Risorse per le startup hardware

Avviare un'azienda hardware è difficile. Ciò che lo rende ancora più difficile è la difficoltà di trovare risorse online, in particolare servizi per le aziende hardware.

Dopo aver incontrato un numero di persone che non conoscevano servizi interessanti e aver accidentalmente appreso di alcuni altri io stesso, ho deciso di compilare la mia lista, nella speranza che sarà utile ad altri.

Non intendo creare una directory completa. È la mia lista: ho usato personalmente la maggior parte dei servizi e degli strumenti elencati qui, o ne ho sentito parlare bene, motivo per cui posso raccomandarli.

Questa lista è anche focalizzata su servizi che sono relativamente economici e veloci. Le startup hardware di solito non hanno un sacco di soldi e hanno bisogno di iterare velocemente, quindi spesso ha senso utilizzare strumenti che alcuni considererebbero della classe "hobbistica".

Prototipazione e produzione di elettronica

MacroFab

Carica il tuo progetto PCB su MacroFab, fornisci loro il tuo BOM, specifica i componenti esatti da utilizzare, clicca su "Ordina" e ricevi i tuoi dispositivi completamente assemblati dopo alcune settimane. L'intero processo è rapido, indolore e completamente automatizzato. Si occuperanno di ordinare i PCB, gli stencil, i componenti, e di mettere tutto insieme.

In generale, assembleranno praticamente qualsiasi cosa, compresi i componenti THT (Through-Hole) e i grandi componenti SMD.

Se decidi di lavorare con loro, considera di adattare il tuo design per utilizzare i loro "Componenti di Casa", in quanto ciò ridurrà notevolmente il costo.

Tutte le schede che ho ricevuto da loro erano di ottima qualità. Ho avuto un piccolo problema con loro, dove i ponti di diodi erano posizionati in modo errato, ma dato i segni poco chiari sugli elementi, non posso davvero incolparli, e il loro supporto è stato fantastico. Userei MacroFab più spesso se i tempi di costruzione fossero più brevi e più prevedibili, ma nel mio caso si è scoperto che un CM locale (Contract Manufacturer) poteva fornire un servizio più veloce.

Se non hai un CM locale con cui lavori, MacroFab è un'ottima scelta per i tuoi prototipi e la produzione a basso volume.

Assemblaggio di piccoli lotti

L'obiettivo di Small Batch Assembly è l'assemblaggio elettronico a basso volume a prezzi accessibili. Ci sono limitazioni su ciò che può essere prodotto, quindi potrebbe non essere la scelta giusta per ogni progetto.

Il tuo CM locale

Non dimenticare i CM locali (produttori su contratto). In molti casi possono offrirti un servizio migliore: tempi di risposta più rapidi, buona comunicazione, feedback regolare. Guarda e chiedi in giro, non sono sempre facili da trovare.

Ho scoperto che per le mie esigenze un CM locale funziona meglio, quindi è quello che uso attualmente.

OSHPark

Le PCB viola di OSHPark sono ben note nel mondo degli hobbisti/maker. Prezzi semplici, basso costo e tempi di consegna ragionevolmente rapidi hanno reso il servizio molto popolare.

Quello che alcune persone non si rendono conto, però, è che le schede di OSHPark hanno un'eccellente qualità e specifiche abbastanza buone, specialmente sulla loro offerta a 4 strati. E se hai bisogno di schede per i prototipi interni, la finitura ENIG rende molto più facile la saldatura SMT.

Ecco un esempio di un prototipo veloce utilizzando una scheda da OSHPark:

E qui c'è un altro prototipo di dispositivo. Entrambi sono stati assemblati utilizzando schede da OSHPark, stencil da OSH Stencils e posizionamento manuale, riflussati utilizzando una stazione ad aria calda. Entrambi sono riflussati bene, senza problemi:

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.

Ho usato sia i loro stencil in poliammide che in acciaio inossidabile e erano tutti di alta qualità. Il loro tempo di risposta è impressionante, anche ordinando da tutto il mondo, lo stencil è arrivato entro una settimana o giù di lì, sempre più velocemente di qualsiasi PCB che potessi ordinare.

Data i loro prezzi bassi, ho smesso di usare le siringhe di pasta saldante anche per i prototipi unici: ogni volta che ordino una PCB, ordino anche uno stencil.

OSH Stencils non è correlato a OSHPark, anche se il nome indica origini comuni.

AISLER

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

Esempio di schede da AISLER con uno stencil in acciaio inossidabile da OSH Stencils:

Seeed

Seeed Studio offre un servizio Fusion PCB con prezzi imbattibili, specialmente per schede a 2 strati con finiture HASL e HASL senza piombo. Se non è un problema aspettare un po' più a lungo per la spedizione delle tue schede dalla Cina, questo è un servizio da considerare. Offrono anche stencil e persino servizi di assemblaggio PCB.

Altre fonti di PCB

In Europa, c'è Eurocircuits, che una volta era costoso, ma recentemente è diventato più competitivo.

Per quantità maggiori ti consiglierei di passare attraverso il tuo CM e di utilizzare quello che loro raccomandano e con cui si sentono a loro agio.

CAD (Elettronica)

Per progettare l'elettronica, serve un CAD. Fortunatamente, la scelta qui è piuttosto semplice. Se tu (o il tuo progettista) hai esperienza con un particolare sistema CAD e hai una licenza per quel sistema — usalo. In ogni altro caso — dovresti andare 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.

In termini pratici, le schede a 4-8 strati con molteplici coppie differenziali a impedenza controllata e lunghezza abbinata non sono un problema con KiCAD.

CAD (Meccanico)

Il panorama del design CAD meccanico cambia molto lentamente, ma gli ultimi anni hanno portato interessanti cambiamenti. In particolare, non è più necessario pagare oltre $5000 per utente. I nuovi entranti interessanti sono:

Autodesk Fusion 360

Un pacchetto CAD/CAM molto completo. Multiplatform (Mac/Windows), che è un grande vantaggio. Legato al cloud, ma funziona con o senza una connessione internet. Il prezzo è molto accessibile a $300/anno, e inoltre il software è offerto gratuitamente agli hobbisti, ai maker, agli educatori e soprattutto - alle giovani startup.

Utilizzabile per la stampa 3D, la stampa a iniezione e la lavorazione CNC, manca ancora delle capacità di lavorazione della lamiera (l'azienda dice che ci sta lavorando).

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.

Utilizzabile per la stampa 3D, lo stampaggio a iniezione, la lavorazione CNC e il design della lamiera.

Acquisto componenti

Le fonti usuali

I distributori più noti per quantità minori di componenti sono:

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

È importante verificare se un distributore opera nell'area in cui ti trovi. L'elaborazione dei componenti attraverso la dogana può rovinare la tua giornata, introducendo ritardi, costi aggiuntivi e un sacco di lavoro aggiuntivo. Per le aziende situate in Europa, Farnell e RS sono le scommesse più sicure, in quanto spediscono dall'interno dell'UE. Negli Stati Uniti, probabilmente vorrai utilizzare Mouser o Digi-Key.

Quando si controlla la disponibilità, è una buona idea controllare tutti i principali distributori, non tutti hanno in stock gli stessi componenti. Octopart può aiutare a controllare tutti loro (vedi anche sotto).

Distributori più piccoli

Ci sono distributori più piccoli e meno noti, che possono spesso offrire prezzi migliori, soprattutto per i passivi. Un buon esempio è TME, situato in Polonia, che è una grande fonte se ti trovi nell'UE.

Acquisto diretto

Alcuni produttori vendono direttamente - ad esempio, Texas Instruments offre i loro chip a prezzi competitivi già a partire da una quantità di 500. Vale la pena guardarsi intorno (PartsBox può aiutare con la selezione automatica dei fornitori).

Un altro esempio interessante di vendita diretta è Wuerth Elektronik. Producono una vasta gamma di componenti passivi ed elettromeccanici di ottima qualità e vendono per lo più direttamente. Lavori con un rappresentante di vendita locale, cataloghi stampati e offerte/preventivi per i componenti che ti interessano. Il vantaggio qui è che ottieni un'ottima documentazione (più modelli CAD 3D) e una buona qualità a prezzi abbastanza ragionevoli.

Volumi più alti

Se inizi ad acquistare volumi più alti, ma non hai ancora un tuo reparto di acquisti e logistica, ci sono a volte opzioni interessanti. La prima mossa è solitamente acquistare direttamente in base a preventivi individuali. Dopo di che, potresti iniziare a lavorare con distributori come Arrow o Verical, che si specializzano in quantità maggiori. In pratica, tuttavia, ho scoperto che non vale sempre la pena.

In generale, le tue prime produzioni non supereranno le 1.000 pezzi. A questi volumi non dovresti preoccuparti troppo di ottimizzare il costo dei componenti: potrebbe valerne la pena per diversi chip costosi, e potrebbe essere facile per alcuni passivi, ma non passerei troppo tempo su di esso. La disponibilità è un problema più grande del costo, e ci sono molti problemi più grandi da risolvere.

Meccanica & Stampa 3D

La maggior parte delle startup hardware progetta dispositivi, non solo schede con elettronica, e i fondatori hanno spesso esperienza limitata con il design meccanico.

Ha senso avere una stampante 3D FDM (Fused Deposition Modeling) locale per prototipazione rapida. Ma la FDM ha una bassa precisione, non si può produrre una superficie ragionevolmente liscia, e bisogna preoccuparsi delle strutture di supporto. I servizi commerciali di stampa 3D offrono la stampa SLS (Selective Laser Sintering) o SLA (Stereolithography), che richiede un enorme investimento in attrezzature costose, ma produce risultati molto migliori. I tuoi progetti saranno stampati con una qualità costante, con un minimo investimento di tempo da parte tua, e non dovrai preoccuparti di cose come le strutture di supporto.

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 qualità delle loro stampe SLS è molto buona: mentre le superfici non saranno perfettamente lisce, è difficile vedere le tracce della stampa 3D.

Un primo piano di un prototipo stampato da Shapeways utilizzando SLS (loro lo chiamano plastica forte & flessibile):

Materialise (una società di servizi di produzione)

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.

Per quanto riguarda la qualità, è molto paragonabile a quella che offre Shapeways.

ProtoLabs

L'idea dietro a ProtoLabs è di fornire non solo servizi di prototipazione, ma anche una transizione dolce verso la produzione a basso volume. Il prezzo per i loro servizi CNC non è molto attraente, ma la loro stampa ad iniezione rapida è piuttosto interessante.

Hanno sviluppato un processo con stampi in alluminio, che sono economici e veloci da produrre. Lo svantaggio è la loro longevità: sono buoni solo per un massimo di 10.000 componenti. In generale, questo non è un problema per una startup hardware: è molto probabile che modificherete il vostro design prima di arrivare a 10.000 componenti, e se prevedete una produzione di grande volume, potete sempre passare agli stampi in acciaio.

La loro offerta di stampaggio ad iniezione rapida è davvero buona, ma ha degli svantaggi, rispetto al lavoro con un'azienda locale di produzione di stampi. Dovrai caricare il tuo design, che dovrebbe essere pronto per l'iniezione. Progettare componenti per lo stampaggio ad iniezione non è facile e richiede notevoli conoscenze ed esperienza. E mentre ProtoLabs evidenzierà i principali difetti nel tuo design e fornirà una certa guida, alla fine il rischio è tuo: ad un certo punto dovrai fare clic su "Ordina" e pagare diverse migliaia di Euro/Dollari per la prima corsa. Se ci sono problemi significativi, devi tornare alla linea di partenza.

Strumenti online

PartsBox (ovviamente!)

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.

Inoltre, è probabile che tu voglia conservare altri documenti con i tuoi componenti: file come datasheet PDF, note applicative, modelli CAD 3D e simili. Certo, si può mantenere un repository separato su un server di file o in Dropbox, ma poi bisogna preoccuparsi della denominazione dei file, della struttura delle directory e della gestione dell'accesso degli utenti. PartsBox risolve tutto questo, essendo un unico luogo dove vengono conservate sia le informazioni sullo stock dei componenti che i documenti associati.

Allo stesso modo, la maggior parte delle persone usa un foglio di calcolo per gestire il loro BOM e calcolare i costi. Ci sono colonne per i numeri di parte del produttore, i numeri di parte del distributore (SKU), la quantità e i prezzi. Qualcuno cerca i componenti, trova i prezzi del distributore per uno o due fornitori, seleziona il miglior prezzo e lo inserisce nel foglio di calcolo.

Il più grande problema con questo approccio è che non scala. Anche in un piccolo progetto con 20-40 componenti, trovare il prezzo e inserirlo nel foglio di calcolo è un sacco di lavoro.

L'altro problema è che i fogli di calcolo sono stati progettati per dati tabulari semplici. Ma le offerte dei distributori sono tutt'altro che semplici! I fornitori utilizzano diverse strutture di prezzo di rottura, che non possono essere facilmente confrontate: un fornitore farà preventivi a quantità di 100, 500 e 1000, e un altro a 25, 250 e 500. Ci sono anche restrizioni come MOQ (Quantità Minima di Ordine) e multiplo di ordine.

PartsBox può confrontare e selezionare rapidamente e senza sforzo le migliori offerte e fornirti un prezzo BOM per qualsiasi quantità, tenendo anche conto del tuo stock locale.

Octopart

Quando stai considerando un nuovo componente, Octopart è il posto dove andare per scoprire i prezzi e la disponibilità. Certo, potresti controllare con il tuo distributore preferito, ma Octopart ti permette di controllare lo stock e i prezzi con tutti i principali distributori, istantaneamente, occupandosi anche delle conversioni di valuta.

Calcolatrici

Per calcolare cose come la larghezza della traccia per un'impedenza desiderata, o la larghezza/spaziatura di una coppia differenziale, ho trovato i calcolatori Mantaro molto utili. Ho ordinato schede con impedenza controllata, e almeno per i microstrips differenziali, i risultati delle misurazioni erano perfetti.

Ecco un esempio di coppie differenziali a controllo di impedenza calcolate utilizzando il calcolatore Mantaro e prodotte presso MacroFab:

Stack Exchange

La maggior parte delle domande poste nel sito Electrical Engineering Stack Exchange proviene da principianti, ma anche gli esperti frequentano quel sito. Fai una buona domanda e potresti trovare una risposta da qualcuno con molti anni di esperienza.