Ressources pour les startups matérielles

Créer une entreprise de matériel est difficile. Ce qui rend la tâche encore plus difficile, c'est la difficulté de trouver des ressources en ligne, en particulier des services pour les entreprises de matériel.

Après avoir rencontré un certain nombre de personnes qui ne connaissaient pas les services intéressants et après avoir appris par hasard certains autres moi-même, j'ai décidé de compiler ma propre liste, dans l'espoir qu'elle sera utile à d'autres.

Ce n'est pas censé être un répertoire complet et je n'ai pas l'intention d'en créer un. C'est ma liste : j'ai personnellement utilisé la plupart des services et outils répertoriés ici, ou j'en ai entendu parler en bien, c'est pourquoi je peux les recommander.

Cette liste est également axée sur les services qui sont relativement peu coûteux et rapides. Les startups de matériel n'ont généralement pas beaucoup d'argent et ont besoin d'itérer rapidement, il est donc souvent judicieux d'utiliser des outils que certains considéreraient comme étant de la classe "hobbyiste".

Prototypage et fabrication électroniques

MacroFab

Téléchargez votre conception de PCB sur MacroFab, donnez-leur votre BOM, spécifiez les composants exacts à utiliser, cliquez sur "Commander" et recevez vos appareils entièrement assemblés plusieurs semaines plus tard. Tout le processus est rapide, sans douleur et entièrement automatisé. Ils se chargeront de commander les PCBs, les pochoirs, les composants, et de tout assembler.

En général, ils assembleront à peu près n'importe quoi, y compris les composants THT (Through-Hole) et les grands composants SMD.

Si vous décidez de travailler avec eux, envisagez d'adapter votre conception pour utiliser leurs "Pièces de maison", car cela diminuera sensiblement le coût.

Toutes les cartes que j'ai reçues d'eux étaient d'excellente qualité. J'ai eu un petit problème avec eux, où les ponts de diodes étaient placés incorrectement — mais étant donné les marquages peu clairs sur les éléments, je ne peux pas vraiment leur en vouloir, et leur support était fantastique. J'utiliserais plus souvent MacroFab si les temps de construction étaient plus courts et plus prévisibles, mais dans mon cas, il s'est avéré qu'un CM (Contract Manufacturer) local pouvait fournir un service plus rapide.

Si vous n'avez pas de CM local avec lequel vous travaillez, MacroFab est un excellent choix pour vos prototypes et votre production à faible volume.

Small Batch Assembly

L'objectif de Small Batch Assembly est l'assemblage électronique à faible volume abordable. Il y a des limitations quant à ce qui peut être produit, donc cela peut ne pas convenir à chaque conception.

Votre CM local

N'oubliez pas les CM locaux (fabricants sous contrat). Dans de nombreux cas, ils peuvent vous fournir un meilleur service : un délai d'exécution plus rapide, une bonne communication, un retour d'information régulier. Cherchez et demandez autour de vous, ils ne sont pas toujours faciles à trouver.

J'ai constaté que pour mes besoins, un CM local fonctionne le mieux, c'est donc ce que j'utilise actuellement.

OSHPark

Les PCBs violets de OSHPark sont bien connus dans le monde des bricoleurs/makers. Une tarification simple, un coût faible et un délai de réalisation raisonnablement rapide signifient que le service est devenu très populaire.

Ce que certaines personnes ne réalisent pas, cependant, c'est que les cartes d'OSHPark sont de très bonne qualité et ont des spécifications assez bonnes, surtout sur leur offre à 4 couches. Et si vous avez besoin de cartes pour le prototypage en interne, la finition ENIG facilite beaucoup la soudure SMT.

Voici un exemple de prototype rapide utilisant une carte de OSHPark :

Et voici un autre prototype de dispositif. Les deux ont été assemblés en utilisant des cartes de OSHPark, des pochoirs de OSH Stencils et un placement manuel, reflués à l'aide d'une station à air chaud. Les deux ont bien reflué, sans problèmes :

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.

J'ai utilisé leurs pochoirs en polyamide et en acier inoxydable et ils étaient tous de première qualité. Leur temps de réponse est impressionnant, même en commandant de l'autre bout du monde, le pochoir est arrivé en une semaine environ, toujours plus rapidement que n'importe quel PCB que je pourrais commander.

Étant donné leurs bas prix, j'ai arrêté d'utiliser les seringues de pâte à souder même pour des prototypes uniques : chaque fois que je commande un PCB, je commande aussi un pochoir.

OSH Stencils n'est pas lié à OSHPark, même si le nom pointe vers des origines communes.

AISLER

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

Exemple de cartes de AISLER avec un pochoir en acier inoxydable de OSH Stencils :

Seeed

Seeed Studio propose un service Fusion PCB avec des prix imbattables, surtout pour les cartes à 2 couches avec des finitions HASL et HASL sans plomb. Si attendre un peu plus longtemps pour que vos cartes soient expédiées de Chine n'est pas un problème, c'est un service à considérer. Ils proposent également des pochoirs et même des services d'assemblage de PCB.

Autres sources de PCB

En Europe, il y a Eurocircuits, qui était cher, mais qui est devenu plus compétitif récemment.

Pour des quantités plus importantes, je recommanderais de passer par votre CM et d'utiliser ce qu'ils recommandent et avec quoi ils sont à l'aise.

CAO (Électronique)

Pour concevoir des électroniques, on a besoin d'un CAD. Heureusement, le choix ici est plutôt facile. Si vous (ou votre concepteur) avez de l'expérience avec un système CAD particulier et que vous avez une licence pour ce système - utilisez-le. Dans tous les autres cas - vous devriez opter pour 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 termes pratiques, les cartes de 4 à 8 couches avec plusieurs paires différentielles à impédance contrôlée et à longueur appariée ne posent pas de problème avec KiCAD.

CAD (Mécanique)

Le paysage du CAD de conception mécanique change très lentement, mais les dernières années ont apporté des changements intéressants. En particulier, il n'est plus nécessaire de payer plus de 5000$ par utilisateur. Les nouveaux entrants intéressants sont :

Autodesk Fusion 360

Un package CAD/CAM très complet. Multiplateforme (Mac/Windows), ce qui est un grand avantage. Lié au cloud, mais fonctionne avec ou sans connexion internet. Le prix est très accessible à 300$/an, et en plus le logiciel est offert gratuitement aux amateurs, aux fabricants, aux éducateurs et surtout - aux jeunes startups.

Utilisable pour l'impression 3D, le moulage par injection et l'usinage CNC, manque encore de capacités pour les métaux en feuille (l'entreprise dit qu'elle y travaille).

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.

Utilisable pour l'impression 3D, le moulage par injection, l'usinage CNC et la conception de tôles.

Acheter des composants

Les sources habituelles

Les distributeurs majeurs bien connus pour des quantités plus petites de composants sont :

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

Il est important de vérifier si un distributeur opère dans la zone où vous êtes situé. Le traitement des composants à travers les douanes peut ruiner votre journée, en introduisant des retards, des coûts supplémentaires et beaucoup de travail supplémentaire. Pour les entreprises situées en Europe, Farnell et RS sont les paris les plus sûrs, car ils expédient depuis l'UE. Aux États-Unis, vous voudrez probablement utiliser Mouser ou Digi-Key.

Lors de la vérification de la disponibilité, il est bon de vérifier tous les principaux distributeurs, ils n'ont pas tous les mêmes composants en stock. Octopart peut aider à vérifier tous (voir aussi ci-dessous).

Distributeurs plus petits

Il existe des distributeurs plus petits et moins connus, qui peuvent souvent offrir de meilleurs prix, surtout pour les passifs. Un bon exemple est TME, situé en Pologne, qui est une excellente source si vous êtes situé dans l'UE.

Acheter directement

Certains fabricants vendent directement — par exemple, Texas Instruments propose leurs puces à des prix compétitifs à partir d'une quantité de 500. Il vaut la peine de chercher (PartsBox peut aider avec la sélection automatique des fournisseurs).

Un autre exemple intéressant de vente directe est Wuerth Elektronik. Ils fabriquent une large gamme de composants passifs et électromécaniques de très bonne qualité et vendent principalement en direct. Vous travaillez avec un représentant commercial local, des catalogues imprimés et des offres/devis pour les composants qui vous intéressent. L'avantage ici est que vous obtenez une excellente documentation (plus des modèles 3D CAD) et une bonne qualité à des prix assez raisonnables.

Volumes plus élevés

Si vous commencez à acheter de plus grands volumes, mais que vous n'avez pas encore votre propre service d'achat et de logistique, il existe parfois des options intéressantes. Le premier mouvement est généralement d'acheter directement sur la base de devis individuels. Après cela, vous pourriez commencer à travailler avec des distributeurs comme Arrow ou Verical, qui se spécialisent dans les grandes quantités. En pratique, cependant, j'ai trouvé que cela ne vaut pas toujours la peine.

En général, vos premières productions ne dépasseront pas 1 000 pièces. À ces volumes, vous ne devriez pas trop vous soucier d'optimiser le coût des composants : cela pourrait valoir la peine pour plusieurs puces coûteuses, et cela pourrait être facile pour certains passifs, mais je ne passerais pas trop de temps dessus. La disponibilité est un problème plus important que le coût, et il y a beaucoup de problèmes plus importants à résoudre.

Mécanique & Impression 3D

La plupart des startups de matériel conçoivent des appareils, pas seulement des cartes avec de l'électronique, et les fondateurs ont souvent une expérience limitée en conception mécanique.

Il est logique d'avoir une imprimante 3D FDM (Fused Deposition Modeling) locale pour le prototypage rapide. Mais le FDM a une faible précision, vous ne pouvez pas produire une surface raisonnablement lisse, et vous devez vous soucier des structures de support. Les services d'impression 3D commerciaux offriront l'impression SLS (Selective Laser Sintering) ou SLA (Stereolithography), qui nécessite un énorme investissement dans du matériel coûteux, mais produit de bien meilleurs résultats. Vos conceptions seront imprimées avec une qualité constante, avec un investissement de temps minimal de votre part, et vous n'aurez pas à vous soucier de choses comme les structures de support du tout.

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 qualité de leurs impressions SLS est très bonne : bien que les surfaces ne soient pas parfaitement lisses, il est difficile de voir les traces de l'impression 3D.

Gros plan sur un prototype imprimé chez Shapeways en utilisant le SLS (qu'ils appellent plastique solide et flexible) :

Materialise (une entreprise de services de fabrication)

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.

Quant à la qualité, elle est très comparable à ce que propose Shapeways.

ProtoLabs

L'idée derrière ProtoLabs est de ne pas seulement fournir des services de prototypage, mais aussi une transition en douceur vers la production à faible volume. Le prix de leurs services CNC n'est pas très attractif, mais leur moulage par injection rapide est assez intéressant.

Ils ont développé un processus avec des moules en aluminium, qui sont abordables et rapides à produire. L'inconvénient est leur longévité : ils ne sont bons que pour jusqu'à 10 000 composants. En général, ce n'est pas un problème pour une startup matériel : il est fort probable que vous modifierez votre conception avant d'arriver à 10 000 composants, et si vous prévoyez une production de grande volume, vous pouvez toujours passer aux moules en acier.

Leur offre de moulage par injection rapide est vraiment bonne, mais elle a des inconvénients, par rapport à travailler avec une entreprise locale de fabrication de moules. Vous devrez télécharger votre design, qui doit être prêt pour l'injection. Concevoir des composants pour le moulage par injection n'est pas facile et nécessite des connaissances et une expérience considérables. Et bien que ProtoLabs soulignera les défauts majeurs de votre design et fournira quelques conseils, le risque est finalement le vôtre : à un certain moment, vous devrez cliquer sur "Commander" et payer plusieurs milliers d'euros/dollars pour le premier tirage. S'il y a des problèmes significatifs, vous devez revenir à la ligne de départ.

Outils en ligne

PartsBox (bien sûr !)

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.

De plus, il est probable que vous voudrez conserver d'autres documents avec vos composants : des fichiers comme des fiches techniques en PDF, des notes d'application, des modèles 3D CAD, et similaires. Certes, on peut maintenir un dépôt séparé sur un serveur de fichiers ou dans Dropbox, mais alors il faut se soucier de la nomination des fichiers, de la structure des répertoires, et de la gestion de l'accès des utilisateurs. PartsBox résout tout cela, en étant un seul endroit où sont stockées à la fois les informations sur le stock de composants et les documents associés.

De même, la plupart des gens utilisent un tableur pour gérer leur BOM et calculer les coûts. Il y a des colonnes pour les numéros de pièces du fabricant, les numéros de pièces du distributeur (SKU), la quantité et le prix. Quelqu'un recherche des composants, trouve le prix du distributeur pour un ou deux vendeurs, sélectionne le meilleur prix et l'entre dans le tableur.

Le plus gros problème avec cette approche est qu'elle ne passe pas à l'échelle. Même dans un petit projet avec 20-40 composants, trouver les prix et les entrer dans le tableur est beaucoup de travail.

L'autre problème est que les tableurs ont été conçus pour des données tabulaires simples. Mais les offres des distributeurs sont tout sauf simples ! Les vendeurs utilisent différentes structures de remise sur les prix, qui ne peuvent pas facilement être comparées : un vendeur donnera des prix pour des quantités de 100, 500 et 1000, et un autre pour 25, 250 et 500. Il y a aussi des restrictions telles que la MOQ (Quantité Minimum de Commande) et le multiple de commande.

PartsBox peut rapidement et sans effort comparer et sélectionner les meilleures offres et vous fournir un prix BOM pour n'importe quelle quantité, en tenant également compte de votre stock local.

Octopart

Lorsque vous envisagez un nouveau composant, Octopart est l'endroit où aller pour obtenir des informations sur les prix et la disponibilité. Bien sûr, vous pourriez vérifier avec votre distributeur préféré, mais Octopart vous permet de vérifier le stock et les prix avec tous les principaux distributeurs, instantanément, en prenant également en charge les conversions de devises.

Calculatrices

Pour calculer des choses comme la largeur de trace pour une impédance souhaitée, ou la largeur/espacement de paires différentielles, j'ai trouvé les calculatrices Mantaro assez utiles. J'ai commandé des cartes avec une impédance contrôlée, et au moins pour les microstrips différentiels, les résultats de mesure étaient exacts.

Voici un exemple de paires différentielles à impédance contrôlée calculées à l'aide du calculateur Mantaro et produites chez MacroFab :

Stack Exchange

La plupart des questions posées sur le site Electrical Engineering Stack Exchange viennent de débutants, mais des experts fréquentent également ce site. Posez une bonne question et vous pourriez trouver une réponse de quelqu'un avec de nombreuses années d'expérience.