Végső útmutató - hogyan lehet új elektronikus hardver terméket kifejleszteni

Tehát új elektronikus hardver terméket szeretne fejleszteni? Hadd kezdjem a jó hírrel - ez lehetséges. Fejleszthet hardver terméket technikai szintjétől függetlenül, és a sikerhez nem feltétlenül kell mérnöknek lennie (bár ez mindenképpen segít).

Akár vállalkozó, akár startup, gyártó, feltaláló vagy kisvállalkozás, ez az útmutató segít megérteni az új termékfejlesztési folyamatot.

Pedig nem hazudok neked. Hihetetlenül hosszú, nehéz út egy új hardveres termék bevezetése. Bár a hardverről ismert, hogy nehéz, az egyének és a kis csapatok számára is könnyebb új hardvertermékeket kifejleszteni, mint valaha.

Ha azonban egyszerű, gyors pénzkeresési módot keres, akkor azt javaslom, hagyja abba az olvasást most, mert egy új hardvertermék piacra dobása korántsem egyszerű vagy gyors.

Ebben az útmutatóban először megvitatom a termékfejlesztési stratégiákat mind a műszaki alkotók, mind a nem technikai vállalkozók számára, akik új elektronikus hardverterméket szeretnének létrehozni. Ezután folytatjuk az elektronika fejlesztését, majd a műanyag ház fejlesztését.

1. rész - Termékfejlesztési stratégiák

Lényegében öt lehetőség kínálkozik a vállalkozók és az induló vállalkozások számára egy új hardvertermék kifejlesztésére. Sokszor azonban a legjobb átfogó stratégia ezen öt fejlesztési stratégia kombinációja.

1) Fejlessze maga a terméket

Ez önmagában ritkán életképes stratégia. Nagyon kevés ember rendelkezik minden szükséges készséggel, hogy teljesen önállóan kifejlessze a piacra kész elektronikus terméket.

Még akkor is, ha véletlenül mérnök vagy, az elektronikai tervezés, a programozás, a 3D-modellezés, a fröccsöntés és a gyártás szakértője vagy? Valószínűleg nem. Ezen különlegességek többségét számos részkülönlegesség alkotja.

Ennek ellenére, ha rendelkezik a szükséges készségekkel, minél messzebbre vállalja a termék fejlesztését, annál több pénzt takarít meg, és annál jobb lesz hosszú távon.

Például körülbelül 6 évvel ezelőtt hoztam piacra saját hardvertermékemet. A termék mechanikailag összetettebb volt, mint elektromosan. Képzettségem szerint elektronikai mérnök vagyok, és nem gépészmérnök, ezért kezdetben felvettem pár szabadúszó gépészmérnököt.

Gyorsan elkeseredtem azonban, hogy a dolgok milyen lassan haladnak. Végül is szinte minden ébrenlét órán gondolkodtam a termékemen! Megszállottja volt, hogy termékemet minél gyorsabban kifejlesszem és piacra dobjam. De az általam alkalmazott mérnökök rengeteg más projekttel zsonglőrködtek, és nem szentelték a projektemnek azt a figyelmet, amit éreztem.

Ezért úgy döntöttem, hogy megtanulok mindent, ami a mechanikai tervezéshez szükséges. Senki sem volt motiváltabb nálam, hogy kifejlesszem és piacra dobjam a termékemet. Végül sokkal gyorsabban (és sokkal kevesebb pénzért) tudtam elkészíteni a mechanikai tervet.

A történet erkölcse az, hogy annyit fejlesszen, amennyit képességei megengednek, de ne is vigye ezt túl messzire. Ha az Ön szakértői képességei miatt az optimálisnál alacsonyabb terméket fejleszt ki, akkor ez nagy hiba. Ezenkívül minden új készség, amelyet meg kell tanulnia, időbe telik, és ez végül meghosszabbíthatja a piacra jutás idejét. Mindig hozzon be szakértőket, hogy pótolja a szakértelem hiányosságait.

Néhány kedvenc webhelyem, amely az elektronikai fejlesztések megismerésére szolgál, a Hackster.io, a Build Electronic Circuits, a Bald Engineer, az Adafruit, a Sparkfun, a Make Magazine és az All About Circuits. Feltétlenül nézd meg az AddOhms nevű YouTube csatornát, amely néhány kiváló bemutató videót tartalmaz az elektronika tanulásához.

2) Vigye magával a műszaki társalapítókat

Ha nem technikai alapító vagy, akkor biztosan bölcs dolog, ha technikai társalapítót veszel fel. Az induló csapat egyik alapítójának legalább annyira meg kell értenie a termék fejlesztését, hogy irányítsa a folyamatot.

Ha azt tervezi, hogy végül külső finanszírozást szeretne kérni professzionális befektetőktől, akkor mindenképpen szüksége van egy alapító csapatra. Az induló profi befektetők tudják, hogy egy alapítói csapat sokkal nagyobb valószínűséggel fog sikereket elérni, mint egy önálló alapító.

A legtöbb hardveres startup ideális társalapító csapata egy hardvermérnök, egy programozó és egy marketinges.

A társalapítók bevonása a problémád tökéletes megoldásának tűnhet, de vannak komoly hátrányai is. Először is nehéz társ-alapítókat találni, és ez valószínűleg hatalmas időt vesz igénybe. Ez értékes idő, amelyet nem fordítanak a termék fejlesztésére.

Társalapítók megtalálása nem olyan dolog, amit érdemes sietnie, és időt kell szánnia a megfelelő pár megtalálására. Nemcsak bókot kell adniuk készségeinek, hanem személyesen is kedvelniük kell őket. Lényegében legalább néhány évig házasok leszel velük, ezért győződj meg róla, hogy jól kijössz.

A társalapítók bevonásának fő hátránya, hogy csökkentik a társaság saját tőkéjét. A társaság minden alapítójának egyenlő tőkével kell rendelkeznie a társaságban. Tehát, ha most önállóan megy, akkor készüljön fel arra, hogy a társaság bármelyik társalapítóját felének adja.

3) Kiszervezés szabadúszó mérnököknek

Az egyik legjobb módszer a csapatok technikai képességeinek hiányosságainak pótlására, ha kiszervezik szabadúszó mérnököknek.

Csak ne feledje, hogy a legtöbb termékhez több különféle mérnökökre lesz szükség, így Önnek magának kell irányítania a különböző mérnököket. Végül az alapító csapat valakinek projektmenedzserként kell szolgálnia.

Győződjön meg róla, hogy talál olyan villamosmérnököt, aki rendelkezik tapasztalattal a termékéhez szükséges elektronikai típus tervezésében. Az elektrotechnika hatalmas tanulmányi terület, és sok mérnöknek nincs tapasztalata az áramkörök tervezésével kapcsolatban.

A 3D-s tervező számára győződjön meg róla, hogy talál valakit, aki rendelkezik tapasztalattal a fröccsöntési technológiával kapcsolatban, különben valószínűleg olyan termékhez jut, amely prototípusú, de tömegesen nem gyártható.

4) Kiszervezés egy fejlesztő céghez

A legismertebb terméktervező cégek, például a Frog, az IDEO, a Fuse Project stb. Fantasztikus termékdizájnokat generálhatnak, de ezek őrületesen drágák.

Az induló vállalkozásoknak mindenáron kerülniük kell a drága tervezőcégeket. A legjobb dizájncégek 500 ezer dollárt + felszámíthatnak az új termék teljes fejlesztése érdekében. Még ha megengedheti magának, hogy drága termékfejlesztő céget vegyen fel, ne tegye. Nem csak valószínű, hogy soha nem fogja megtéríteni ezt a pénzt, de nem is akarja elkövetni azt a hibát, hogy olyan hardveres indítást alapít, amely nem vesz részt komolyan a tényleges termékfejlesztésben.

5) Partner a gyártóval

Az egyik lehetőség a partnerségre egy tengerentúli gyártóval, amely már gyárt termékeket, amelyek hasonlóak a termékéhez.

A nagy gyártóknak saját mérnöki és fejlesztési részlegeik lesznek, amelyek saját termékeiken dolgozhatnak. Ha talál egy gyártót, aki már gyárt valami hasonlót a saját termékéhez, akkor képes lehet mindent megtenni az Ön számára - fejlesztést, mérnöki munkát, prototípus készítést, penészgyártást és gyártást.

Ez a stratégia csökkentheti az előzetes fejlesztési költségeket. A gyártók azonban amortizálják ezeket a költségeket, ami azt jelenti, hogy az első gyártási ciklusokhoz termékenként további költséget kell hozzáadni. Ez lényegében úgy működik, mint egy kamatmentes hitel, amely lehetővé teszi, hogy lassan visszafizesse a fejlesztési költségeket a gyártónak.

Remekül és egyszerűen hangzik, akkor mi a fogás? A stratégia során figyelembe veendő fő kockázat az, hogy mindent, ami a termékével kapcsolatos, egyetlen vállalatba helyezi.

Biztosan kizárólagos gyártási megállapodást akarnak, legalábbis addig, amíg költségeiket meg nem térítik. Ez azt jelenti, hogy nem lehet áttérni egy olcsóbb gyártási lehetőségre, ha a termelési mennyiség növekszik.

Figyelmeztetni kell arra is, hogy sok gyártó kérheti a termék szellemi jogainak egy részét vagy egészét.

2. rész - Az elektronika fejlesztése

A termék elektronikájának fejlesztése hét lépésre bontható: előzetes gyártásterv, sematikus ábra, NYÁK-elrendezés, végleges BOM, prototípus, teszt és program, végül tanúsítás.

1. lépés - Hozzon létre egy előzetes gyártási tervet

Új elektronikus hardver termék fejlesztésekor először egy előzetes gyártási tervet kell kezdeni. Ez nem tévesztendő össze a Proof-of-Concept (POC) prototípussal.

A POC prototípus általában egy Arduino-hoz hasonló fejlesztőkészlet felhasználásával készül. Néha hasznosak lehetnek annak bizonyítására, hogy termékkoncepciója megoldja a kívánt problémát. De a POC prototípus korántsem egy produkcióterv. Ritkán lehet piacra lépni a termékébe ágyazott Arduinóval.

Az előzetes gyártási tervezés a termék gyártási összetevőire, költségére, haszonkulcsára, teljesítményére, jellemzőire, fejlesztési megvalósíthatóságára és gyárthatóságára összpontosít.

Használhat egy előzetes gyártási tervet, hogy becsléseket készítsen a termék minden költségére. Fontos a termék fejlesztésének, prototípusának, programozásának, tanúsításának, méretarányának és gyártásának költségeinek pontos ismerete.

Az előzetes gyártási terv megválaszolja a következő releváns kérdéseket. A termékem megvalósítható? Megengedhetem magamnak, hogy kifejlesszem ezt a terméket? Mennyi időbe telik a termék fejlesztése? Gyárthatom tömegesen a terméket? Eladhatom nyereséggel?

Sok vállalkozó elköveti azt a hibát, hogy kihagyja az előzetes gyártástervezési lépést, és ehelyett közvetlenül a sematikus kapcsolási rajz megtervezésébe kezd. Ezzel végül felfedezheti, hogy mindazt az erőfeszítést és nehezen megkeresett pénzt elköltötte egy olyan termékre, amelyet nem lehet megfizethető módon fejleszteni, gyártani, vagy ami a legfontosabb, nyereséggel eladni.

1A lépés - Rendszerblokk diagram

Az előzetes gyártási terv készítésekor el kell kezdeni a rendszerszintű blokkdiagram meghatározását. Ez a diagram meghatározza az egyes elektronikus funkciókat és az összes funkcionális komponens összekapcsolódását.

A legtöbb termékhez mikrovezérlőre vagy mikroprocesszorra van szükség, különféle alkatrészekkel (kijelzők, érzékelők, memória stb.), Amelyek különféle soros portokon keresztül kapcsolódnak a mikrovezérlőhöz.

A rendszer blokkdiagramjának elkészítésével könnyen azonosíthatja a szükséges soros portok típusát és számát. Ez elengedhetetlen első lépés a megfelelő mikrovezérlő kiválasztásához a termékéhez.

1B lépés - A gyártási alkatrészek kiválasztása

Ezután ki kell választania a különféle gyártási összetevőket: mikrochipeket, érzékelőket, kijelzőket és csatlakozókat a termék kívánt funkciói és célzott kiskereskedelmi ára alapján. Ez lehetővé teszi, hogy ezután elkészítsen egy előzetes anyagjegyzéket (BOM).

Az Egyesült Államokban a Newark, a Digikey, az Arrow, a Mouser és a Future a legnépszerűbb elektronikus alkatrész-beszállító. Megvásárolhatja a legtöbb elektronikus alkatrészt egytől (prototípusok készítéséhez és kezdeti teszteléséhez), vagy akár ezerig (kis mennyiségű gyártáshoz).

Ha nagyobb termelési mennyiséget ér el, pénzt takaríthat meg, ha egyes alkatrészeket közvetlenül a gyártótól vásárol meg.

1C. Lépés - Becsülje meg a gyártási költségeket

Most meg kell becsülnie a termék gyártási költségét (vagy az értékesített áruk költségét - COGS). Kritikus a lehető leghamarabb tudni, mennyibe kerül a termék előállítása.

Ismernie kell a termék gyártási egységköltségét a legjobb eladási ár, a készletköltség és a legfontosabb, hogy mekkora profitot érhet el.

A kiválasztott gyártási alkatrészek természetesen nagy hatással vannak a gyártási költségekre.

A pontos gyártási költségbecsléshez azonban tartalmaznia kell a NYÁK összeszerelésének, a végtermék összeszerelésének, a termék tesztelésének, a kiskereskedelmi csomagolásnak, a selejtaránynak, a visszatérítésnek, a logisztikának, a vámoknak és a raktározásnak a költségeit is.

2. lépés - Tervezze meg a kapcsolási rajzot

Itt az ideje, hogy megtervezzük a vázlatos kapcsolási rajzot az 1. lépésben létrehozott rendszerblokk-diagram alapján.

A vázlatos ábra bemutatja, hogyan kapcsolódik össze minden alkatrész, a mikrochipektől az ellenállásokig. Míg a rendszer blokkdiagramja többnyire a magasabb szintű termék funkcionalitására összpontosít, a vázlatos diagram az apró részletekről szól.

Olyan egyszerű dolog, mint a hibásan megszámozott tű a sémában szereplő alkatrészeken, a funkcionalitás teljes hiányát okozhatja.

A legtöbb esetben külön aláramra lesz szüksége a rendszer blokkdiagramjának minden egyes blokkjához. Ezeket a különféle aláramköröket ezután összekapcsolják a teljes sematikus kapcsolási rajz kialakításával.

Különleges elektronikai tervező szoftvert használnak a sematikus diagram elkészítéséhez és annak biztosításához, hogy hibamentes legyen. Javaslom a DipTrace nevű csomag használatát, amely megfizethető, nagy teljesítményű és könnyen használható.

3. lépés - A nyomtatott áramköri kártya megtervezése

Miután a vázlat elkészült, most megtervezi a nyomtatott áramköri kártyát (PCB). A NYÁK az a fizikai kártya, amely az összes elektronikus alkatrészt megtartja és összeköti.

A rendszer blokkdiagramjának és sematikus áramkörének kidolgozása többnyire konceptuális jellegű volt. A PCB kialakítás azonban nagyon is valóságos.

A nyomtatott áramköri lapot ugyanabban a szoftverben tervezték, amely elkészítette a sematikus ábrát. A szoftver különféle ellenőrző eszközökkel rendelkezik annak biztosítására, hogy a NYÁK-elrendezés megfeleljen az alkalmazott NYÁK-folyamat tervezési szabályainak, és hogy a NYÁK megfeleljen a sémának.

Általánosságban elmondható, hogy minél kisebb a termék, és minél szorosabban vannak csomagolva az alkatrészek, annál hosszabb ideig tart a NYÁK-elrendezés létrehozása. Ha a termék nagy mennyiségű áramot vezet, vagy vezeték nélküli kapcsolatot kínál, akkor a NYÁK elrendezése még kritikusabb és időigényesebb.

A legtöbb NYÁK-terv esetében a legkritikusabb részek az áramvezetés, a nagy sebességű jelek (kristályórák, cím- / adatvonalak stb.) És az esetleges vezeték nélküli áramkörök.

4. lépés - Készítse el a végleges anyagjegyzéket (BOM)

Bár az előzetes gyártási terv részeként már létre kellett hoznia egy előzetes BOM-ot, itt az ideje a teljes gyártási BOM-nak.

A kettő közötti fő különbség a számos olcsó alkatrész, például az ellenállások és a kondenzátorok. Ezek az alkatrészek általában csak egy-két fillérbe kerülnek, ezért az előzetes BOM-ban külön nem sorolom fel őket.

De a NYÁK gyártásához teljes felsorolásra van szükség minden felsorolt ​​komponenssel együtt. Ezt a BOM-ot általában a sematikus tervező szoftver hozza létre. A BOM felsorolja a cikkszámokat, mennyiségeket és az összes alkatrész specifikációt.

5. lépés - Rendelje meg a NYÁK prototípusokat

Az elektronikus prototípusok létrehozása két lépésből áll. Az első lépés a csupasz nyomtatott áramköri lapok gyártása. Az áramköri tervezőszoftver lehetővé teszi, hogy a nyomtatott áramköri lap elrendezését Gerber nevű formátumban adja ki, minden egyes NYÁK-réteghez egy fájl.

Ezeket a Gerber fájlokat el lehet küldeni egy prototípus boltba kis mennyiségű futtatás céljából. Ugyanezeket a fájlokat nagyobb gyártók számára is el lehet juttatni nagy mennyiségű gyártáshoz.

A második lépés az összes elektronikus alkatrész forrasztása a táblára. A tervezőszoftverből kinyomtathat egy fájlt, amely megmutatja a táblára helyezett összes alkatrész pontos koordinátáit. Ez lehetővé teszi, hogy a szerelőműhely teljesen automatizálja a nyomtatott áramköri lap minden alkatrészének forrasztását.

A legolcsóbb megoldás az lesz, ha Kínában gyártja a NYÁK-prototípusokat. Bár általában az a legjobb, ha prototípusát otthonához közelebb tudja megtenni a szállítási késedelmek csökkentése érdekében, sok vállalkozó számára fontosabb a költségek minimalizálása.

A prototípus táblák Kínában történő gyártásához nagyon ajánlom a Seeed Stúdiót. Fantasztikus árakat kínálnak 5-8000 tábla mennyiségére. 3D nyomtatási szolgáltatásokat is kínálnak, ezáltal egyablakos ügyintézéssé válnak. További jó hírnevű kínai NYÁK-prototípus-gyártók közé tartozik a Gold Phoenix NYÁK és a Bittele Electronics.

Az Egyesült Államokban a Sunstone áramköröket, a sikító áramköröket és a San Francisco áramköröket ajánlom, amelyeket széles körben használtam saját terveim prototípusához. 1-2 hétbe telik az összeszerelt táblák beszerzése, hacsak nem fizet a sietős szolgáltatásért, amelyet ritkán ajánlok.

6. lépés - Értékelés, programozás, hibakeresés és ismétlés

Itt az ideje, hogy értékelje az elektronika prototípusát. Ne feledje, hogy az első prototípus ritkán fog tökéletesen működni. A terv véglegesítése előtt nagy valószínűséggel többször végbemegy. Ekkor fogja azonosítani, hibakeresni és kijavítani a prototípus problémáit.

Ez nehéz előrejelezni a költségeket és az időt tekintve is. A megtalált hibák természetesen váratlanok, ezért időbe telik kideríteni a hiba forrását és a legjobb megoldási módot.

Az értékelés és a tesztelés általában a mikrovezérlő programozásával párhuzamosan történik. Mielőtt elkezdené a programozást, érdemes legalább elvégeznie néhány alapvető tesztet, hogy a táblának ne legyenek nagyobb problémái.

Szinte minden modern elektronikai termék tartalmaz egy mikrokontroller egységnek (MCU) nevezett mikrochipet, amely a termék „agyaként” működik. A mikrovezérlő nagyon hasonlít egy számítógépben vagy okostelefonon található mikroprocesszorhoz.

A mikroprocesszor kiválóan képes nagy mennyiségű adatot gyorsan mozgatni, míg a mikrovezérlő olyan eszközök összekapcsolásában és vezérlésében, mint kapcsolók, érzékelők, kijelzők, motorok stb. A mikrovezérlő nagyjából egyszerűsített mikroprocesszor.

A mikrovezérlőt be kell programozni a kívánt funkció végrehajtására.

A mikrovezérlőket szinte mindig a „C” nevű, általánosan használt számítógépes nyelven programozzák. A firmware-nek nevezett programot állandó, de átprogramozható memóriában tárolják, általában a mikrokontroller chip belsejében.

7. lépés - Tanúsítsa termékét

Minden eladott elektronikai terméknek különféle tanúsítással kell rendelkeznie. A szükséges tanúsítványok attól függően változnak, hogy a termék mely országban kerül értékesítésre. Kitérünk az USA-ban, Kanadában és az Európai Unióban szükséges tanúsítványokra.

FCC (Szövetségi Kommunikációs Bizottság)

Az FCC tanúsításra szükség van az Egyesült Államokban forgalmazott összes elektronikai termékre. Valamennyi elektronikai termék kis mennyiségű elektromágneses sugárzást bocsát ki (azaz rádióhullámokat), ezért az FCC biztosítani akarja, hogy a termékek ne zavarják a vezeték nélküli kommunikációt.

Az FCC tanúsításnak két kategóriája van. A termékhez szükséges típus attól függ, hogy a termék rendelkezik-e vezeték nélküli kommunikációs képességekkel, például Bluetooth, WiFi, ZigBee vagy más vezeték nélküli protokollokkal.

Az FCC a vezeték nélküli kommunikációval rendelkező termékeket szándékos radiátorokként sorolja be. Azokat a termékeket, amelyek szándékosan nem bocsátanak ki rádióhullámokat, nem szándékos sugárzók közé sorolnak . A szándékos radiátor tanúsítás nagyjából tízszer annyiba kerül, mint a nem szándékos radiátor tanúsítás.

Fontolja meg kezdetben az elektronikus modulok használatát a termék bármely vezeték nélküli funkciójához. Ez lehetővé teszi, hogy csak nem szándékos radiátor tanúsítással jusson ki, ami legalább 10 ezer dollár megtakarítást jelent.

UL (Underwriters Laboratories) / CSA (Kanadai Szabványügyi Szövetség)

UL vagy CSA tanúsítás szükséges minden olyan termékhez, amelyet az Egyesült Államokban vagy Kanadában értékesítenek, és amelyeket hálózati aljzathoz csatlakoztatnak.

Csak az akkumulátort használó termékek, amelyek nem csatlakoznak a hálózati csatlakozóaljzathoz, nem igényelnek UL / CSA tanúsítást. A legtöbb nagykereskedő és / vagy termékfelelősség-biztosító társaság azonban megköveteli, hogy terméke UL vagy CSA tanúsítvánnyal rendelkezzen.

CE (Conformité Européene)

Az Európai Unióban (EU) értékesített elektronikus termékek többségéhez CE-tanúsításra van szükség. Hasonló az Egyesült Államokban szükséges FCC és UL tanúsításokhoz.

RoHS

Az RoHS tanúsítás biztosítja, hogy a termék ólommentes legyen. Az Európai Unióban (EU) vagy Kalifornia államban forgalmazott elektromos termékekhez RoHS-tanúsítás szükséges. Mivel Kalifornia gazdasága olyan jelentős, az Egyesült Államokban értékesített termékek többsége RoHS-tanúsítvánnyal rendelkezik.

Lítium akkumulátor tanúsítványok (UL1642, IEC61233 és UN38.3)

Az újratölthető lítium-ion / polimer akkumulátorok komoly biztonsági aggályokat vetnek fel. Rövidzárlat vagy túltöltés esetén akár lángra is lobbanhatnak.

Emlékszik a Samsung Galaxy Note 7 kettős visszahívására e probléma miatt? Vagy a különféle hoverboardokról szóló történetek, amelyek lángra lobbannak?

Ezen biztonsági megfontolások miatt az újratölthető lítium elemeknek tanúsítvánnyal kell rendelkezniük. A legtöbb termékhez először ajánlom olyan polcok használatát, amelyek már rendelkeznek ezzel a tanúsítvánnyal. Ez azonban korlátozza a választási lehetőségeket, és a legtöbb lítium elem nincs hitelesítve.

Ez elsősorban annak köszönhető, hogy a legtöbb hardvercég úgy dönt, hogy egyedi akkumulátort tervez, hogy kihasználja a termékben rendelkezésre álló összes helyet. Emiatt a legtöbb akkumulátorgyártó nem törődik azzal, hogy tanúsítja beszerezhető akkumulátorait.

3. rész - A ház fejlesztése

Most az egyedi műanyag darabok fejlesztésével és prototípus készítésével foglalkozunk. A legtöbb termék esetében ez magában foglalja legalább azt a házat, amely mindent összetart.

Az egyedi alakú műanyag vagy fémdarabok fejlesztéséhez 3D-s modellezési szakértőre, vagy még jobb ipari tervezőre van szükség.

Ha a megjelenés és az ergonómia kritikus fontosságú a terméked szempontjából, akkor érdemes ipari tervezőt felvenni. Például az ipari tervezők azok a mérnökök, akik olyan hordozható eszközöket készítenek, mint az iPhone, olyan hűvösnek és elegánsnak tűnnek.

Ha a megjelenés nem kritikus a terméke szempontjából, akkor valószínűleg kijön egy 3D modellező alkalmazásával, és általában lényegesen olcsóbbak, mint egy ipari tervező.

1. lépés - Hozzon létre 3D-s modellt

A termék külső fejlesztésének első lépése egy 3D-s számítógép létrehozása

modell. A 3D modellek készítéséhez használt két nagy szoftvercsomag a Solidworks és a PTC Creo (korábban Pro / Engineer néven volt).

Az Autodesk azonban most egy felhőalapú 3D modellező eszközt kínál, amely teljesen ingyenes a hallgatók, a hobbisták és az induló vállalkozások számára. Fusion 360- nak hívják. Ha saját 3D modellezést szeretne végezni, és nem kötődik sem a Solidworkshez, sem a PTC Creo-hoz, akkor mindenképpen fontolja meg a Fusion 360-at.

Miután az ipari vagy 3D modellező tervező elkészítette a 3D modellt, akkor fizikai prototípusokká alakíthatja. A 3D-s modell marketing célokra is használható, különösen még mielőtt rendelkezésre állnak funkcionális prototípusok.

Ha 3D-s modelljét marketing célokra kívánja használni, akkor létre kell hoznia a modell fotórealisztikus változatát. A Solidworks és a PTC Creo egyaránt rendelkezésre állnak fotórealisztikus modulokkal.

Készíthet fényképéről reális, 3D-s animációt is a termékéről. Ne feledje, hogy külön tervezőt kell felvennie, aki az animációra és a 3D-s modellek reális megjelenésére specializálódott.

A 3D-s modell fejlesztésének legnagyobb kockázata a házának az, hogy végül prototípusú, de mennyiségileg nem előállítható kialakítással készül.

Végül a szekrényét nagynyomású fröccsöntésnek nevezett módszerrel állítják elő (további részletekért lásd az alábbi 4. lépést).

Alkatrész fejlesztése fröccsöntéssel történő gyártáshoz meglehetősen bonyolult lehet, sok szabályt be kell tartani. Másrészt a 3D nyomtatással szinte bármi prototípus készíthető.

Ezért mindenképpen csak olyan embert vegyen fel, aki teljes mértékben megérti a fröccsöntés összes összetettségét és tervezési követelményeit.

2. lépés - Rendeljen tok prototípusokat (vagy vásároljon 3D nyomtatót)

A műanyag prototípusokat vagy additív (leggyakoribb), vagy szubtraktív eljárással építik fel. Egy additív folyamat, mint például a 3D nyomtatás, a prototípust úgy hozza létre, hogy vékony műanyag rétegeket rak össze egymással a végtermék előállításához.

Az additív folyamatok messze a leggyakoribbak, mivel képesek létrehozni bármit, amit csak el tudsz képzelni.

A szubtraktív folyamat, mint például a CNC megmunkálás, ehelyett egy szilárd gyártási műanyag blokkot vesz fel, és előkészíti a végterméket.

A szubtraktív folyamatok előnye, hogy olyan műanyag gyantát kell használni, amely pontosan megegyezik az Ön által használt végső műanyaggal. Ez néhány terméknél fontos, azonban a legtöbb terméknél ez nem elengedhetetlen.

Az additív folyamatokhoz speciális prototípusgyantát használnak, amelynek más érzése lehet, mint a gyártási műanyagnak. Az adalékanyagoknál használt gyanták jelentősen javultak, de még mindig nem egyeznek meg a fröccsöntésben használt műanyagokkal.

Ezt már említettem, de megérdemli, hogy újra kiemeljük. Figyelmeztetni kell, hogy a prototípus-készítési folyamatok (additív és szubtraktív) teljesen eltérnek a gyártáshoz használt technológiától (fröccsöntés). Kerülni kell olyan prototípusok létrehozását (különösen additív prototípusok esetén), amelyeket lehetetlen gyártani.

Kezdetben nem feltétlenül szükséges, hogy a prototípus megfeleljen a fröccsöntés összes szabályának, de szem előtt kell tartanod őket, hogy a terved könnyebben áttérhessen a fröccsöntésre.

Számos vállalat veheti át 3D-modelljét, és fizikai prototípussá alakíthatja. A Proto Labs az a cég, amelyet személyesen ajánlok. Adalékos és szubtraktív prototípus-készítést kínálnak, valamint kis térfogatú fröccsöntést.

Fontolja meg saját 3D nyomtatójának megvásárlását is, különösen, ha úgy gondolja, hogy több iterációra lesz szüksége a termék megfelelő eléréséhez. A 3D nyomtatók már csak néhány száz dollárért megvásárolhatók, amellyel annyi prototípus verziót készíthet, amennyit csak kíván.

A saját 3D nyomtatóval való igazi előnye az, hogy lehetővé teszi a prototípus szinte azonnali megismétlését, ezzel csökkentve a piacra jutás idejét.

3. lépés - Értékelje a ház prototípusait

Itt az ideje, hogy értékelje a ház prototípusait, és szükség esetén módosítsa a 3D modellt. Szinte mindig több prototípus ismétlésre lesz szükség ahhoz, hogy a ház kialakítása megfelelő legyen.

Bár a 3D számítógépes modellek lehetővé teszik a ház vizualizálását, semmi sem hasonlítható ahhoz, hogy valódi prototípust tartson a kezében. Szinte biztos, hogy mind funkcionális, mind kozmetikai változtatásokat fog végrehajtani, amint megkapja az első igazi prototípust. Tervezzen, hogy több prototípusra lesz szüksége, hogy minden rendben legyen.

A műanyag kifejlesztése új termékéhez nem feltétlenül egyszerű vagy olcsó, különösen, ha az esztétika kritikus a termék szempontjából. A valódi bonyodalmak és költségek azonban akkor merülnek fel, amikor a prototípus szakaszáról a teljes gyártásra tér át.

4. lépés - áttérés a fröccsöntésre

Noha az elektronika a termék legösszetettebb és legdrágább része, amelyet fejleszteni lehet, a műanyag gyártása lesz a legdrágább. A műanyag alkatrészek gyártásának beállítása fröccsöntéssel rendkívül költséges.

A legtöbb ma forgalmazott műanyag termék valóban régi gyártási technikával készül, az úgynevezett fröccsöntéssel. Nagyon fontos, hogy megértse ezt a folyamatot.

Először egy acélformával indul, amely két darab acél, amelyet nagy nyomáson tartanak össze. A formának van egy faragott ürege a kívánt termék alakjában. Ezután forró olvadt műanyagot injektálnak a formába.

A fröccsöntési technológiának egyetlen nagy előnye van - ez olcsó módszer ugyanazok műanyag darabok millióinak előállítására. A jelenlegi fröccsöntési technológia egy óriási csavarral kényszeríti a műanyagot nagy formában a formába, ezt az eljárást 1946-ban találták ki. A 3D nyomtatáshoz képest a fröccsöntés ősi!

A fröccsöntő öntőformák rendkívül hatékonyan sok mindent készítenek, nagyon alacsony egységköltséggel. De maguk a formák sokkolóan drágák. A termékek millióinak előállításához tervezett penész elérheti a 100 ezer dollárt! Ez a magas költség leginkább annak köszönhető, hogy a műanyagot ilyen nagy nyomáson fecskendezik be, ami rendkívül kemény egy formánál.

Hogy ellenálljon ezeknek a feltételeknek, az öntőformákat keményfémek felhasználásával készítik. Minél több injekció szükséges, annál keményebb a fém, és annál magasabb a költség.

Például több ezer egység előállításához használhat alumínium öntőformákat. Az alumínium puha, ezért nagyon gyorsan lebomlik. Mivel azonban lágyabb, azt is könnyebb formává tenni, így a költségek alacsonyabbak - egy egyszerű formához csupán 1-2 ezer dollár.

Az öntőforma tervezett térfogatának növekedésével nő a szükséges fémkeménység és ezáltal a költség is. A penész előállításához szükséges átfutási idő szintén megnő a kemény fémek, például az acél esetében. A formakészítőnek sokkal tovább tart egy acélforma kivágása (az úgynevezett megmunkálása), mint egy lágyabb alumínium.

Végül növelheti a gyártási sebességet több üreges forma használatával.

Ezek lehetővé teszik, hogy egyetlen műanyag injekcióval több példányt készítsen a részéből.

De ne ugorjon több üreges formába, amíg nem dolgozott át semmilyen módosítást a kezdeti formákon. Bölcs dolog legalább több ezer egység futtatása, mielőtt több üreges formába frissítenénk.

Következtetés

Ez a cikk alapvető áttekintést adott egy új elektronikus hardver termék fejlesztésének folyamatáról, tekintet nélkül a műszaki szintre. Ez a folyamat magában foglalja a legjobb fejlesztési stratégia kiválasztását, valamint az elektronika és a ház fejlesztését a termékéhez.

A szerzőről

John Teel a Predictable Designs vállalat elnöke, amely segíti a vállalkozókat, induló vállalkozásokat, gyártókat, feltalálókat és kisvállalkozásokat új elektronikus termékek piacra dobásában. John korábban a Texas Instruments vezető tervezőmérnöke volt, ahol elektronikai terveket készített, amelyeket ma már több millió termékben használnak (köztük néhányat az Apple-től). Sikeres vállalkozó, aki kifejlesztette saját termékét, Ázsiában gyártotta, és több országban több száz kiskereskedelmi helyen értékesítette. Töltse le ingyenes csalólapját: 15 lépés az új elektronikus termék kifejlesztéséhez.