Ressources pour les startups hardware

Démarrer une entreprise de matériel (hardware) est difficile. Ce qui rend la chose encore plus difficile 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 des services intéressants et en avoir découvert d'autres par hasard moi-même, j'ai décidé de compiler ma propre liste, dans l'espoir qu'elle soit utile à d'autres.

Ceci n'est pas destiné à 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 listés ici, ou j'en ai entendu du bien, c'est pourquoi je peux les recommander.

Cette liste se concentre également sur les services qui sont relativement peu coûteux et rapides. Les startups matérielles n'ont généralement pas beaucoup d'argent et doivent itérer rapidement, il est donc souvent logique d'utiliser des outils que certains considéreraient comme étant de la classe « amateur ».

Prototypage et fabrication électronique

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 quelques semaines plus tard. L'ensemble du processus est rapide, sans douleur et entièrement automatisé. Ils s'occuperont de commander les PCB, les pochoirs, les composants et d'assembler le tout.

En général, ils assembleront à peu près n'importe quoi, y compris des composants THT (Traversants) et de gros composants CMS.

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

Toutes les cartes que j'ai reçues de leur part étaient d'excellente qualité. J'ai eu un petit problème avec eux, où des ponts de diodes étaient mal placés — mais étant donné les marquages peu clairs sur les éléments, je ne peux pas vraiment les blâmer, et leur support a été fantastique. J'utiliserais MacroFab plus souvent si les délais de fabrication 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 sous-traitant local (CM) avec lequel vous travaillez, MacroFab est un excellent choix pour vos prototypes et votre production à faible volume.

Assemblage de petits lots

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

Votre fabricant sous contrat (CM) local

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

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

OSHPark

Les PCB violets de OSHPark sont bien connus dans le monde des passionnés/makers. Une tarification simple, un faible coût et un délai d'exécution raisonnablement rapide ont rendu le service très populaire.

Ce que certaines personnes ne réalisent pas, cependant, c'est que les cartes d'OSHPark ont une excellente qualité et de très bonnes spécifications, en particulier sur leur offre à 4 couches. Et si vous avez besoin de cartes pour le prototypage en interne, la finition ENIG facilite grandement le soudage CMS.

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

Et voici un autre prototype d'appareil. Les deux ont été assemblés en utilisant des cartes de OSHPark, des pochoirs de OSH Stencils et un placement manuel, refondus à l'aide d'une station à air chaud. Les deux ont refondu parfaitement, sans aucun problème :

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 premier ordre. Leur délai d'exécution est impressionnant, même en commandant depuis l'autre bout du monde, le pochoir est arrivé en une semaine environ, toujours plus vite que n'importe quel PCB que je pourrais commander.

Compte tenu de leurs prix bas, j'ai arrêté d'utiliser des seringues de pâte à braser 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 indique des origines communes.

AISLER

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

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

Seeed

Seeed Studio propose un service Fusion PCB avec des prix imbattables, en particulier pour les cartes à 2 couches avec 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 autrefois cher, mais qui est devenu plus compétitif récemment.

Pour de plus grandes quantités, je recommanderais de passer par votre sous-traitant et d'utiliser ce qu'il recommande et avec quoi il est à l'aise.

CAO (Électronique)

Pour concevoir de l'électronique, on a besoin d'un outil de CAO. Heureusement, le choix ici est assez facile. Si vous (ou votre concepteur) avez de l'expérience avec un système de CAO particulier et que vous avez une licence pour ce système — utilisez-le. Dans tout autre 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 longueurs adaptées ne posent pas de problème avec KiCAD.

CAO (Mécanique)

Le paysage de la CAO 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. De nouveaux entrants intéressants sont :

Autodesk Fusion 360

Un logiciel de CAO/FAO très complet. Multiplateforme (Mac/Windows), ce qui est un gros avantage. Lié au cloud, mais fonctionne avec ou sans connexion internet. Le prix est très accessible à 300 $/an, et de plus, le logiciel est offert gratuitement aux amateurs, makers, éducateurs et surtout — aux jeunes startups.

Utilisable pour l'impression 3D, le moulage par injection et l'usinage CNC, manque encore de capacités de tôlerie (l'entreprise dit y travailler).

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 tôlerie.

Acheter des composants

Les sources habituelles

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

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

Il est important de vérifier si un distributeur opère dans la région où vous vous trouvez. Le traitement des composants par les douanes peut gâcher votre journée en introduisant des retards, des coûts supplémentaires et beaucoup de travail additionnel. Pour les entreprises situées en Europe, Farnell et RS sont les choix 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 judicieux de vérifier tous les principaux distributeurs, car ils ne stockent pas tous les mêmes composants. Octopart peut aider à vérifier l'ensemble d'entre eux (voir aussi ci-dessous).

Distributeurs plus petits

Il existe des distributeurs plus petits et moins connus, qui peuvent souvent offrir de meilleurs prix, en particulier 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 ses puces à des prix compétitifs dès une quantité de 500. Cela vaut la peine de regarder autour (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 d'excellente 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 CAO 3D) et une bonne qualité à des prix assez raisonnables.

Volumes plus élevés

Si vous commencez à acheter des volumes plus importants, mais que vous n'avez pas encore votre propre département d'achats et de logistique, il existe parfois des options intéressantes. La première étape consiste généralement à 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 constaté que cela ne vaut pas toujours l'effort.

En général, vos premières séries de production ne dépasseront pas 1 000 pièces. À ces volumes, vous ne devriez pas trop vous soucier de l'optimisation du 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 là-dessus. La disponibilité est un problème plus important que le coût, et il y a beaucoup de problèmes plus importants à résoudre.

Mécanique et impression 3D

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

Il est judicieux 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 proposeront l'impression SLS (Selective Laser Sintering) ou SLA (Stereolithography), qui nécessite un investissement énorme dans des équipements coûteux, mais produit de bien meilleurs résultats. Vos conceptions seront imprimées avec une qualité constante, avec un investissement en temps minimal de votre part, et vous n'aurez pas à vous soucier de choses comme les structures de support.

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.

Un gros plan d'un prototype imprimé chez Shapeways en utilisant le SLS (ils appellent cela 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 non seulement de fournir des services de prototypage, mais aussi une transition douce vers la production en faible volume. La tarification de leurs services CNC n'est pas très attractive, mais leur moulage par injection rapide est assez intéressant.

Ils ont développé un procédé 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 pièces. En général, ce n'est pas un problème pour une startup matérielle : il est fort probable que vous modifierez votre conception avant d'atteindre 10 000 pièces, et si vous prévoyez une production à grand volume, vous pouvez toujours passer à des moules en acier.

Leur offre de moulage par injection rapide est vraiment bonne, mais elle présente des inconvénients par rapport au travail avec une entreprise locale de fabrication de moules. Vous devrez télécharger votre conception, qui doit être prête pour l'injection. Concevoir des pièces pour le moulage par injection n'est pas facile et nécessite des connaissances et une expérience considérables. Et bien que ProtoLabs signalera les défauts majeurs de votre conception et fournira quelques conseils, le risque est finalement le vôtre : à un moment donné, vous devrez cliquer sur « Commander » et payer plusieurs milliers d'euros/dollars pour la première série. S'il y a des problèmes importants, vous devez revenir à la case 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 souhaitiez conserver d'autres documents avec vos composants : des fichiers tels que des fiches techniques PDF, des notes d'application, des modèles CAO 3D, etc. Bien sûr, on peut maintenir un référentiel séparé sur un serveur de fichiers ou dans Dropbox, mais il faut alors se soucier du nommage des fichiers, de la structure des répertoires et de la gestion des accès utilisateurs. PartsBox résout tout cela en étant un lieu unique où sont stockées à la fois les informations de stock des composants et les documents associés.

De même, la plupart des gens utilisent un tableur pour gérer leur nomenclature (BOM) et calculer les coûts. Il y a des colonnes pour les numéros de référence du fabricant, les numéros de référence du distributeur (SKU), la quantité et le prix. Quelqu'un recherche des composants, trouve les prix des distributeurs pour un ou deux fournisseurs, sélectionne le meilleur prix et le saisit 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 à 40 composants, trouver les prix et les saisir dans le tableur représente beaucoup de travail.

L'autre problème est que les feuilles de calcul ont été conçues pour des données tabulaires simples. Mais les offres des distributeurs sont tout sauf simples ! Les vendeurs utilisent différentes structures de paliers de prix, qui ne peuvent pas être facilement comparées : un vendeur proposera des prix pour des quantités de 100, 500 et 1000, et un autre pour 25, 250 et 500. Il existe également des restrictions telles que le MOQ (Quantité Minimale de Commande) et le multiple de commande.

PartsBox peut comparer et sélectionner rapidement et sans effort les meilleures offres et vous fournir un prix de nomenclature 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 connaître les prix et la disponibilité. Bien sûr, vous pourriez vérifier auprès de votre distributeur préféré, mais Octopart vous permet de vérifier le stock et les prix auprès de tous les principaux distributeurs, instantanément, en s'occupant également des conversions de devises.

Calculatrices

Pour calculer des éléments tels que la largeur de piste pour une impédance souhaitée, ou la largeur/l'espacement des paires différentielles, j'ai trouvé les calculatrices Mantaro très utiles. J'ai commandé des cartes avec une impédance contrôlée, et au moins pour les microrubans différentiels, les résultats de mesure étaient parfaits.

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 proviennent de débutants, mais des experts fréquentent ce site. Posez une bonne question et vous pourriez trouver une réponse de quelqu'un ayant de nombreuses années d'expérience.