Recursos para startups de hardware

Iniciar una empresa de hardware es difícil. Lo que lo hace aún más difícil es la dificultad de encontrar recursos en línea, especialmente servicios para empresas de hardware.

Después de conocer a varias personas que no sabían sobre servicios interesantes y aprender accidentalmente sobre algunos otros yo mismo, decidí compilar mi propia lista, con la esperanza de que sea útil para otros.

Esto no pretende ser un directorio exhaustivo y no tengo la intención de crear uno. Es mi lista: personalmente utilicé la mayoría de los servicios y herramientas que aquí se enumeran, o escuché cosas buenas sobre ellos, por lo que puedo recomendarlos.

Esta lista también se centra en servicios que son relativamente económicos y rápidos. Las startups de hardware generalmente no tienen mucho dinero y necesitan iterar rápido, por lo que a menudo tiene sentido usar herramientas que algunos considerarían de la clase "aficionado".

Prototipado y fabricación de electrónica

MacroFab

Sube tu diseño de PCB a MacroFab, dale tu BOM, especifica los componentes exactos a usar, haz clic en "Ordenar" y recibe tus dispositivos completamente ensamblados varias semanas después. Todo el proceso es rápido, indoloro y totalmente automatizado. Se encargarán de pedir las PCBs, las plantillas, los componentes, y de juntarlo todo.

En general, ensamblarán casi cualquier cosa, incluyendo componentes THT (Through-Hole) y componentes SMD grandes.

Si decides trabajar con ellos, considera adaptar tu diseño para usar sus "Componentes de Casa", ya que eso disminuirá notablemente el costo.

Todas las placas que recibí de ellos eran de excelente calidad. Tuve un pequeño problema con ellos, donde los puentes de diodos fueron colocados incorrectamente, pero dado las marcas poco claras en los elementos, realmente no puedo culparlos, y su soporte fue fantástico. Usaría MacroFab más a menudo si los tiempos de construcción fueran más cortos y predecibles, pero en mi caso resultó que un CM local (Fabricante por Contrato) podría proporcionar un servicio más rápido.

Si no tienes un CM local con el que trabajes, MacroFab es una excelente opción para tus prototipos y producción de bajo volumen.

Montaje en pequeñas series

El objetivo de Small Batch Assembly es el montaje de electrónica de bajo volumen asequible. Hay limitaciones en lo que se puede producir, por lo que puede que no sea la opción adecuada para cada diseño.

Tu CM local

No olvides los CM locales (fabricantes por contrato). En muchos casos pueden proporcionarte un mejor servicio: entrega más rápida, buena comunicación, retroalimentación regular. Busca y pregunta alrededor, no siempre son fáciles de encontrar.

Descubrí que para mis necesidades un CM local funciona mejor, así que esto es lo que uso ahora.

OSHPark

Las PCBs púrpuras de OSHPark son bien conocidas en el mundo de los aficionados/makers. Precios simples, bajo costo, y un tiempo de respuesta razonablemente rápido significan que el servicio se volvió muy popular.

Lo que algunas personas no se dan cuenta, sin embargo, es que las placas de OSHPark tienen una excelente calidad y especificaciones bastante buenas, especialmente en su oferta de 4 capas. Y si necesitas placas para prototipos internos, el acabado ENIG facilita mucho la soldadura SMT.

Aquí hay un ejemplo de un prototipo rápido usando una placa de OSHPark:

Y aquí está otro prototipo de dispositivo. Ambos fueron ensamblados usando placas de OSHPark, plantillas de OSH Stencils y colocación manual, reflujo usando una estación de aire caliente. Ambos reflujo bien, sin problemas:

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.

He usado tanto sus plantillas de poliamida como de acero inoxidable y todas fueron de primera calidad. Su tiempo de respuesta es impresionante, incluso al pedir desde cualquier parte del mundo, la plantilla llegó en una semana o así, siempre más rápido que cualquier PCB que pudiera pedir.

Dado sus bajos precios, dejé de usar jeringas de pasta de soldar incluso para prototipos únicos: cada vez que pido una PCB, también pido una plantilla.

OSH Stencils no está relacionado con OSHPark, aunque el nombre apunta a orígenes comunes.

AISLER

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

Ejemplo de placas de AISLER con una plantilla de acero inoxidable de OSH Stencils:

Seeed

Seeed Studio ofrece un servicio de Fusion PCB con precios inmejorables, especialmente para placas de 2 capas con acabados HASL y HASL sin plomo. Si no es un problema esperar un poco más para que tus placas sean enviadas desde China, este es un servicio que vale la pena considerar. También ofrecen plantillas e incluso servicios de ensamblaje de PCB.

Otras fuentes de PCB

En Europa, existe Eurocircuits, que solía ser caro, pero ha estado volviéndose más competitivo recientemente.

Para cantidades más grandes, recomendaría pasar por su CM y usar lo que ellos recomienden y con lo que se sientan cómodos.

CAD (Electrónica)

Para diseñar electrónica, se necesita un CAD. Afortunadamente, la elección aquí es bastante fácil. Si tú (o tu diseñador) tienes experiencia con un sistema CAD en particular y tienes una licencia para ese sistema, úsalo. En cualquier otro caso, deberías ir con 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.

En términos prácticos, las placas de 4-8 capas con múltiples pares diferenciales de impedancia controlada y longitud coincidente no son un problema con KiCAD.

CAD (Mecánico)

El diseño CAD de mecánica cambia muy lentamente, pero los últimos años han traído cambios interesantes. En particular, ya no es necesario pagar más de $5000 por usuario. Los nuevos entrantes interesantes son:

Autodesk Fusion 360

Un paquete CAD/CAM muy completo. Multiplataforma (Mac/Windows), lo cual es una gran ventaja. Conectado a la nube, pero funciona con o sin conexión a internet. El precio es muy accesible a $300/año, y además el software se ofrece de forma gratuita a aficionados, creadores, educadores y lo más importante — jóvenes startups.

Utilizable para impresión 3D, moldeo por inyección y mecanizado CNC, todavía carece de capacidades de chapa metálica (la empresa dice que están trabajando en ello).

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.

Utilizable para impresión 3D, moldeo por inyección, mecanizado CNC y diseño de chapa metálica.

Comprando componentes

Las fuentes habituales

Los distribuidores más conocidos para cantidades menores de componentes son:

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

Es importante verificar si un distribuidor opera en el área donde te encuentras. Procesar componentes a través de aduanas puede arruinar tu día, introduciendo retrasos, costos adicionales y mucho trabajo adicional. Para las empresas ubicadas en Europa, Farnell y RS son las apuestas más seguras, ya que envían desde dentro de la UE. En los EE. UU., probablemente querrás usar Mouser o Digi-Key.

Al verificar la disponibilidad, es una buena idea verificar todos los principales distribuidores, no todos almacenan los mismos componentes. Octopart puede ayudar a verificar todos ellos (también ver más abajo).

Distribuidores más pequeños

Existen distribuidores más pequeños y menos conocidos, que a menudo pueden ofrecer mejores precios, especialmente para componentes pasivos. Un buen ejemplo es TME, ubicado en Polonia, que es una gran fuente si estás ubicado en la UE.

Comprando directamente

Algunos fabricantes venden directamente — como ejemplo, Texas Instruments ofrece sus chips a precios competitivos ya a partir de una cantidad de 500. Vale la pena buscar (PartsBox puede ayudar con la selección automática de proveedores).

Otro ejemplo interesante de ventas directas es Wuerth Elektronik. Fabrican una amplia gama de componentes pasivos y electromecánicos de excelente calidad y venden principalmente directamente. Trabajas con un representante de ventas local, catálogos impresos y ofertas/cotizaciones para los componentes que te interesan. La ventaja aquí es que obtienes una excelente documentación (más modelos CAD 3D) y buena calidad a precios bastante razonables.

Volúmenes más altos

Si empiezas a comprar mayores volúmenes, pero aún no tienes tu propio departamento de compras y logística, a veces hay opciones interesantes. El primer paso suele ser comprar directamente basándose en cotizaciones individuales. Después de eso, podrías empezar a trabajar con distribuidores como Arrow o Verical, que se especializan en cantidades más grandes. Sin embargo, en la práctica, he encontrado que no siempre vale la pena el esfuerzo.

En general, tus primeras producciones no superarán las 1,000 piezas. A estos volúmenes no deberías preocuparte demasiado por optimizar el costo de los componentes: podría valer la pena para varios chips caros, y podría ser fácil para algunos pasivos, pero no gastaría demasiado tiempo en ello. La disponibilidad es un problema mayor que el costo, y hay muchos problemas más grandes que resolver.

Mecánica & Impresión 3D

La mayoría de las startups de hardware diseñan dispositivos, no solo placas con electrónica, y los fundadores a menudo tienen experiencia limitada con el diseño mecánico.

Tiene sentido tener una impresora 3D FDM (Modelado por Deposición Fundida) local para prototipos rápidos. Pero FDM tiene baja precisión, no puedes producir una superficie razonablemente suave, y debes preocuparte por las estructuras de soporte. Los servicios comerciales de impresión 3D ofrecerán impresión SLS (Sinterización Selectiva por Láser) o SLA (Estereolitografía), que requiere una gran inversión en equipos costosos, pero produce resultados mucho mejores. Tus diseños se imprimirán con una calidad consistente, con una inversión mínima de tiempo de tu parte, y no tendrás que preocuparte por cosas como las estructuras de soporte en absoluto.

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.

La calidad de sus impresiones SLS es muy buena: aunque las superficies no serán perfectamente lisas, es difícil ver las trazas de la impresión 3D.

Un primer plano de un prototipo impreso en Shapeways usando SLS (ellos lo llaman plástico fuerte y flexible):

Materialise (una empresa de servicios de fabricación)

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.

En cuanto a la calidad, es muy comparable a lo que ofrece Shapeways.

ProtoLabs

La idea detrás de ProtoLabs es no solo proporcionar servicios de prototipado, sino también una transición suave hacia la producción en pequeño volumen. Los precios de sus servicios de CNC no son muy atractivos, pero su moldeo por inyección rápido es bastante interesante.

Desarrollaron un proceso con moldes de aluminio, que son asequibles y rápidos de producir. La desventaja es su longevidad: solo son buenos para hasta 10,000 componentes. En general, esto no es un problema para una startup de hardware: es bastante probable que estés modificando tu diseño antes de llegar a 10,000 componentes, y si prevés una producción de gran volumen, siempre puedes cambiar a moldes de acero.

Su oferta de moldeo por inyección rápida es realmente buena, pero tiene desventajas, en comparación con trabajar con una empresa local de fabricación de moldes. Tendrás que subir tu diseño, que debe estar listo para la inyección. Diseñar componentes para el moldeo por inyección no es fácil y requiere un conocimiento y experiencia considerables. Y aunque ProtoLabs señalará los defectos principales en tu diseño y proporcionará alguna orientación, en última instancia el riesgo es tuyo: en algún momento tendrás que hacer clic en "Ordenar" y pagar varios miles de Euros/Dólares por la primera tirada. Si hay problemas significativos, tendrás que volver a la línea de salida.

Herramientas en línea

PartsBox (¡por supuesto!)

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.

Además, es probable que quieras mantener otros documentos con tus componentes: archivos como hojas de datos en PDF, notas de aplicación, modelos CAD 3D, y similares. Claro, uno puede mantener un repositorio separado en un servidor de archivos o en Dropbox, pero entonces uno tiene que preocuparse por el nombre de los archivos, la estructura de directorios, y la gestión del acceso de los usuarios. PartsBox resuelve todo eso, siendo un solo lugar donde se almacena tanto la información del stock de componentes como los documentos asociados.

De manera similar, la mayoría de las personas utilizan una hoja de cálculo para gestionar su BOM y calcular los costos. Hay columnas para los números de parte del fabricante, los números de parte del distribuidor (SKU), la cantidad y el precio. Alguien busca componentes, encuentra los precios del distribuidor para uno o dos vendedores, selecciona el mejor precio y lo introduce en la hoja de cálculo.

El mayor problema con este enfoque es que no escala. Incluso en un pequeño proyecto con 20-40 componentes, encontrar los precios e introducirlos en la hoja de cálculo es mucho trabajo.

El otro problema es que las hojas de cálculo fueron diseñadas para datos tabulares simples. ¡Pero las ofertas de los distribuidores son todo menos simples! Los vendedores utilizan diferentes estructuras de descuento, que no se pueden comparar fácilmente: un vendedor cotizará precios en cantidades de 100, 500 y 1000, y otro en 25, 250 y 500. También hay restricciones como MOQ (Cantidad Mínima de Pedido) y múltiplo de pedido.

PartsBox puede comparar y seleccionar rápidamente las mejores ofertas y proporcionarte un precio de BOM para cualquier cantidad, también teniendo en cuenta tu stock local.

Octopart

Cuando estás considerando un nuevo componente, Octopart es el lugar al que debes ir para obtener información sobre precios y disponibilidad. Claro, podrías consultar con tu distribuidor favorito, pero Octopart te permite verificar el stock y los precios con todos los principales distribuidores, al instante, también cuidando de las conversiones de moneda.

Calculadoras

Para calcular cosas como el ancho de traza para una impedancia deseada, o el ancho/espaciado de pares diferenciales, encontré los calculadores de Mantaro bastante útiles. Ordené placas con impedancia controlada, y al menos para microstrips diferenciales, los resultados de las mediciones fueron exactos.

Aquí hay un ejemplo de pares diferenciales controlados por impedancia calculados usando la calculadora Mantaro y producidos en MacroFab:

Stack Exchange

La mayoría de las preguntas hechas en el sitio Electrical Engineering Stack Exchange son de principiantes, pero los expertos también frecuentan ese sitio. Haz una buena pregunta y podrías encontrar una respuesta de alguien con muchos años de experiencia.