Ressourcer for hardware-startups

At starte en hardwarevirksomhed er svært. Det, der gør det endnu sværere, er vanskeligheden ved at finde online ressourcer, især tjenester for hardwarevirksomheder.

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

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

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

Elektronik prototyping og fremstilling

MacroFab

Upload dit printkortdesign til MacroFab, giv dem din 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 at bestille printkortene, stencils, komponenter, og af at samle det hele.

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

Hvis du beslutter at arbejde med dem, overvej at tilpasse dit design til at bruge deres "Huskomponenter", da det vil mærkbart mindske omkostningerne.

Alle de kort, jeg modtog fra dem, var af fremragende kvalitet. Jeg havde et lille problem med dem, hvor diodebroer blev 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 CM (Contract Manufacturer) kunne levere hurtigere service.

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

Lille Batch Samling

Målet med Small Batch Assembly er overkommelig lavvolumen elektroniksamling. Der er begrænsninger for, hvad der kan produceres, så det er måske ikke det rigtige valg for hvert design.

Din lokale CM

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

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

OSHPark

Lilla printplader fra OSHPark er velkendte i hobbyist-/magerverdenen. Enkel prissætning, lav pris og rimelig hurtig behandlingstid betyder, at tjenesten blev meget populær.

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

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

Og her er endnu en enhedsprototype. Begge blev samlet ved hjælp af print fra OSHPark, stencils fra OSH Stencils og manuel placering, omflyttet ved hjælp af en varmluftstation. Begge omflyttedes 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 førsteklasses. Deres leveringstid er imponerende, selv når man bestiller fra den anden side af kloden, ankom stencilen inden for en uge eller så, altid hurtigere end ethvert PCB, jeg kunne bestille.

På grund af deres lave priser, stoppede jeg med at bruge loddepasta sprøjter selv for engangsprototyper: hver gang jeg bestiller et printkort, bestiller jeg også en stencil.

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

AISLER

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

Eksempel på printplader fra AISLER med en rustfri stål skabelon fra OSH Stencils:

Seeed

Seeed Studio tilbyder en Fusion PCB service med uslåelige priser, især for 2-lags kort med HASL og HASL Lead Free overflader. Hvis det ikke er et problem at vente lidt længere på, at dine kort skal sendes fra Kina, er dette en service værd at overveje. De tilbyder også stencils og endda PCB-monteringstjenester.

Andre PCB-kilder

I Europa er der Eurocircuits, som plejede at være dyrt, men er blevet mere konkurrencedygtigt for nylig.

For større mængder vil jeg anbefale at gå gennem din CM og bruge hvad de anbefaler og er komfortable med.

CAD (Elektronik)

For at designe elektronik, har man brug for et 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 — brug det. I alle andre tilfælde — du bør gå med 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 praktiske termer er 4-8 lag kort med flere kontrollerede impedans længdematchede differentielle par ikke et problem med KiCAD.

CAD (Mekanisk)

Mekanisk design CAD-landskab ændrer sig meget langsomt, men de seneste år har bragt interessante ændringer. Især er det ikke længere nødvendigt at betale opad til $5000 pr. bruger. Interessante nye indtrædende er:

Autodesk Fusion 360

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

Anvendelig til 3D-print, sprøjtestøbning og CNC-bearbejdning, mangler stadig pladebearbejdningsegenskaber (firmaet 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.

Anvendelig til 3D-print, sprøjtestøbning, CNC-bearbejdning og pladekonstruktion.

Køb af komponenter

De sædvanlige kilder

De velkendte større 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 er placeret. At behandle komponenter gennem told kan ødelægge din dag ved at introducere forsinkelser, ekstra omkostninger og meget ekstra arbejde. For virksomheder placeret i Europa er Farnell og RS de sikreste væddemål, da de sender fra inden for EU. I USA vil du sandsynligvis ønske at bruge Mouser eller Digi-Key.

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

Mindre distributører

Der er mindre, mindre kendte distributører, som ofte kan tilbyde bedre priser, især for passive komponenter. Et godt eksempel er TME, som ligger i Polen, og som er en fantastisk kilde, hvis du er placeret i EU.

Køb direkte

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

Et andet interessant eksempel på direkte salg er Wuerth Elektronik. De producerer et bredt udvalg af passive og elektromekaniske komponenter af fremragende kvalitet og sælger for det meste direkte. Du arbejder med en lokal salgsrepræsentant, trykte kataloger og tilbud/tilbud på komponenter, 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 volumener, men endnu ikke har din egen indkøbs- og logistikafdeling, er der undertiden interessante muligheder. Det første skridt er normalt at købe direkte baseret på individuelle tilbud. Derefter kunne du begynde at arbejde med distributører som Arrow eller Verical, der specialiserer sig i større mængder. I praksis fandt jeg dog, at det ikke altid er umagen værd.

Generelt vil dine første produktionskørsler ikke overstige 1.000 stykker. Ved disse volumener bør du ikke bekymre dig for meget om at optimere komponentomkostninger: det kan være værdifuldt for flere dyre chips, og det kan være let for nogle passive, 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 kort med elektronik, og grundlæggerne 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) printning, som kræver en stor investering i dyrt udstyr, men producerer meget bedre resultater. Dine designs vil blive printet med konsekvent kvalitet, med minimal tidsinvestering fra din side, og du behøver ikke at 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: mens overfladerne ikke vil være perfekt glatte, er det svært at se spor af 3D-print.

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

Materialise (et fremstillingsvirksomhed)

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 det, Shapeways tilbyder.

ProtoLabs

Idéen bag ProtoLabs er ikke kun at tilbyde prototypingstjenester, men også en blid overgang til lavvolumenproduktion. Prissætningen for deres CNC-tjenester er ikke særlig attraktiv, men deres hurtige sprøjtestøbning er ret interessant.

De udviklede en proces med aluminiumsforme, som er overkommelige 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 til 10.000 komponenter, og hvis du forudser storvolumenproduktion, 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 komponenter til sprøjtestøbning er ikke let og kræver betydelig viden og erfaring. Og mens ProtoLabs vil påpege de største fejl i dit design og give noget vejledning, er risikoen i sidste ende din: på et tidspunkt skal du klikke på "Bestil" og betale flere tusinde euro/dollars for det første oplag. Hvis der er betydelige problemer, skal du starte forfra.

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.

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

Ligeledes bruger de fleste mennesker et regneark til at håndtere deres BOM og beregne omkostninger. Der er kolonner for producentkomponentnumre, distributørkomponentnumre (SKU), mængde 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 meget arbejde at finde priser og indtaste dem i regnearket.

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

PartsBox kan hurtigt og ubesværet sammenligne og vælge de bedste tilbud og give dig en BOM-pris for enhver mængde, også under hensyntagen til dit lokale lager.

Octopart

Når du overvejer en ny komponent, er Octopart stedet at gå for at finde ud af priser og tilgængelighed. Selvfølgelig kunne du tjekke med din foretrukne distributør, men Octopart lader dig tjekke lager og priser med alle større distributører, øjeblikkeligt, og tager også hånd om valutaomregninger.

Regnemaskiner

For at beregne ting som sporvidde for en ønsket impedans, eller differentiel parvidde/afstand, fandt jeg Mantaro kalkulatorer ret hjælpsomme. Jeg bestilte printkort med kontrolleret impedans, og i det mindste for differentielle mikrostriber, var måleresultaterne helt præcise.

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

Stack Exchange

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