Ressourcen für Hardware-Startups

Ein Hardware-Unternehmen zu gründen ist schwer. Was es noch schwieriger macht, ist die Schwierigkeit, Online-Ressourcen zu finden, insbesondere Dienstleistungen für Hardware-Unternehmen.

Nachdem ich eine Reihe von Leuten getroffen hatte, die nichts von interessanten Diensten wussten, und ich selbst zufällig von einigen anderen erfahren hatte, beschloss ich, meine eigene Liste zusammenzustellen, in der Hoffnung, dass sie für andere nützlich sein wird.

Dies soll kein umfassendes Verzeichnis sein und ich habe nicht die Absicht, eines zu erstellen. Es ist meine Liste: Ich habe die meisten hier aufgeführten Dienste und Tools persönlich genutzt oder Gutes über sie gehört, weshalb ich sie empfehlen kann.

Diese Liste konzentriert sich auch auf Dienste, die relativ kostengünstig und schnell sind. Hardware-Startups haben normalerweise nicht viel Geld und müssen schnell iterieren, daher ist es oft sinnvoll, Tools zu verwenden, die manche als "Hobbyisten"-Klasse betrachten würden.

Elektronik-Prototyping und -Fertigung

MacroFab

Laden Sie Ihr PCB-Design bei MacroFab hoch, geben Sie ihnen Ihre Stückliste (BOM), spezifizieren Sie die genauen zu verwendenden Komponenten, klicken Sie auf "Bestellen" und erhalten Sie Ihre vollständig montierten Geräte einige Wochen später. Der gesamte Prozess ist schnell, schmerzlos und vollautomatisch. Sie kümmern sich um die Bestellung der PCBs, Schablonen, Komponenten und den Zusammenbau.

Im Allgemeinen bestücken sie so gut wie alles, einschließlich THT (Through-Hole) und große SMD-Komponenten.

Wenn Sie sich entscheiden, mit ihnen zusammenzuarbeiten, sollten Sie in Erwägung ziehen, Ihr Design an deren "Haus-Bauteile" anzupassen, da dies die Kosten spürbar senken wird.

Alle Platinen, die ich von ihnen erhalten habe, waren von hervorragender Qualität. Ich hatte ein kleines Problem mit ihnen, bei dem Diodenbrücken falsch platziert waren – aber angesichts der unklaren Markierungen auf den Elementen kann ich ihnen wirklich keinen Vorwurf machen, und ihr Support war fantastisch. Ich würde MacroFab öfter nutzen, wenn die Bauzeiten kürzer und vorhersehbarer wären, aber in meinem Fall stellte sich heraus, dass ein lokaler Auftragsfertiger (CM) einen schnelleren Service bieten konnte.

Wenn Sie keinen lokalen Auftragsfertiger (CM) haben, mit dem Sie zusammenarbeiten, ist MacroFab eine ausgezeichnete Wahl für Ihre Prototypen und Kleinserienproduktion.

Kleinserienfertigung

Das Ziel von Small Batch Assembly ist die erschwingliche Kleinserienfertigung von Elektronik. Es gibt Einschränkungen hinsichtlich dessen, was produziert werden kann, daher ist es möglicherweise nicht für jedes Design geeignet.

Ihr lokaler Auftragsfertiger (CM)

Vergessen Sie nicht die lokalen CMs (Auftragsfertiger). In vielen Fällen können sie Ihnen einen besseren Service bieten: schnellere Bearbeitungszeiten, gute Kommunikation, regelmäßiges Feedback. Schauen und fragen Sie sich um, sie sind nicht immer leicht zu finden.

Ich habe festgestellt, dass für meine Bedürfnisse ein lokaler CM am besten funktioniert, also nutze ich diesen im Moment.

OSHPark

Lila Leiterplatten von OSHPark sind in der Hobbyist/Maker-Welt wohlbekannt. Einfache Preisgestaltung, niedrige Kosten und eine relativ schnelle Bearbeitungszeit haben dazu geführt, dass der Service sehr beliebt wurde.

Was manche Leute jedoch nicht wissen, ist, dass Platinen von OSHPark eine ausgezeichnete Qualität und ziemlich gute Spezifikationen haben, insbesondere bei ihrem 4-Lagen-Angebot. Und wenn Sie Platinen für das interne Prototyping benötigen, macht das ENIG-Finish das SMT-Löten viel einfacher.

Hier ist ein Beispiel für einen schnellen Prototyp unter Verwendung einer Platine von OSHPark:

Und hier ist ein weiterer Geräteprototyp. Beide wurden mit Platinen von OSHPark, Schablonen von OSH Stencils und manueller Bestückung zusammengebaut und mit einer Heißluftstation im Reflow-Verfahren gelötet. Beide wurden problemlos gelötet, ohne Probleme:

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.

Ich habe sowohl ihre Polyamid- als auch ihre Edelstahlschablonen verwendet und sie waren alle erstklassig. Ihre Bearbeitungszeit ist beeindruckend, selbst bei Bestellungen aus der ganzen Welt kam die Schablone innerhalb von etwa einer Woche an, immer schneller als jede Leiterplatte, die ich bestellen konnte.

Angesichts ihrer niedrigen Preise habe ich aufgehört, Lötpastenspritzen selbst für einmalige Prototypen zu verwenden: Wann immer ich eine Leiterplatte bestelle, bestelle ich auch eine Schablone.

OSH Stencils steht in keiner Beziehung zu OSHPark, auch wenn der Name auf gemeinsame Ursprünge hindeutet.

AISLER

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

Beispiel für Platinen von AISLER mit einer Edelstahlschablone von OSH Stencils:

Seeed

Seeed Studio bietet einen Fusion PCB Service mit unschlagbaren Preisen an, insbesondere für 2-Lagen-Platinen mit HASL- und HASL-bleifrei-Oberflächen. Wenn es kein Problem ist, etwas länger auf den Versand Ihrer Platinen aus China zu warten, ist dieser Service eine Überlegung wert. Sie bieten auch Schablonen und sogar PCB-Bestückungsdienste an.

Andere PCB-Quellen

In Europa gibt es Eurocircuits, die früher teuer waren, aber in letzter Zeit wettbewerbsfähiger geworden sind.

Für größere Mengen würde ich empfehlen, über Ihren Auftragsfertiger (CM) zu gehen und das zu verwenden, was dieser empfiehlt und womit er vertraut ist.

CAD (Elektronik)

Für das Design von Elektronik benötigt man ein CAD-System. Glücklicherweise ist die Wahl hier ziemlich einfach. Wenn Sie (oder Ihr Designer) Erfahrung mit einem bestimmten CAD-System haben und Sie eine Lizenz für dieses System besitzen — nutzen Sie es. In jedem anderen Fall — sollten Sie KiCAD verwenden.

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.

In der Praxis sind 4-8-lagige Platinen mit mehreren längenangepassten differentiellen Paaren mit kontrollierter Impedanz mit KiCAD kein Problem.

CAD (Mechanisch)

Die Landschaft der mechanischen Design-CAD ändert sich sehr langsam, aber die letzten Jahre brachten interessante Veränderungen. Insbesondere ist es nicht mehr notwendig, mehr als 5000 $ pro Benutzer zu zahlen. Interessante neue Marktteilnehmer sind:

Autodesk Fusion 360

Ein sehr komplettes CAD/CAM-Paket. Multiplattform (Mac/Windows), was ein großer Vorteil ist. Cloud-gebunden, funktioniert aber mit oder ohne Internetverbindung. Die Preisgestaltung ist mit 300 $/Jahr sehr zugänglich, und zusätzlich wird die Software kostenlos für Hobbyisten, Maker, Pädagogen und vor allem – junge Startups – angeboten.

Nutzbar für 3D-Druck, Spritzguss und CNC-Bearbeitung, es fehlen jedoch noch Blechbearbeitungsfunktionen (das Unternehmen gibt an, daran zu arbeiten).

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.

Verwendbar für 3D-Druck, Spritzguss, CNC-Bearbeitung und Blechdesign.

Teile kaufen

Die üblichen Quellen

Die bekannten großen Distributoren für kleinere Mengen an Bauteilen sind:

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

Es ist wichtig zu prüfen, ob ein Distributor in der Region tätig ist, in der Sie sich befinden. Die Zollabwicklung von Komponenten kann Ihnen den Tag verderben, indem sie Verzögerungen, zusätzliche Kosten und viel zusätzliche Arbeit verursacht. Für Unternehmen in Europa sind Farnell und RS die sichersten Optionen, da sie innerhalb der EU versenden. In den USA werden Sie wahrscheinlich Mouser oder Digi-Key nutzen wollen.

Bei der Überprüfung der Verfügbarkeit ist es eine gute Idee, alle großen Distributoren zu überprüfen, da nicht alle dieselben Komponenten auf Lager haben. Octopart kann dabei helfen, alle zu überprüfen (siehe auch unten).

Kleinere Distributoren

Es gibt kleinere, weniger bekannte Distributoren, die oft bessere Preise anbieten können, insbesondere für passive Bauelemente. Ein gutes Beispiel ist TME mit Sitz in Polen, was eine großartige Quelle ist, wenn Sie in der EU ansässig sind.

Direktkauf

Einige Hersteller verkaufen direkt – zum Beispiel bietet Texas Instruments seine Chips bereits ab einer Menge von 500 Stück zu wettbewerbsfähigen Preisen an. Es lohnt sich, sich umzusehen (PartsBox kann bei der automatischen Auswahl von Lieferanten helfen).

Ein weiteres interessantes Beispiel für den Direktvertrieb ist Würth Elektronik. Sie stellen eine breite Palette passiver und elektromechanischer Komponenten von ausgezeichneter Qualität her und verkaufen meist direkt. Sie arbeiten mit einem lokalen Vertriebsmitarbeiter, gedruckten Katalogen und Angeboten für Teile, an denen Sie interessiert sind. Der Vorteil hierbei ist, dass Sie eine hervorragende Dokumentation (plus 3D-CAD-Modelle) und gute Qualität zu recht vernünftigen Preisen erhalten.

Höhere Volumina

Wenn Sie anfangen, größere Mengen zu kaufen, aber noch keine eigene Einkaufs- und Logistikabteilung haben, gibt es manchmal interessante Optionen. Der erste Schritt ist normalerweise der direkte Kauf auf Basis individueller Angebote. Danach könnten Sie anfangen, mit Distributoren wie Arrow oder Verical zusammenzuarbeiten, die auf größere Mengen spezialisiert sind. In der Praxis habe ich jedoch festgestellt, dass es nicht immer den Aufwand wert ist.

Im Allgemeinen werden Ihre ersten Produktionsläufe 1.000 Stück nicht überschreiten. Bei diesen Mengen sollten Sie sich nicht zu viele Gedanken über die Optimierung der Bauteilkosten machen: Es könnte sich für einige teure Chips lohnen, und es könnte für einige passive Bauteile einfach sein, aber ich würde nicht zu viel Zeit darauf verwenden. Verfügbarkeit ist ein größeres Problem als Kosten, und es gibt viele größere Probleme zu lösen.

Mechanik & 3D-Druck

Die meisten Hardware-Startups entwerfen Geräte, nicht nur Platinen mit Elektronik, und Gründer haben oft nur begrenzte Erfahrung mit mechanischem Design.

Es ist sinnvoll, einen lokalen FDM (Fused Deposition Modeling) 3D-Drucker für schnelles Prototyping zu haben. Aber FDM hat eine geringe Präzision, man kann keine einigermaßen glatte Oberfläche erzeugen und muss sich um Stützstrukturen kümmern. Kommerzielle 3D-Druckdienste bieten SLS (Selektives Lasersintern) oder SLA (Stereolithografie) Druck an, was eine riesige Investition in teure Ausrüstung erfordert, aber viel bessere Ergebnisse liefert. Ihre Designs werden mit gleichbleibender Qualität gedruckt, mit minimalem Zeitaufwand Ihrerseits, und Sie müssen sich überhaupt nicht um Dinge wie Stützstrukturen kümmern.

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.

Die Qualität ihrer SLS-Drucke ist sehr gut: Während die Oberflächen nicht perfekt glatt sind, ist es schwierig, die Spuren des 3D-Drucks zu erkennen.

Eine Nahaufnahme eines Prototyps, der bei Shapeways mittels SLS gedruckt wurde (sie nennen es starken & flexiblen Kunststoff):

Materialise (ein Fertigungsdienstleistungsunternehmen)

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.

Was die Qualität betrifft, so ist sie sehr vergleichbar mit dem, was Shapeways anbietet.

ProtoLabs

Die Idee hinter ProtoLabs ist es, nicht nur Prototyping-Dienstleistungen anzubieten, sondern auch einen sanften Übergang in die Kleinserienproduktion zu ermöglichen. Die Preise für ihre CNC-Dienstleistungen sind nicht sehr attraktiv, aber ihr schnelles Spritzgießen ist durchaus interessant.

Sie entwickelten ein Verfahren mit Aluminiumformen, die erschwinglich und schnell herzustellen sind. Der Nachteil ist ihre Langlebigkeit: Sie sind nur für bis zu 10.000 Teile gut. Im Allgemeinen ist dies für ein Hardware-Startup kein Problem: Es ist sehr wahrscheinlich, dass Sie Ihr Design ändern werden, bevor Sie 10.000 Teile erreichen, und wenn Sie eine Produktion in großem Volumen absehen, können Sie immer noch auf Stahlformen umsteigen.

Ihr Angebot für schnelles Spritzgießen ist wirklich gut, hat aber Nachteile im Vergleich zur Zusammenarbeit mit einem lokalen Formenbauunternehmen. Sie müssen Ihr Design hochladen, das spritzgussfertig sein sollte. Das Entwerfen von Teilen für den Spritzguss ist nicht einfach und erfordert erhebliches Wissen und Erfahrung. Und obwohl ProtoLabs auf die größten Mängel in Ihrem Design hinweisen und einige Anleitungen geben wird, liegt das Risiko letztendlich bei Ihnen: Irgendwann müssen Sie auf "Bestellen" klicken und mehrere tausend Euro/Dollar für den ersten Lauf bezahlen. Wenn es erhebliche Probleme gibt, müssen Sie wieder von vorne anfangen.

Online-Tools

PartsBox (natürlich!)

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.

Zusätzlich ist es wahrscheinlich, dass Sie andere Dokumente bei Ihren Komponenten aufbewahren möchten: Dateien wie PDF-Datenblätter, Anwendungshinweise, 3D-CAD-Modelle und Ähnliches. Sicher, man kann ein separates Repository auf einem Dateiserver oder in Dropbox pflegen, aber dann muss man sich um Dateibenennung, Verzeichnisstruktur und die Verwaltung des Benutzerzugriffs kümmern. PartsBox löst all das, indem es ein einziger Ort ist, an dem sowohl Informationen zum Komponentenbestand als auch zugehörige Dokumente gespeichert werden.

Ebenso verwenden die meisten Leute eine Tabellenkalkulation, um ihre Stückliste zu verwalten und Kosten zu berechnen. Es gibt Spalten für Herstellernummern, Distributorennummern (SKU), Menge und Preise. Jemand sucht nach Komponenten, findet Distributorenpreise für ein oder zwei Anbieter, wählt den besten Preis aus und trägt ihn in die Tabelle ein.

Das größte Problem bei diesem Ansatz ist, dass er nicht skalierbar ist. Selbst bei einem kleinen Projekt mit 20-40 Komponenten ist das Finden der Preise und das Eintragen in die Tabelle viel Arbeit.

Das andere Problem ist, dass Tabellenkalkulationen für einfache tabellarische Daten konzipiert wurden. Aber Händlerangebote sind alles andere als einfach! Anbieter verwenden unterschiedliche Preisstaffelungsstrukturen, die nicht einfach verglichen werden können: Ein Anbieter gibt Preise für Mengen von 100, 500 und 1000 an, ein anderer für 25, 250 und 500. Es gibt auch Einschränkungen wie MOQ (Mindestbestellmenge) und Bestellvielfache.

PartsBox kann schnell und mühelos die besten Angebote vergleichen und auswählen und Ihnen einen Stücklistenpreis für jede Menge liefern, wobei auch Ihr lokaler Lagerbestand berücksichtigt wird.

Octopart

Wenn Sie eine neue Komponente in Betracht ziehen, ist Octopart der richtige Ort, um sich über Preise und Verfügbarkeit zu informieren. Sicher, Sie könnten bei Ihrem Lieblingsdistributor nachsehen, aber Octopart ermöglicht es Ihnen, den Lagerbestand und die Preise bei allen großen Distributoren sofort zu überprüfen, wobei auch Währungsumrechnungen berücksichtigt werden.

Rechner

Für die Berechnung von Dingen wie Leiterbahnbreite für eine gewünschte Impedanz oder differentielle Paarbreite/-abstand fand ich Mantaro-Rechner sehr hilfreich. Ich habe Platinen mit kontrollierter Impedanz bestellt, und zumindest für differentielle Mikrostreifen waren die Messergebnisse genau richtig.

Hier ist ein Beispiel für impedanzkontrollierte differentielle Paare, die mit dem Mantaro-Rechner berechnet und bei MacroFab hergestellt wurden:

Stack Exchange

Die meisten Fragen auf der Electrical Engineering Stack Exchange-Seite stammen von Anfängern, aber auch Experten besuchen diese Seite häufig. Stellen Sie eine gute Frage, und Sie finden vielleicht eine Antwort von jemandem mit langjähriger Erfahrung.