Ressourcer til hardware-startups

Det er svært at starte en hardwarevirksomhed. Hvad der gør det endnu sværere er vanskeligheden ved at finde onlineressourcer, især tjenester til hardwarevirksomheder.

Efter at have mødt en række mennesker, der ikke kendte til interessante tjenester, og ved et uheld selv lærte om nogle andre, besluttede jeg at sammensætte min egen liste i håb om, at den vil være nyttig for andre.

Dette er ikke ment som en omfattende oversigt, og jeg har ikke til hensigt at lave en. Det er min liste: Jeg har personligt brugt de fleste tjenester og værktøjer, der er anført her, eller hørt gode ting om dem, hvilket er grunden til, at jeg kan anbefale dem.

Denne liste fokuserer også på tjenester, der er relativt billige og hurtige. Hardware-startups har normalt ikke masser af penge og har brug for at iterere hurtigt, så det giver ofte mening at bruge værktøjer, som nogle ville betragte som værende i "hobbyist"-klassen.

Elektronikprototyping og fremstilling

MacroFab

Upload dit PCB-design til MacroFab, giv dem din stykliste (BOM), specificer de nøjagtige komponenter, der skal bruges, klik på "Bestil" og modtag dine fuldt samlede enheder flere uger senere. Hele processen er hurtig, smertefri og fuldt automatiseret. De tager sig af bestilling af PCB'er, stencils, komponenter og at sætte det hele sammen.

Generelt vil de samle næsten alt, inklusive THT (Through-Hole) og store SMD-komponenter.

Hvis du beslutter dig for at arbejde med dem, så overvej at tilpasse dit design til at bruge deres "House Parts", da det mærkbart vil reducere omkostningerne.

Alle de printkort, jeg modtog fra dem, var af fremragende kvalitet. Jeg havde et lille problem med dem, hvor diodebroer var placeret forkert — men givet de uklare markeringer på elementerne, kan jeg ikke rigtig bebrejde dem, og deres support var fantastisk. Jeg ville bruge MacroFab oftere, hvis byggetiderne var kortere og mere forudsigelige, men i mit tilfælde viste det sig, at en lokal kontraktproducent (CM) kunne levere hurtigere service.

Hvis du ikke har en lokal kontraktproducent (CM), du arbejder med, er MacroFab et fremragende valg til dine prototyper og lavvolumenproduktion.

Samling af små partier

Målet med Small Batch Assembly er overkommelig elektroniksamling i lav volumen. Der er begrænsninger for, hvad der kan produceres, så det er måske ikke det rigtige match for ethvert design.

Din lokale CM

Glem ikke lokale CM'er (kontraktproducenter). I mange tilfælde kan de give dig bedre service: hurtigere ekspeditionstid, god kommunikation, regelmæssig feedback. Kig og spørg dig omkring, de er ikke altid lette at finde.

Jeg fandt ud af, at til mine behov fungerer en lokal CM bedst, så det er det, jeg bruger lige nu.

OSHPark

Lilla printkort fra OSHPark er velkendte i hobbyist/maker-verdenen. Enkel prissætning, lave omkostninger og rimelig hurtig leveringstid betød, at tjenesten blev meget populær.

Hvad nogle mennesker dog ikke er klar over, er, at printkort fra OSHPark har fremragende kvalitet og ret gode specifikationer, især på deres 4-lags tilbud. Og hvis du har brug for printkort til intern prototyping, gør ENIG-finishen det meget lettere at lodde SMT.

Her er et eksempel på en hurtig prototype ved hjælp af et kort fra OSHPark:

Og her er en anden enhedsprototype. Begge blev samlet ved hjælp af printplader fra OSHPark, stencils fra OSH Stencils og manuel placering, reflowet ved hjælp af en varmluftstation. Begge reflowede fint uden problemer:

OSH Stencils

OSH Stencils makes inexpensive SMT/SMD stencils. They offer both ultra-cheap polyamide stencils for low-volume prototyping use, and stainless steel for precision work with durability. Pricing is calculated by square inch.

Jeg har brugt både deres polyamid- og rustfrit stål-stencils, og de var alle i topklasse. Deres leveringstid er imponerende, selv ved bestilling fra den anden side af kloden ankom stencilen inden for en uge eller deromkring, altid hurtigere end noget PCB, jeg kunne bestille.

Givet deres lave priser, stoppede jeg med at bruge loddepasta-sprøjter selv til engangsprototyper: hver gang jeg bestiller et printkort, bestiller jeg også en stencil.

OSH Stencils er ikke relateret til OSHPark, selvom navnet peger på fælles oprindelse.

AISLER

AISLER is the European version of OSHPark. Simple pricing, quick turnaround and excellent board quality.

Eksempel på kort fra AISLER med en stencil i rustfrit stål fra OSH Stencils:

Seeed

Seeed Studio tilbyder en Fusion PCB service med uovertrufne priser, især for 2-lags kort med HASL og HASL blyfri finish. Hvis det ikke er et problem at vente lidt længere på, at dine kort sendes fra Kina, er dette en service, der er værd at overveje. De tilbyder også stencils og endda PCB-samlingstjenester.

Andre PCB-kilder

I Europa er der Eurocircuits, som plejede at være dyre, men er blevet mere konkurrencedygtige på det seneste.

For større mængder vil jeg anbefale at gå gennem din kontraktproducent (CM) og bruge, hvad de anbefaler og er trygge ved.

CAD (Elektronik)

Til design af elektronik har man brug for en CAD. Heldigvis er valget her ret nemt. Hvis du (eller din designer) har erfaring med et bestemt CAD-system og du har en licens til det system — så brug det. I alle andre tilfælde — bør du vælge KiCAD.

KiCAD

KiCAD has a huge advantage in that it is free. And being free does not necessarily mean that it's worse than some commercial packages — quite the opposite. While it has its drawbacks and some things will be more tedious than expected, it is a surprisingly capable program.

I praksis er 4-8 lags kort med flere kontrollerede impedans længde-matchede differentielle par ikke et problem med KiCAD.

CAD (Mekanisk)

Landskabet for mekanisk design-CAD ændrer sig meget langsomt, men de seneste år har bragt interessante ændringer. Især er det ikke længere nødvendigt at betale op mod $5000 pr. bruger. Interessante nye aktører er:

Autodesk Fusion 360

En meget komplet CAD/CAM-pakke. Multiplatform (Mac/Windows), hvilket er en stor fordel. Bundet til skyen, men fungerer med eller uden internetforbindelse. Prisen er meget tilgængelig til $300/år, og derudover tilbydes softwaren gratis til hobbyfolk, makers, undervisere og vigtigst af alt — unge startups.

Brugbar til 3D-print, sprøjtestøbning og CNC-bearbejdning, mangler stadig pladebearbejdningskapacitet (virksomheden siger, de arbejder på det).

OnShape

Browser-based CAD, with an interface that is similar to that of SolidWorks. Multiplatform (any platform with a modern web browser). Does not work without an internet connection and places a particular emphasis on sharing features (other people being able to access the latest design revisions). It used to be very accessible, but the company changed the pricing and now commercial use starts at $125/month, which is rather steep compared to Fusion 360.

Brugbar til 3D-print, sprøjtestøbning, CNC-bearbejdning og pladedesign.

Køb af komponenter

De sædvanlige kilder

De velkendte store distributører for mindre mængder af komponenter er:

• Digi-Key,
• Mouser,
• Farnell (element14),
• RS Components (Allied).

Det er vigtigt at tjekke, om en distributør opererer i det område, hvor du befinder dig. At behandle komponenter gennem tolden kan ødelægge din dag ved at introducere forsinkelser, ekstra omkostninger og masser af ekstra arbejde. For virksomheder beliggende i Europa er Farnell og RS de sikreste valg, da de sender fra inden for EU. I USA vil du sandsynligvis bruge Mouser eller Digi-Key.

Når du tjekker tilgængelighed, er det en god idé at tjekke alle de store distributører, da de ikke alle lagerfører de samme komponenter. Octopart kan hjælpe med at tjekke dem alle (se også nedenfor).

Mindre distributører

Der findes mindre, mindre kendte distributører, som ofte kan tilbyde bedre priser, især for passive komponenter. Et godt eksempel er TME, der ligger i Polen, hvilket er en god kilde, hvis du befinder dig i EU.

Køb direkte

Nogle producenter sælger direkte — som et eksempel tilbyder Texas Instruments deres chips til konkurrencedygtige priser allerede fra en mængde på 500. Det er værd at kigge sig omkring (PartsBox kan hjælpe med automatisk valg af leverandører).

Et andet interessant eksempel på direkte salg er Wuerth Elektronik. De fremstiller en bred vifte af passive og elektromekaniske komponenter af fremragende kvalitet og sælger for det meste direkte. Du arbejder med en lokal salgsrepræsentant, trykte kataloger og tilbud på komponenter, som du er interesseret i. Fordelen her er, at du får fremragende dokumentation (plus 3D CAD-modeller) og god kvalitet til rimelige priser.

Højere volumener

Hvis du begynder at købe større mængder, men endnu ikke har din egen indkøbs- og logistikafdeling, er der nogle gange interessante muligheder. Det første træk er normalt at købe direkte baseret på individuelle tilbud. Derefter kan du begynde at arbejde med distributører som Arrow eller Verical, der specialiserer sig i større mængder. I praksis har jeg dog fundet ud af, at det ikke altid er besværet værd.

Generelt vil dine første produktionskørsler ikke overstige 1.000 stykker. Ved disse mængder bør du ikke bekymre dig for meget om at optimere komponentomkostningerne: det kan være det værd for flere dyre chips, og det kan være nemt for nogle passive komponenter, men jeg ville ikke bruge for meget tid på det. Tilgængelighed er et større problem end omkostninger, og der er mange større problemer at løse.

Mekanisk & 3D-print

De fleste hardware-startups designer enheder, ikke bare printkort med elektronik, og stifterne har ofte begrænset erfaring med mekanisk design.

Det giver mening at have en lokal FDM (Fused Deposition Modeling) 3D-printer til hurtig prototyping. Men FDM har lav præcision, du kan ikke producere en rimelig glat overflade, og du skal bekymre dig om støttestrukturer. Kommercielle 3D-printtjenester vil tilbyde SLS (Selective Laser Sintering) eller SLA (Stereolithography) print, hvilket kræver en enorm investering i dyrt udstyr, men giver meget bedre resultater. Dine designs vil blive printet med ensartet kvalitet, med minimal tidsinvestering fra din side, og du behøver slet ikke bekymre dig om ting som støttestrukturer.

Shapeways

Shapeways is mostly a marketplace for 3D-printed products, but this means they are continously improving and optimizing their processes. Turnaround for small SLS-printed parts is several days, and prices are very good.

Kvaliteten af deres SLS-print er meget god: selvom overfladerne ikke vil være helt glatte, er det svært at se sporene af 3D-printning.

Et nærbillede af en prototype printet hos Shapeways ved hjælp af SLS (de kalder det stærk & fleksibel plastik):

Materialise (en produktionsservicevirksomhed)

Materialise is oriented more towards businesses (B2B) than consumers. This is both good and bad for hardware startups: on one hand, their processes are more repeatable and you can expect consistently good quality. They also support large prints. On the other hand, for small orders you might find that the minimum price is not competitive, and turnaround time isn't always great.

Hvad angår kvaliteten, er den meget sammenlignelig med hvad Shapeways tilbyder.

ProtoLabs

Idéen bag ProtoLabs er ikke kun at levere prototypetjenester, men også en blid overgang til lavvolumenproduktion. Priserne for deres CNC-tjenester er ikke særlig attraktive, men deres hurtige sprøjtestøbning er ret interessant.

De udviklede en proces med aluminiumsforme, som er billige og hurtige at producere. Ulempen er deres levetid: de er kun gode til op til 10.000 komponenter. Generelt er dette ikke et problem for en hardware-startup: det er ret sandsynligt, at du vil ændre dit design, før du når 10.000 komponenter, og hvis du forudser produktion i store mængder, kan du altid skifte til stålforme.

Deres hurtige sprøjtestøbningstilbud er virkelig godt, men det har ulemper sammenlignet med at arbejde med et lokalt formfremstillingsfirma. Du skal uploade dit design, som skal være klar til sprøjtestøbning. At designe dele til sprøjtestøbning er ikke let og kræver betydelig viden og erfaring. Og selvom ProtoLabs vil påpege de største fejl i dit design og give lidt vejledning, er risikoen i sidste ende din: på et tidspunkt skal du klikke på "Bestil" og betale flere tusinde euro/dollars for den første kørsel. Hvis der er væsentlige problemer, skal du tilbage til startlinjen.

Online værktøjer

PartsBox (selvfølgelig!)

PartsBox is a way to easily keep track of electronic parts and projects. Once you start building, you soon realize that you need a tool to help you remember how many what components you have. Many people start with spreadsheets, but they just don't cut it and quickly become a time sink.

Derudover er det sandsynligt, at du vil ønske at opbevare andre dokumenter sammen med dine komponenter: filer som PDF-datablade, applikationsnoter, 3D CAD-modeller og lignende. Selvfølgelig kan man vedligeholde et separat arkiv på en filserver eller i Dropbox, men så skal man bekymre sig om filnavngivning, mappestruktur og styring af brugeradgang. PartsBox løser alt dette ved at være et enkelt sted, hvor både komponentlagerinformation og tilknyttede dokumenter opbevares.

På samme måde bruger de fleste mennesker et regneark til at styre deres stykliste og beregne omkostninger. Der er kolonner til producentens varenumre, distributørens varenumre (SKU), antal og prissætning. Nogen søger efter komponenter, finder distributørpriser for en eller to leverandører, vælger den bedste pris og indtaster den i regnearket.

Det største problem med denne tilgang er, at den ikke skalerer. Selv i et lille projekt med 20-40 komponenter er det et stort arbejde at finde priserne og indtaste dem i regnearket.

Det andet problem er, at regneark blev designet til simple tabeldata. Men distributørtilbud er alt andet end simple! Leverandører bruger forskellige prisbrudsstrukturer, som ikke let kan sammenlignes: en leverandør vil angive priser ved mængder på 100, 500 og 1000, og en anden ved 25, 250 og 500. Der er også begrænsninger såsom MOQ (Minimum ordremængde) og ordremultipel.

PartsBox kan hurtigt og ubesværet sammenligne og vælge de bedste tilbud og give dig en styklistepris for enhver mængde, der også tager højde for dit lokale lager.

Octopart

Når du overvejer en ny komponent, er Octopart stedet at gå hen for at finde ud af priser og tilgængelighed. Selvfølgelig kan du tjekke hos din yndlingsdistributør, men Octopart lader dig tjekke lager og priser hos alle større distributører øjeblikkeligt, og tager sig også af valutaomregninger.

Regnemaskiner

Til beregning af ting som banebredde for en ønsket impedans, eller differentiel parbredde/afstand, fandt jeg Mantaro-regnemaskiner ret nyttige. Jeg bestilte printkort med kontrolleret impedans, og i det mindste for differentielle microstrips var måleresultaterne helt nøjagtige.

Her er et eksempel på impedanskontrollerede differentielle par beregnet ved hjælp af Mantaro-beregneren og produceret hos MacroFab:

Stack Exchange

De fleste spørgsmål stillet på Electrical Engineering Stack Exchange webstedet er fra begyndere, men eksperter besøger ofte webstedet. Stil et godt spørgsmål, og du kan finde et svar fra nogen med mange års erfaring.