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 otros yo mismo, decidí compilar mi propia lista, con la esperanza de que sea útil para otros.

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

Esta lista también se centra en servicios que son relativamente baratos 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 clase "aficionado".

Prototipado y fabricación de electrónica

MacroFab

Suba su diseño de PCB a MacroFab, entrégueles su BOM, especifique los componentes exactos a utilizar, haga clic en "Order" y reciba sus dispositivos completamente ensamblados varias semanas después. Todo el proceso es rápido, sencillo y totalmente automatizado. Ellos se encargarán de pedir los PCBs, los stencils, los componentes y de ensamblarlo todo.

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

Si decide trabajar con ellos, considere adaptar su diseño para usar sus "Componentes de la casa", ya que eso disminuirá notablemente el costo.

Todas las placas que recibí de ellos fueron de excelente calidad. Tuve un pequeño problema con ellas, donde los puentes de diodos se colocaron incorrectamente, pero dadas 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 (Fabricante por Contrato) local podía proporcionar un servicio más rápido.

Si no tiene un CM local con el que trabaje, MacroFab es una excelente opción para sus prototipos y producción de bajo volumen.

Ensamblaje de Lotes Pequeños

El objetivo de Small Batch Assembly es el ensamblaje de electrónica de bajo volumen asequible. Existen limitaciones en cuanto a lo que se puede producir, por lo que podría no ser el ajuste adecuado para cada diseño.

Su CM local

No se olvide de los CMs (fabricantes por contrato) locales. En muchos casos pueden brindarle un mejor servicio: tiempos de respuesta más rápidos, buena comunicación, retroalimentación regular. Busque y pregunte, 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 moradas de OSHPark son bien conocidas en el mundo de los aficionados/makers. Precios simples, bajo costo y un tiempo de entrega 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 calidad excelente y especificaciones bastante buenas, especialmente en su oferta de 4 capas. Y si necesita placas para prototipado interno, el acabado ENIG facilita mucho la soldadura SMT.

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

Y aquí hay otro prototipo de dispositivo. Ambos fueron ensamblados usando placas de OSHPark, plantillas de OSH Stencils y colocación manual, soldados por reflujo usando una estación de aire caliente. Ambos se soldaron 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 las de acero inoxidable y todas fueron de primera categoría. Su tiempo de respuesta es impresionante, incluso ordenando desde el otro lado del mundo, la plantilla llegó en una semana más o menos, siempre más rápido que cualquier PCB que pudiera pedir.

Dados sus bajos precios, dejé de usar jeringas de pasta de soldadura incluso para prototipos únicos: cada vez que pido una PCB, también pido una plantilla (stencil).

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 Fusion PCB con precios inmejorables, especialmente para placas de 2 capas con acabados HASL y HASL sin plomo. Si esperar un poco más para que sus placas se envíen desde China no es un problema, este es un servicio que vale la pena considerar. También ofrecen stencils e incluso servicios de ensamblaje de PCB.

Otras fuentes de PCB

En Europa, existe Eurocircuits, que solía ser costoso, pero se ha vuelto más competitivo recientemente.

Para cantidades mayores recomendaría ir a través de su CM y usar lo que ellos recomienden y con lo que se sientan cómodos.

CAD (Electrónica)

Para diseñar electrónica, uno necesita un CAD. Afortunadamente, la elección aquí es bastante fácil. Si usted (o su diseñador) tiene experiencia con un sistema CAD particular y tiene una licencia para ese sistema — úselo. En cualquier otro caso — debería optar por 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 panorama del CAD de diseño mecánico cambia muy lentamente, pero los últimos años trajeron cambios interesantes. En particular, ya no es necesario pagar más de $5000 por usuario. Nuevos participantes interesantes son:

Autodesk Fusion 360

Un paquete CAD/CAM muy completo. Multiplataforma (Mac/Windows), lo cual es una gran ventaja. Vinculado 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, a jóvenes startups.

Utilizable para impresión 3D, moldeo por inyección y mecanizado CNC, aún carece de capacidades de chapa metálica (la compañía 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.

Comprar componentes

Las fuentes habituales

Los principales distribuidores conocidos para cantidades más pequeñas de componentes son:

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

Es importante verificar si un distribuidor opera en el área donde usted se encuentra. Procesar componentes a través de aduanas puede arruinarle el día, introduciendo retrasos, costos adicionales y mucho trabajo extra. Para 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 querrá usar Mouser o Digi-Key.

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

Distribuidores más pequeños

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

Comprando directamente

Algunos fabricantes venden directamente; por ejemplo, Texas Instruments ofrece sus chips a precios competitivos comenzando ya en cantidades 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 en su mayoría venden directamente. Trabajas con un representante de ventas local, catálogos impresos y ofertas/presupuestos 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 comienza a comprar volúmenes más altos, pero aún no tiene su 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, podría comenzar a trabajar con distribuidores como Arrow o Verical, que se especializan en cantidades más grandes. En la práctica, sin embargo, descubrí que no siempre vale la pena el esfuerzo.

En general, sus primeras series de producción no superarán las 1.000 piezas. Con estos volúmenes no debería preocuparse demasiado por optimizar el costo de los componentes: podría valer la pena para varios chips costosos, y podría ser fácil para algunos pasivos, pero yo no dedicaría demasiado tiempo a ello. La disponibilidad es un problema mayor que el costo, y hay muchos problemas más grandes que resolver.

Mecánica e 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 prototipado rápido. Pero FDM tiene baja precisión, no puede producir una superficie razonablemente lisa y necesita preocuparse por las estructuras de soporte. Los servicios comerciales de impresión 3D ofrecerán impresión SLS (Sinterización Selectiva por Láser) o SLA (Estereolitografía), lo cual requiere una gran inversión en equipos costosos, pero produce resultados mucho mejores. Sus diseños se imprimirán con calidad consistente, con una inversión mínima de tiempo de su parte, y no tendrá que preocuparse en absoluto por cosas como estructuras de soporte.

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 (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 de bajo volumen. El precio de sus servicios CNC no es muy atractivo, 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 sirven para hasta 10,000 componentes. En general, esto no es un problema para una startup de hardware: es muy probable que modifique su diseño antes de llegar a los 10,000 componentes, y si prevé una producción de gran volumen, siempre puede 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. Necesitará subir su diseño, que debe estar listo para inyección. Diseñar componentes para moldeo por inyección no es fácil y requiere considerable conocimiento y experiencia. Y aunque ProtoLabs señalará los fallos principales en su diseño y proporcionará alguna orientación, en última instancia el riesgo es suyo: en algún momento tendrá que hacer clic en "Pedir" y pagar varios miles de Euros/Dólares por la primera tirada. Si hay problemas significativos, tiene 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 desee mantener otros documentos con sus 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 lugar único donde se almacenan tanto la información del stock de componentes como los documentos asociados.

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

El mayor problema con este enfoque es que no es escalable. Incluso en un proyecto pequeño 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 cualquier cosa menos simples! Los proveedores utilizan diferentes estructuras de precios por volumen, que no se pueden comparar fácilmente: un proveedor 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 múltiplos de pedido.

PartsBox puede comparar y seleccionar rápida y sin esfuerzo las mejores ofertas y proporcionarle un precio de BOM para cualquier cantidad, teniendo también en cuenta su stock local.

Octopart

Cuando esté considerando un nuevo componente, Octopart es el lugar al que acudir para averiguar sobre precios y disponibilidad. Claro, podría consultar con su distribuidor favorito, pero Octopart le permite verificar las existencias y los precios con todos los principales distribuidores, al instante, encargándose también de las conversiones de moneda.

Calculadoras

Para calcular cosas como el ancho de pista para una impedancia deseada, o el ancho/espaciado de pares diferenciales, encontré bastante útiles las calculadoras de Mantaro. Pedí 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 formuladas en el sitio Electrical Engineering Stack Exchange son de principiantes, pero los expertos frecuentan ese sitio. Haga una buena pregunta y podría encontrar una respuesta de alguien con muchos años de experiencia.