ako napríklad Frog, IDEO, Fuse Project atď., Môžu vytvárať fantastické dizajny produktov, ale sú šialene drahé.

Startupy by sa mali za každú cenu vyhnúť drahým dizajnérskym firmám. Špičkové dizajnérske firmy si môžu za úplný vývoj vášho nového produktu účtovať viac ako 500 000 dolárov. Aj keď si môžete dovoliť najať drahú firmu na vývoj produktov, nerobte to. Nielenže je pravdepodobné, že tieto peniaze nikdy nezískate, ale tiež sa nechcete dopustiť chyby pri zakladaní hardvérového startupu, ktorý sa výraznou mierou nepodieľa na vývoji skutočného produktu.

5) Partnerstvo s výrobcom

Jednou z možností, ako pokračovať, je partnerstvo so zahraničným výrobcom, ktorý už vyrába produkty podobné vášmu produktu.

Veľkí výrobcovia budú mať svoje vlastné inžinierske a vývojové oddelenia, aby mohli pracovať na svojich vlastných výrobkoch. Ak nájdete výrobcu, ktorý už vyrába niečo podobné ako váš vlastný produkt, môže za vás urobiť všetko - vývoj, inžinierstvo, prototypy, výrobu a výrobu foriem.

Táto stratégia môže znížiť vaše počiatočné náklady na vývoj. Výrobcovia však tieto náklady amortizujú, čo znamená pridanie ďalších nákladov na produkt pre prvé výrobné série. To v podstate funguje ako bezúročná pôžička, ktorá vám umožní pomaly splácať výrobcovi náklady na vývoj.

Znie to skvele a ľahko, tak v čom je háčik? Hlavným rizikom, ktoré je potrebné pri tejto stratégii zvážiť, je to, že dávate všetko, čo sa týka vášho produktu, do jednej spoločnosti.

Určite budú chcieť exkluzívnu dohodu o výrobe, prinajmenšom dovtedy, kým nebudú uhradené ich náklady. To znamená, že keď sa zvýši objem výroby, nemôžete migrovať na lacnejšiu možnosť výroby.

Upozorňujeme tiež, že mnoho výrobcov môže vyžadovať niektoré alebo všetky z intelektuálnych práv k vášmu produktu.

2. časť - Vývoj elektroniky

Vývoj elektroniky pre váš výrobok je možné rozdeliť do siedmich krokov: predbežný návrh výroby, schematický diagram, rozloženie plošných spojov, konečný kusovník, prototyp, test a program a nakoniec certifikácia.

Krok 1 - Vytvorenie predbežného výrobného návrhu

Pri vývoji nového produktu elektronického hardvéru by ste mali najskôr začať s predbežným výrobným návrhom . To si nemožno zamieňať s prototypom Proof-of-Concept (POC).

Prototyp POC sa zvyčajne vyrába pomocou vývojovej súpravy ako Arduino. Môžu byť niekedy užitočné na preukázanie toho, že koncept vášho produktu vyrieši požadovaný problém. Ale prototyp POC zďaleka nie je výrobný dizajn. Zriedkavo môžete ísť na trh s procesorom Arduino zabudovaným do vášho produktu.

Predbežný výroba konštrukcie sa zameriava na produkciu komponentov vášho produktu, náklady, ziskové rozpätie, výkon, funkcie, vývoj uskutočniteľnosti a vyrobiteľnosti.

Môžete použiť predbežný návrh výroby a vytvoriť odhady všetkých nákladov, ktoré bude produkt potrebovať. Je dôležité presne poznať náklady na vývoj, prototyp, programovanie, certifikáciu, rozšírenie a výrobu produktu.

Predbežný výrobný návrh odpovie na nasledujúce príslušné otázky. Je možné môj produkt vyvinúť? Môžem si dovoliť vyvinúť tento produkt? Ako dlho mi bude trvať vývoj môjho produktu? Môžem výrobok hromadne vyrábať? Môžem to predať so ziskom?

Mnoho podnikateľov urobí chybu, že preskočí predbežný krok návrhu výroby a namiesto toho skočí priamo do návrhu schémy zapojenia. Ak tak urobíte, môžete nakoniec zistiť, že ste vynaložili všetko toto úsilie a ťažko zarobené peniaze na produkt, ktorý sa nedá lacno vyvinúť, vyrobiť alebo čo je najdôležitejšie, predať so ziskom.

Krok 1A - Bloková schéma systému

Pri vytváraní predbežného výrobného návrhu by ste mali začať definovaním blokového diagramu na úrovni systému. Tento diagram špecifikuje každú elektronickú funkciu a spôsob vzájomného prepojenia všetkých funkčných komponentov.

Väčšina výrobkov vyžaduje mikrokontrolér alebo mikroprocesor s rôznymi komponentmi (displeje, senzory, pamäť atď.) Prepojené s mikrokontrolérom cez rôzne sériové porty.

Vytvorením systémového blokového diagramu môžete ľahko identifikovať typ a počet požadovaných sériových portov. Toto je nevyhnutný prvý krok pri výbere správneho mikrokontroléra pre váš produkt.

Krok 1B - Výber produkčných komponentov

Ďalej musíte zvoliť rôzne produkčné komponenty: mikročipy, senzory, displeje a konektory na základe požadovaných funkcií a cieľovej maloobchodnej ceny vášho produktu. To vám umožní vytvoriť predbežný kusovník (BOM).

V USA sú najobľúbenejšími dodávateľmi elektronických komponentov spoločnosti Newark, Digikey, Arrow, Mouser a Future. Môžete si kúpiť väčšinu elektronických komponentov v celku (na prototypy a počiatočné testovanie) alebo v tisícoch (na malosériovú výrobu).

Len čo dosiahnete vyššie objemy výroby, ušetríte peniaze nákupom niektorých komponentov priamo od výrobcu.

Krok 1C - Odhad výrobných nákladov

Teraz by ste mali odhadnúť výrobné náklady (alebo náklady na predaný tovar - COGS) pre váš produkt. Je nevyhnutné vedieť čo najskôr, koľko vás bude stáť výroba vášho produktu.

Musíte poznať cenu výrobnej jednotky vášho produktu, aby ste mohli určiť najlepšiu predajnú cenu, náklady na zásoby a čo je najdôležitejšie, aký vysoký zisk môžete dosiahnuť.

Výrobné komponenty, ktoré ste vybrali, budú mať samozrejme veľký vplyv na výrobné náklady.

Aby ste však dostali presný odhad výrobných nákladov, musíte zahrnúť aj náklady na montáž PCB, finálnu montáž produktu, testovanie produktu, maloobchodné balenie, mieru šrotu, vrátenie tovaru, logistiku, clá a skladovanie.

Krok 2 - Návrh schémy zapojenia

Teraz je čas navrhnúť schematický obvodový diagram na základe systémového blokového diagramu, ktorý ste vytvorili v kroku 1.

Schematický diagram ukazuje, ako je prepojený každý komponent, od mikročipov po rezistory. Zatiaľ čo systémový blokový diagram je väčšinou zameraný na funkčnosť produktu na vyššej úrovni, schematický diagram je zameraný na malé detaily.

Niečo také jednoduché ako nesprávne očíslovaný pin na komponente v schéme môže spôsobiť úplný nedostatok funkčnosti.

Vo väčšine prípadov budete potrebovať samostatný podokruh pre každý blok systémového blokového diagramu. Tieto rôzne sub-obvody sa potom spoja do jedného úplného schematického zapojenia.

Na vytvorenie schematického diagramu a na zabezpečenie bezchybnosti sa používa špeciálny softvér na návrh elektroniky. Odporúčam použiť balíček s názvom DipTrace, ktorý je cenovo dostupný, výkonný a ľahko použiteľný.

Krok 3 - Dizajn dosky s plošnými spojmi (PCB)

Po dokončení schémy teraz navrhnete dosku plošných spojov (PCB). DPS je fyzická doska, ktorá drží a pripája všetky elektronické súčiastky.

Vývoj blokovej schémy systému a schematického zapojenia mal väčšinou koncepčný charakter. Dizajn dosiek plošných spojov je však veľmi skutočný svet.

DPS je navrhnutý v rovnakom softvéri, ktorý vytvoril schematický diagram. Softvér bude mať rôzne overovacie nástroje, aby sa zabezpečilo, že rozloženie PCB spĺňa návrhové pravidlá použitého procesu PCB a že PCB zodpovedá schéme.

Všeobecne platí, že čím menší je výrobok a čím pevnejšie sú komponenty zabalené, tým dlhšie trvá vytvorenie rozloženia DPS. Ak váš produkt smeruje veľké množstvo energie alebo ponúka bezdrôtové pripojenie, potom je usporiadanie DPS ešte kritickejšie a časovo náročnejšie.

Pre väčšinu návrhov DPS sú najdôležitejšími časťami smerovanie energie, vysokorýchlostné signály (krištáľové hodiny, adresné / dátové vedenia atď.) A akékoľvek bezdrôtové obvody.

Krok 4 - Vytvorenie konečného kusovníka (BOM)

Aj keď by ste už mali mať predbežný kusovník pripravený ako súčasť svojho predbežného výrobného návrhu, teraz je čas na úplný výrobný kusovník.

Hlavným rozdielom medzi nimi je početné lacné komponenty, ako sú rezistory a kondenzátory. Tieto komponenty zvyčajne stoja iba cent alebo dva, takže ich v predbežnom kusovníku osobitne neuvádzam.

Ale na skutočnú výrobu DPS potrebujete kompletný kusovník so všetkými uvedenými komponentmi. Tento kusovník sa zvyčajne vytvára automaticky softvérom na schematický návrh. V kusovníku sú uvedené čísla dielov, množstvá a všetky špecifikácie komponentov.

Krok 5 - Objednajte si prototypy PCB

Vytváranie elektronických prototypov je proces pozostávajúci z dvoch krokov. Prvým krokom je výroba holých dosiek plošných spojov. Váš softvér na návrh obvodov vám umožní výstup rozloženia DPS vo formáte zvanom Gerber s jedným súborom pre každú vrstvu DPS.

Tieto súbory Gerber je možné poslať do prototypu obchodu pre malé množstvá. Rovnaké súbory je možné poskytnúť aj väčšiemu výrobcovi pre veľkovýrobu.

Druhým krokom je spájkovanie všetkých elektronických komponentov na doske. Z vášho návrhového softvéru budete môcť vydať súbor, ktorý zobrazuje presné súradnice všetkých komponentov umiestnených na doske. Toto umožňuje montážnej dielni plne automatizovať spájkovanie všetkých komponentov na vašom PCB.

Najlacnejšou možnosťou bude výroba prototypov DPS v Číne. Aj keď je zvyčajne najlepšie, ak si môžete vytvoriť svoje prototypy bližšie k domovu, aby ste znížili oneskorenie pri preprave, pre mnohých podnikateľov je dôležitejšie minimalizovať náklady.

Na výrobu prototypov dosiek v Číne veľmi odporúčam Seeed Studio. Ponúkajú fantastické ceny v množstvách od 5 do 8 000 dosiek. Ponúkajú tiež služby 3D tlače, ktoré z nich robia jednotné kontaktné miesto. Medzi ďalších čínskych výrobcov prototypov PCB s dobrou reputáciou patria PCB Gold Phoenix a Bittele Electronics.

V USA odporúčam okruhy Sunstone, Screaming Circuits a San Francisco Circuits, ktoré som vo veľkej miere používal na prototypy svojich vlastných návrhov. Získanie zmontovaných dosiek trvá 1 - 2 týždne, pokiaľ nezaplatíte za službu na zhone, ktorú zriedka odporúčam.

Krok 6 - Vyhodnoťte, naprogramujte, odlaďte a zopakujte

Teraz je čas vyhodnotiť prototyp elektroniky. Majte na pamäti, že váš prvý prototyp bude zriedka fungovať perfektne. Pred dokončením návrhu s najväčšou pravdepodobnosťou prejdete niekoľkými iteráciami. To je prípad, keď identifikujete, odladíte a opravíte všetky problémy s prototypom.

To môže byť ťažké predpovedať z hľadiska nákladov aj času. Akékoľvek chyby, ktoré nájdete, sú samozrejme neočakávané, takže zistenie zdroja chyby a spôsobu jej najlepšej opravy trvá určitý čas.

Vyhodnocovanie a testovanie sa zvyčajne vykonáva súbežne s programovaním mikrokontroléra. Predtým, ako začnete programovať, budete chcieť urobiť aspoň niekoľko základných testov, aby ste sa uistili, že doska nemá zásadné problémy.

Takmer všetky moderné elektronické výrobky obsahujú mikročip nazývaný jednotka mikrokontroléra (MCU), ktorý slúži ako „mozog“ produktu. Mikrokontrolér je veľmi podobný mikroprocesoru, ktorý sa nachádza v počítači alebo smartfóne.

Mikroprocesor vyniká rýchlym pohybom veľkého množstva údajov, zatiaľ čo mikrokontrolér vyniká prepojením a ovládaním zariadení, ako sú prepínače, snímače, displeje, motory atď. Mikroprocesor je do značnej miery zjednodušený mikroprocesor.

Mikrokontrolér je potrebné naprogramovať tak, aby vykonával požadovanú funkčnosť.

Mikrokontroléry sú takmer vždy programované v bežne používanom počítačovom jazyku s názvom „C“. Program s názvom firmvér je uložený v stálej, ale preprogramovateľnej pamäti, ktorá je zvyčajne vo vnútri čipu mikrokontroléra.

Krok 7 - Certifikujte svoj produkt

Všetky predávané elektronické výrobky musia mať rôzne typy certifikácie. Požadované certifikácie sa líšia v závislosti od krajiny, v ktorej sa produkt bude predávať. Budeme pokrývať certifikácie požadované v USA, Kanade a Európskej únii.

FCC (Federálna komunikačná komisia)

Certifikácia FCC je nevyhnutná pre všetky elektronické výrobky predávané v Spojených štátoch. Všetky elektronické výrobky vyžarujú určité množstvo elektromagnetického žiarenia (tj. Rádiové vlny), takže FCC sa chce ubezpečiť, že výrobky nerušia bezdrôtovú komunikáciu.

Existujú dve kategórie certifikácie FCC. Požadovaný typ produktu závisí od toho, či produkt obsahuje funkcie bezdrôtovej komunikácie, ako je Bluetooth, WiFi, ZigBee alebo iné bezdrôtové protokoly.

FCC klasifikuje výrobky s funkciou bezdrôtovej komunikácie ako zámerné žiariče . Výrobky, ktoré zámerne nevyžarujú rádiové vlny, sú klasifikované ako neúmyselné žiariče . Úmyselná certifikácia radiátora vás bude stáť zhruba 10-krát viac ako neúmyselná certifikácia radiátora.

Zvážte najskôr použitie elektronických modulov pre ľubovoľné bezdrôtové funkcie vášho produktu. To vám umožní vystačiť si iba s neúmyselnou certifikáciou radiátora, čo vám ušetrí najmenej 10 000 dolárov.

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

Certifikácia UL alebo CSA je nevyhnutná pre všetky elektrické výrobky predávané v Spojených štátoch alebo Kanade, ktoré sa pripájajú k sieťovej zásuvke.

Výrobky iba na batérie, ktoré sa nezapájajú do sieťovej zásuvky, nevyžadujú certifikáciu UL / CSA. Väčšina veľkých maloobchodných spoločností a / alebo poisťovacích spoločností zodpovedných za zodpovednosť za výrobky však bude vyžadovať, aby bol váš výrobok certifikovaný podľa UL alebo CSA.

CE (Conformité Européene)

Certifikácia CE je potrebná pre väčšinu elektronických výrobkov predávaných v Európskej únii (EÚ). Je to podobné ako certifikácia FCC a UL požadovaná v Spojených štátoch.

RoHS

Certifikácia RoHS zaručuje, že výrobok je bezolovnatý. Certifikácia RoHS sa vyžaduje pre elektrické výrobky predávané v Európskej únii (EÚ) alebo štáte Kalifornia. Pretože kalifornská ekonomika je taká významná, väčšina výrobkov predávaných v USA má certifikáciu RoHS.

Certifikácia lítiovej batérie (UL1642, IEC61233 a UN38.3)

Nabíjateľné lítium-iónové / polymérové ​​batérie majú vážne bezpečnostné obavy. Ak dôjde k skratu alebo prebitiu, môžu dokonca vzplanúť.

Pamätáte si dvojnásobné stiahnutie produktu Samsung Galaxy Note 7 z dôvodu tohto problému? Alebo príbehy o rôznych vznášadlách, ktoré vzplanuli?

Z tohto dôvodu musia byť nabíjateľné lítiové batérie certifikované. Pre väčšinu výrobkov odporúčam pôvodne používať bežné batérie, ktoré už majú tieto certifikácie. Týmto sa však obmedzí váš výber a väčšina lítiových batérií nemá certifikát.

Je to primárne kvôli skutočnosti, že väčšina hardvérových spoločností sa rozhodla nechať si vyrobiť batériu na mieru, aby využila všetok voľný priestor, ktorý je v produkte k dispozícii. Z tohto dôvodu sa väčšina výrobcov batérií neobťažuje so získaním certifikácie svojich bežných batérií.

3. časť - Vypracovanie prílohy

Teraz sa budeme zaoberať vývojom a prototypovaním akýchkoľvek vlastných plastových kusov. U väčšiny výrobkov to zahŕňa minimálne kryt, ktorý drží všetko pohromade.

Vývoj plastových alebo kovových kusov na mieru si bude vyžadovať odborníka na 3D modelovanie alebo ešte lepšie priemyselného návrhára.

Ak je vzhľad a ergonómia pre váš produkt rozhodujúca, mali by ste si najať priemyselného dizajnéra. Napríklad priemyselní dizajnéri sú inžinieri, vďaka ktorým vyzerajú prenosné zariadenia ako iPhone tak cool a elegantné.

Ak vzhľad nie je pre váš produkt kritický, pravdepodobne si vystačíte s prenájmom 3D modelára a sú zvyčajne výrazne lacnejšie ako priemyselný dizajnér.

Krok 1 - Vytvorte 3D model

Prvým krokom pri vývoji exteriéru vášho produktu je vytvorenie 3D počítača

Model. Dva veľké softvérové ​​balíčky používané na vytváranie 3D modelov sú Solidworks a PTC Creo (predtým nazývané Pro / Engineer).

Autodesk však teraz ponúka cloudový nástroj na 3D modelovanie založený na cloudoch, ktorý je pre študentov, nadšencov a začínajúcich podnikateľov úplne zadarmo. Volá sa Fusion 360. Ak chcete robiť svoje vlastné 3D modelovanie a nie ste viazaní na Solidworks alebo PTC Creo, určite zvážte Fusion 360.

Keď váš dizajnér priemyselného alebo 3D modelovania dokončí 3D model, môžete z neho urobiť fyzické prototypy. 3D model je možné použiť aj na marketingové účely, najmä predtým, ako budete mať k dispozícii funkčné prototypy.

Ak plánujete svoj 3D model použiť na marketingové účely, budete si chcieť nechať vytvoriť fotorealistickú verziu modelu. Solidworks aj PTC Creo majú k dispozícii fotorealistické moduly.

Môžete tiež získať fotorealistickú 3D animáciu vášho produktu. Nezabudnite, že si možno budete musieť najať samostatného návrhára, ktorý sa špecializuje na animáciu a na to, aby 3D modely vyzerali realisticky.

Najväčším rizikom pri vývoji 3D modelu pre váš rozvádzač je to, že skončíte s dizajnom, ktorý je možné prototypovať, ale nevyrobiť ho vo veľkom objeme.

Váš kryt bude nakoniec vyrobený metódou nazývanou vysokotlakové vstrekovanie (ďalšie podrobnosti nájdete v kroku 4 nižšie).

Vývoj dielu pre výrobu pomocou vstrekovania môže byť dosť zložitý a treba dodržiavať mnoho pravidiel. Na druhej strane, pomocou 3D tlače sa dá prototypovať takmer všetko.

Nezabudnite preto najať iba osobu, ktorá úplne rozumie všetkým zložitostiam a požiadavkám na dizajn pri vstrekovaní.

Krok 2 - Objednajte si prototypy puzdier (alebo si kúpte 3D tlačiareň)

Plastové prototypy sa vyrábajú buď aditívnym procesom (najbežnejší) alebo subtraktívnym procesom. Aditívny proces, ako napríklad 3D tlač, vytvára prototyp skladaním tenkých vrstiev plastu na vytvorenie konečného produktu.

Aditívne procesy sú zďaleka najbežnejšie kvôli ich schopnosti vytvárať takmer všetko, čo si len dokážete predstaviť.

Subtraktívny proces, ako napríklad CNC obrábanie, namiesto toho odoberie blok pevného plastu a vyrezáva konečný produkt.

Výhodou subtraktívnych procesov je, že použijete plastovú živicu, ktorá presne zodpovedá konečnému výrobnému plastu, ktorý použijete. To je dôležité pre niektoré výrobky, ale pre väčšinu výrobkov to nie je nevyhnutné.

Pri aditívnych postupoch sa používa špeciálna prototypová živica, ktorá môže mať iný pocit ako výrobný plast. Živice používané v aditívnych procesoch sa významne zlepšili, ale stále sa nezhodujú s výrobnými plastmi používanými pri vstrekovaní.

Už som to spomenul, ale zaslúži si to opäť zdôrazniť. Upozorňujeme, že prototypové procesy (aditívne a subtraktívne) sú úplne odlišné od technológie použitej na výrobu (vstrekovanie). Musíte sa vyhnúť vytváraniu prototypov (najmä s aditívnymi prototypmi), ktoré nie je možné vyrobiť.

Na začiatku nemusíte nevyhnutne nútiť prototyp, aby dodržiaval všetky pravidlá pre vstrekovanie, musíte ich však mať na pamäti, aby bolo možné ľahšie prejsť na vstrekovanie.

Mnoho spoločností môže vziať váš 3D model a vytvoriť z neho fyzický prototyp. Proto Labs je spoločnosť, ktorú osobne odporúčam. Ponúkajú aditívne aj subtraktívne prototypy, ako aj maloobjemové vstrekovanie.

Môžete tiež zvážiť zakúpenie vlastnej 3D tlačiarne, najmä ak si myslíte, že na správne nastavenie produktu budete potrebovať niekoľko iterácií. 3D tlačiarne je možné kúpiť už za pár stoviek dolárov, čo vám umožní vytvoriť toľko prototypov verzií, koľko chcete.

Skutočnou výhodou vlastnej 3D tlačiarne je, že vám umožňuje takmer okamžite iterovať váš prototyp, čím sa skracuje váš čas potrebný na uvedenie na trh.

Krok 3 - Vyhodnoťte prototypy krytu

Teraz je čas vyhodnotiť prototypy krytu a podľa potreby zmeniť 3D model. Takmer vždy bude trvať niekoľko prototypov iterácií, aby sa dizajn krytu stal správnym.

Aj keď 3D počítačové modely umožňujú vizualizáciu krytu, nič sa nevyrovná držaniu skutočného prototypu v ruke. Takmer určite dôjde k funkčným aj kozmetickým zmenám, ktoré budete chcieť vykonať, až budete mať svoj prvý skutočný prototyp. Naplánujte si, že budete potrebovať viac prototypov verzií, aby bolo všetko správne.

Vývoj plastov pre váš nový produkt nemusí byť nutne ľahký alebo lacný, najmä ak je pre váš produkt rozhodujúci estetický vzhľad. Skutočné komplikácie a náklady však vznikajú pri prechode z fázy prototypu do plnej výroby.

Krok 4 - Prechod na vstrekovanie

Aj keď elektronika je pravdepodobne najkomplexnejšou a najdrahšou časťou vášho produktu na vývoj, výroba plastov bude najdrahšia. Nastavenie výroby vašich plastových dielov pomocou vstrekovania je mimoriadne nákladné.

Väčšina plastových výrobkov, ktoré sa dnes predávajú, sa vyrába skutočne starou výrobnou technikou, ktorá sa nazýva vstrekovanie. Je veľmi dôležité, aby ste tomuto procesu porozumeli.

Začínate s oceľovou formou, čo sú dva kusy ocele, ktoré sú spolu spojené pomocou vysokého tlaku. Forma má vyrezanú dutinu v tvare požadovaného produktu. Potom sa do formy vstrekne horúci roztavený plast.

Technológia vstrekovania plastov má jednu veľkú výhodu - je to lacný spôsob výroby miliónov rovnakých plastových kusov. Súčasná technológia vstrekovania využíva obrovskú skrutku na vtláčanie plastov do formy pri vysokom tlaku, čo je proces vynájdený v roku 1946. V porovnaní s 3D tlačou je vstrekovanie staré!

Vstrekovacie formy sú mimoriadne efektívne pri výrobe rovnakých vecí za skutočne nízku cenu za jednotku. Samotné formy sú ale šokujúco drahé. Forma určená na zarábanie miliónov výrobkov môže dosiahnuť 100 000 dolárov! Táto vysoká cena je spôsobená hlavne tým, že plast je vstrekovaný za tak vysokého tlaku, ktorý je na forme extrémne tvrdý.

Aby tieto podmienky vydržali, vyrábajú sa formy z tvrdých kovov. Čím viac potrebných injekcií, tým tvrdší kov je potrebný, a tým vyššie sú náklady.

Napríklad z hliníkových foriem môžete vyrobiť niekoľko tisíc kusov. Hliník je mäkký, takže sa veľmi rýchlo odbúrava. Pretože je však jemnejšia, ľahšie sa z nej dá vyrobiť forma, takže náklady sú nižšie - iba 1 000 000 dolárov za jednoduchú formu.

So zvyšovaním zamýšľaného objemu formy sa zvyšuje aj požadovaná tvrdosť kovu a tým aj náklady. Čas potrebný na výrobu formy sa tiež zvyšuje s tvrdými kovmi, ako je oceľ. Výrobcovi foriem trvá oveľa dlhšie, kým vyrezal (nazýva sa obrábanie) oceľová forma, než mäkšia hliníková.

Rýchlosť výroby môžete nakoniec zvýšiť použitím viacerých foriem na dutiny.

Umožňujú vám vyrobiť viac kópií vášho dielu jediným vstreknutím plastu.

Ale neskáčte do viacerých foriem s dutinami, kým neprepracujete akékoľvek úpravy svojich pôvodných foriem. Je rozumné spustiť najmenej niekoľko tisíc jednotiek pred upgradom na viac foriem na dutiny.

Záver

Tento článok poskytuje základné informácie o procese vývoja nového produktu elektronického hardvéru bez ohľadu na vašu technickú úroveň. Tento proces zahŕňa výber najlepšej vývojovej stratégie a vývoj elektroniky a krytu pre váš produkt.

O autorovi

John Teel je prezident spoločnosti Predictable Designs, ktorá pomáha podnikateľom, začínajúcim podnikateľom, tvorcom, vynálezcom a malým spoločnostiam uvádzať na trh nové elektronické výrobky. John bol predtým hlavným dizajnérom spoločnosti Texas Instruments, kde vytvoril elektronické vzory, ktoré sa v súčasnosti používajú v miliónoch produktov (vrátane niektorých od spoločnosti Apple). Je tiež úspešným podnikateľom, ktorý vyvinul svoj vlastný produkt, nechal ho vyrobiť v Ázii a predal na stovkách maloobchodných predajní vo viacerých krajinách. Stiahnite si jeho cheat zdarma: 15 krokov k vývoju vášho nového elektronického produktu.