Ressourcen für Hardware-Startups

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

Nachdem ich eine Reihe von Leuten getroffen habe, die nichts von interessanten Diensten wussten und zufällig selbst einige andere kennengelernt habe, habe ich beschlossen, meine eigene Liste zu erstellen, in der Hoffnung, dass sie anderen nützlich sein wird.

Dies soll kein umfassendes Verzeichnis sein und ich beabsichtige nicht, 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 Dienstleistungen, die relativ preiswert und schnell sind. Hardware-Startups haben in der Regel nicht viel Geld und müssen schnell iterieren, daher macht es oft Sinn, Werkzeuge zu verwenden, die einige als "Hobbyklasse" betrachten würden.

Elektronik-Prototyping und -Herstellung

MacroFab

Laden Sie Ihr PCB-Design zu MacroFab hoch, geben Sie ihnen Ihre BOM, spezifizieren Sie die genauen Teile, die verwendet werden sollen, 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, Teile und um das Zusammenfügen.

Im Allgemeinen werden sie so ziemlich alles zusammenbauen, einschließlich THT (Durchsteckmontage) und großen SMD-Komponenten.

Wenn Sie sich entscheiden, mit ihnen zu arbeiten, sollten Sie in Erwägung ziehen, Ihr Design anzupassen, um ihre "House Parts" zu verwenden, da dies die Kosten spürbar senken wird.

Alle von ihnen erhaltenen Platinen waren von ausgezeichneter Qualität. Ich hatte ein kleines Problem mit ihnen, bei dem Diodenbrücken falsch platziert wurden - aber angesichts der unklaren Markierungen auf den Elementen kann ich ihnen das nicht wirklich vorwerfen, 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 CM (Contract Manufacturer) schnelleren Service bieten konnte.

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

Small Batch Assembly

Das Ziel von Small Batch Assembly ist erschwingliche Elektronikmontage in kleinen Mengen. Es gibt Einschränkungen, was produziert werden kann, daher ist es möglicherweise nicht für jedes Design geeignet.

Ihr lokaler CM

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

Ich habe festgestellt, dass für meine Bedürfnisse ein lokaler CM am besten funktioniert, also ist das das, was ich gerade benutze.

OSHPark

Lila Leiterplatten von OSHPark sind in der Hobbyist/Maker-Welt bekannt. Einfache Preisgestaltung, niedrige Kosten und eine angemessen schnelle Bearbeitungszeit bedeuten, dass der Service sehr beliebt wurde.

Was einige Leute jedoch nicht realisieren, ist, dass die Platinen von OSHPark eine ausgezeichnete Qualität und recht gute Spezifikationen haben, insbesondere bei ihrem 4-Lagen-Angebot. Und wenn Sie Platinen für die Prototypenherstellung im Haus benötigen, macht die ENIG-Oberfläche das SMT-Löten viel einfacher.

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

Und hier ist ein weiterer Geräteprototyp. Beide wurden mit Platinen von OSHPark, Schablonen von OSH Stencils und manueller Platzierung montiert, und wurden mit einer Heißluftstation reflow-gelötet. Beide haben problemlos reflow-gelötet, ohne Probleme:

OSH Schablonen

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 Edelstahl-Schablonen verwendet und sie waren alle erstklassig. Ihre Bearbeitungszeit ist beeindruckend, selbst wenn man von der anderen Seite der Welt bestellt, kam die Schablone innerhalb einer Woche oder so an, immer schneller als jede PCB, die ich bestellen könnte.

Aufgrund ihrer niedrigen Preise habe ich aufgehört, Lötpastenspritzen auch für Einzelprototypen zu verwenden: Immer wenn ich eine PCB bestelle, bestelle ich auch eine Schablone.

OSH Stencils hat nichts mit OSHPark zu tun, auch wenn der Name auf gemeinsame Ursprünge hinweist.

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, insbesondere für 2-Lagen-Platinen mit HASL und HASL bleifreien Oberflächen. Wenn es kein Problem ist, etwas länger auf den Versand Ihrer Platinen aus China zu warten, ist dies ein Service, den man in Betracht ziehen sollte. Sie bieten auch Schablonen und sogar Leiterplattenbestückungsdienste an.

Andere PCB-Quellen

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

Für größere Mengen würde ich empfehlen, über Ihren CM zu gehen und das zu verwenden, was sie empfehlen und womit sie sich wohl fühlen.

CAD (Elektronik)

Für das Design von Elektronik benötigt man ein CAD. 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 haben - verwenden Sie es. In jedem anderen Fall - Sie sollten mit KiCAD gehen.

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 praktischer Hinsicht sind 4-8-lagige Platinen mit mehreren kontrollierten Impedanzlängen abgeglichenen differentiellen Paaren mit KiCAD kein Problem.

CAD (Mechanisch)

Die Landschaft des 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 Einsteiger sind:

Autodesk Fusion 360

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

Geeignet für 3D-Druck, Spritzguss und CNC-Bearbeitung, fehlen noch Blechbearbeitungsfähigkeiten (Unternehmen sagt, sie arbeiten daran).

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.

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

Teile kaufen

Die üblichen Quellen

Die bekannten großen Distributoren für kleinere Mengen an Teilen sind:

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

Es ist wichtig zu überprüfen, ob ein Distributor in dem Gebiet tätig ist, in dem Sie sich befinden. Die Abwicklung von Komponenten durch den Zoll kann Ihren Tag ruinieren, indem sie Verzögerungen, zusätzliche Kosten und viel zusätzliche Arbeit verursacht. Für Unternehmen in Europa sind Farnell und RS die sichersten Wetten, da sie innerhalb der EU versenden. In den USA werden Sie wahrscheinlich Mouser oder Digi-Key verwenden wollen.

Bei der Verfügbarkeitsprüfung ist es eine gute Idee, alle großen Distributoren zu überprüfen, sie lagern nicht alle die gleichen Komponenten. 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 Bauteile. Ein gutes Beispiel ist TME, ansässig in Polen, das eine großartige Quelle ist, wenn Sie in der EU ansässig sind.

Direktkauf

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

Ein weiteres interessantes Beispiel für Direktvertrieb ist Wuerth Elektronik. Sie stellen eine breite Palette von passiven und elektromechanischen Komponenten von ausgezeichneter Qualität her und verkaufen hauptsächlich direkt. Sie arbeiten mit einem lokalen Verkaufsvertreter, gedruckten Katalogen und Angeboten/Zitaten für Teile, die Sie interessieren. Der Vorteil hier ist, dass Sie ausgezeichnete Dokumentation (plus 3D CAD Modelle) und gute Qualität zu recht vernünftigen Preisen erhalten.

Höhere Volumen

Wenn Sie beginnen, größere Mengen zu kaufen, aber noch keine eigene Einkaufs- und Logistikabteilung haben, gibt es manchmal interessante Optionen. Der erste Schritt besteht in der Regel darin, direkt auf der Grundlage individueller Angebote zu kaufen. Danach könnten Sie anfangen, mit Distributoren wie Arrow oder Verical zusammenzuarbeiten, die sich auf größere Mengen spezialisiert haben. 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 sehr um die Optimierung der Bauteilkosten kümmern: 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 die Gründer haben oft nur begrenzte Erfahrung mit mechanischem Design.

Es macht Sinn, einen lokalen FDM (Fused Deposition Modeling) 3D-Drucker für schnelle Prototypen zu haben. Aber FDM hat eine geringe Präzision, man kann keine vernünftig glatte Oberfläche erzeugen und man muss sich um Stützstrukturen kümmern. Kommerzielle 3D-Druckdienste bieten SLS (Selective Laser Sintering) oder SLA (Stereolithography) Druck an, der eine riesige Investition in teure Ausrüstung erfordert, aber viel bessere Ergebnisse liefert. Ihre Designs werden mit konstanter Qualität gedruckt, mit minimalem Zeitaufwand auf Ihrer Seite, und Sie müssen sich überhaupt keine Gedanken über Dinge wie Stützstrukturen machen.

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: Obwohl die Oberflächen nicht perfekt glatt sein werden, ist es schwierig, die Spuren des 3D-Drucks zu sehen.

Eine Nahaufnahme eines bei Shapeways mit SLS gedruckten Prototyps (sie nennen es starkes & flexibles Plastik):

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 bietet.

ProtoLabs

Die Idee hinter ProtoLabs ist 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 ziemlich interessant.

Sie haben ein Verfahren mit Aluminiumformen entwickelt, die erschwinglich und schnell zu produzieren sind. Der Nachteil ist ihre Langlebigkeit: sie sind nur gut für bis zu 10.000 Bauteile. Im Allgemeinen ist dies für ein Hardware-Startup kein Problem: es ist ziemlich wahrscheinlich, dass Sie Ihr Design ändern werden, bevor Sie 10.000 Bauteile erreichen, und wenn Sie eine Großserienproduktion vorsehen, können Sie immer auf Stahlformen umsteigen.

Ihr Angebot für schnelles Spritzgießen ist wirklich gut, hat aber im Vergleich zur Zusammenarbeit mit einem lokalen Formenbauunternehmen Nachteile. Sie müssen Ihr Design hochladen, das spritzgussfertig sein sollte. Das Design von Bauteilen für den Spritzguss ist nicht einfach und erfordert erhebliche Kenntnisse und Erfahrung. Und obwohl ProtoLabs die größten Mängel in Ihrem Design aufzeigen 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.

Darüber hinaus möchten Sie wahrscheinlich auch andere Dokumente mit Ihren Teilen aufbewahren: Dateien wie PDF-Datenblätter, Anwendungshinweise, 3D-CAD-Modelle und ähnliches. Sicher, man kann ein separates Repository auf einem Fileserver oder in Dropbox pflegen, aber dann muss man sich um Dateinamen, Verzeichnisstruktur und Benutzerzugriffsverwaltung kümmern. PartsBox löst all das, indem es ein einziger Ort ist, an dem sowohl die Informationen über den Teilebestand als auch die zugehörigen Dokumente gespeichert werden.

Ebenso verwenden die meisten Menschen eine Tabelle, um ihre BOM zu verwalten und Kosten zu berechnen. Es gibt Spalten für Herstellerteilenummern, Distributorteilenummern (SKU), Menge und Preis. Jemand sucht nach Teilen, findet Distributorpreise 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 in einem kleinen Projekt mit 20-40 Komponenten ist die Preisfindung und Eingabe in die Tabelle viel Arbeit.

Das andere Problem ist, dass Tabellenkalkulationen für einfache tabellarische Daten konzipiert wurden. Aber Angebote von Distributoren sind alles andere als einfach! Anbieter verwenden unterschiedliche Preisstaffelungen, die nicht leicht verglichen werden können: Ein Anbieter wird Preise bei Mengen von 100, 500 und 1000 angeben, und ein anderer bei 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 Bestand berücksichtigt wird.

Octopart

Wenn Sie eine neue Komponente in Betracht ziehen, ist Octopart der Ort, an den Sie gehen sollten, um Informationen über Preise und Verfügbarkeit zu erhalten. Sicher, Sie könnten bei Ihrem Lieblingsdistributor nachsehen, aber Octopart lässt Sie den Bestand und die Preise bei allen großen Distributoren sofort überprüfen, wobei auch Währungsumrechnungen berücksichtigt werden.

Rechner

Für die Berechnung von Dingen wie Leiterbahnbreite für eine gewünschte Impedanz oder Differenzpaarbreite/Abstand fand ich die 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 produziert wurden:

Stack Exchange

Die meisten Fragen, die auf der Electrical Engineering Stack Exchange-Seite gestellt werden, kommen von Anfängern, aber auch Experten besuchen diese Seite. Stellen Sie eine gute Frage und Sie könnten eine Antwort von jemandem mit vielen Jahren Erfahrung finden.