ハードウェアスタートアップ向けのリソース：プロトタイピングと製造

ハードウェア会社を始めることは難しい。それをさらに難しくするのは、特にハードウェア会社向けのサービスを含むオンラインリソースを見つけることの難しさです。

興味深いサービスについて知らない人々に何人か会った後、また自分自身が偶然に他のいくつかを学んだ後、他の人々に役立つことを願って、自分自身のリストを作成することにしました。

これは包括的なディレクトリを作成することを意図したものではなく、私が作成するつもりもありません。これは私のリストです：私はここにリストされているほとんどのサービスとツールを個人的に使用したか、それらについて良いことを聞いたので、それらを推奨することができます。

このリストは、比較的安価で迅速なサービスに焦点を当てています。ハードウェアのスタートアップは通常、大量のお金を持っておらず、迅速に反復する必要があるため、一部の人々が"ホビークラス"と考えるツールを使用することがよくあります。

PCBデザインをMacroFabにアップロードし、BOMを提供し、使用する具体的な部品を指定し、"Order"をクリックして数週間後に完全に組み立てられたデバイスを受け取ります。全体のプロセスは迅速で、痛みがなく、完全に自動化されています。彼らはPCB、ステンシル、部品の注文、そしてそれらをすべてまとめることを手配します。

一般的に、彼らはTHT（スルーホール）や大型SMDコンポーネントを含むほぼすべてのものを組み立てます。

彼らと仕事をすることに決めた場合、彼らの「ハウスパーツ」を使用するように設計を適応させることを検討してください。これにより、コストが大幅に削減されます。

彼らから受け取ったすべてのボードは優れた品質でした。私は彼らと一つ小さな問題を抱えていました、ダイオードブリッジが間違って配置されていました - しかし、要素の不明瞭なマーキングを考慮に入れると、私は本当に彼らを責めることはできません、そして彼らのサポートは素晴らしかったです。ビルド時間が短く、予測可能であれば、私はもっと頻繁にMacroFabを使用しますが、私の場合、地元のCM（Contract Manufacturer）がより迅速なサービスを提供できることがわかりました。

ローカルのCMを持っていない場合、MacroFabはプロトタイプと低量生産に最適な選択肢です。

Small Batch Assemblyの目標は、手頃な価格の低ボリュームの電子組立てです。生産できるものには制限があるため、すべての設計に適しているわけではありません。

地元のCM（契約製造業者）を忘れないでください。多くの場合、彼らはより良いサービスを提供できます：迅速な対応、良好なコミュニケーション、定期的なフィードバック。見回し、尋ねてみてください、彼らは常に見つけやすいわけではありません。

私のニーズにはローカルCMが最適なので、現在はこれを使用しています。

OSHParkのパープルPCBは、ホビーメーカーの世界でよく知られています。シンプルな価格設定、低コスト、そして比較的迅速なターンアラウンドは、このサービスが非常に人気になる要因となりました。

しかし、一部の人々が認識していないのは、OSHParkからのボードは品質が優れており、特に4層の提供に関してはスペックがかなり良いということです。そして、社内でのプロトタイピングにボードが必要な場合、ENIG仕上げはSMTはんだ付けをはるかに簡単にします。

これはOSHParkのボードを使用したクイックプロトタイプの例です：

そしてここに別のデバイスのプロトタイプがあります。両方とも、OSHParkのボード、OSH Stencilsのステンシル、手動配置を使用して組み立てられ、ホットエアステーションを使用してリフローされました。両方とも問題なくリフローしました：

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.

私は彼らのポリアミドとステンレス鋼のステンシルの両方を使用してきましたが、それらはすべて一流でした。彼らのターンアラウンドタイムは印象的で、地球の反対側から注文しても、ステンシルは1週間かそこらで到着し、常に私が注文できる任意のPCBよりも早かったです。

その低価格を考えると、私はワンオフのプロトタイプでさえはんだペーストのシリンジを使うのをやめました：PCBを注文するたびに、ステンシルも注文します。

OSH StencilsはOSHParkとは関係ありませんが、名前は共通の起源を示しています。

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

AISLERからのボードとOSH Stencilsからのステンレススチールステンシルの例：

Seeed Studioは、特にHASLおよびHASL Lead Free仕上げの2層ボードに対して、無敵の価格を提供するFusion PCBサービスを提供しています。ボードが中国から出荷されるのを少し待つことが問題でなければ、これは検討する価値のあるサービスです。彼らはまた、ステンシルやPCB組立サービスも提供しています。

ヨーロッパでは、Eurocircuitsがあります。以前は高価でしたが、最近は競争力が出てきています。

大量の場合は、CMを通じて進め、彼らが推奨し、快適に使用できるものを使用することをお勧めします。

電子機器を設計するにはCADが必要です。幸いなことに、ここでは選択肢は比較的簡単です。あなた（またはあなたのデザイナー）が特定のCADシステムに経験があり、そのシステムのライセンスを持っている場合はそれを使用します。それ以外の場合は、KiCADを使用するべきです。

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.

実際のところ、4-8層のボードで複数の制御インピーダンス長マッチング差動ペアがあっても、KiCADでは問題ありません。

機械設計CADの風景は非常にゆっくりと変化しますが、近年は興味深い変化がありました。特に、ユーザーごとに5000ドル以上を支払う必要はもうありません。新たに参入した興味深いものは：

非常に完全なCAD/CAMパッケージ。マルチプラットフォーム（Mac/Windows）、これは大きな利点です。クラウドに結びついていますが、インターネット接続があるかないかに関わらず動作します。価格は年間$300と非常に手頃で、さらにこのソフトウェアはホビーユーザー、メーカー、教育者、そして何よりも重要な若いスタートアップに無料で提供されています。

3Dプリント、射出成形、CNC加工に使用可能で、まだシートメタル機能が欠けています（会社はそれに取り組んでいると言っています）。

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.

3Dプリント、射出成形、CNC加工、シートメタル設計に使用可能です。

小量の部品のためのよく知られた主要なディストリビューターは次のとおりです：

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

あなたが所在地の地域でディストリビュータが運営しているかどうかを確認することは重要です。部品を税関を通じて処理すると、遅延、追加費用、および多くの追加作業を引き起こし、あなたの一日を台無しにする可能性があります。ヨーロッパに拠点を置く企業の場合、FarnellとRSが最も安全な選択肢であり、これらはEU内から出荷します。米国では、MouserまたはDigi-Keyを使用することをお勧めします。

在庫を確認するとき、主要なディストリビューターすべてを確認するのが良い考えです、彼らはすべて同じコンポーネントを在庫していません。Octopartはそれらすべてを確認するのに役立ちます（下記参照）。

より小さく、あまり知られていないディストリビューターもあり、特にパッシブについてはより良い価格を提供することがよくあります。良い例は、ポーランドにあるTMEで、EUに位置している場合は素晴らしいソースです。

一部のメーカーは直接販売しています - 例えば、テキサス・インスツルメンツは、数量500からすでに競争力のある価格でチップを提供しています。見回す価値があります（PartsBoxは自動的に供給者を選択するのに役立ちます）。

Wuerth Elektronikの直接販売は別の興味深い例です。彼らは優れた品質のパッシブおよび電気機械部品の幅広い範囲を製造し、主に直接販売しています。あなたは地元の営業担当者、印刷カタログ、そして興味のある部品のオファー/見積もりと一緒に働きます。ここでの利点は、優れたドキュメンテーション（プラス3D CADモデル）と、かなり手頃な価格での良質な品質を得ることができることです。

大量購入を始めると、まだ自分の購入部門や物流部門を持っていない場合でも、時々面白いオプションがあります。最初の一歩は通常、個々の見積もりに基づいて直接購入することです。その後、ArrowやVericalのような大量の数量を専門とするディストリビューターとの取引を開始することができます。しかし、実際には、それが努力に値するとは限らないことがわかりました。

一般的に、最初の生産ランは1,000個を超えることはありません。これらのボリュームでは、部品コストの最適化についてあまり心配するべきではありません：それはいくつかの高価なチップにとって価値があり、それはいくつかのパッシブにとっては簡単かもしれませんが、私はそれにあまり時間を費やさないでしょう。利用可能性はコストよりも大きな問題であり、解決すべき大きな問題がたくさんあります。

ほとんどのハードウェアスタートアップは、電子機器を搭載したボードだけでなく、デバイスを設計し、創設者はしばしば機械設計の経験が限られています。

クイックプロトタイピングのために、ローカルのFDM（Fused Deposition Modeling）3Dプリンターを持つことは理にかなっています。しかし、FDMは精度が低く、適度に滑らかな表面を作ることができず、サポート構造について心配する必要があります。商用の3Dプリンティングサービスは、SLS（Selective Laser Sintering）またはSLA（Stereolithography）プリンティングを提供します。これには高価な設備への大規模な投資が必要ですが、はるかに良い結果を生み出します。あなたのデザインは一貫した品質で印刷され、あなたの側での時間投資は最小限に抑えられ、サポート構造などについて心配する必要はありません。

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.

彼らのSLSプリントの品質は非常に良いです：表面が完全に滑らかでない場合でも、3Dプリントの痕跡を見つけるのは難しいです。

Shapewaysでプロトタイプを印刷したクローズアップ（彼らはそれを強くて柔軟なプラスチックと呼んでいます）：

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.

品質については、Shapewaysが提供するものと非常に比較可能です。

ProtoLabsの背後にあるアイデアは、プロトタイピングサービスを提供するだけでなく、低ボリュームの生産へのスムーズな移行も提供することです。彼らのCNCサービスの価格はあまり魅力的ではありませんが、彼らの迅速な射出成形はかなり興味深いです。

彼らはアルミニウムの金型を使ったプロセスを開発しました。これらは手頃な価格で生産が早いという利点があります。欠点はその耐久性で、最大10,000部品までしか使えません。一般的に、これはハードウェアスタートアップにとって問題ではありません：10,000部品に到達する前にデザインを修正する可能性が高く、大量生産を予見している場合は、いつでも鋼の金型に切り替えることができます。

彼らの急速な射出成形の提供は本当に良いですが、地元の金型製作会社との取引に比べてデメリットがあります。あなたはあなたのデザインをアップロードする必要がありますが、それは射出成形用に準備されているべきです。射出成形用の部品を設計することは容易ではなく、かなりの知識と経験が必要です。ProtoLabsはあなたのデザインの主要な欠陥を指摘し、いくつかのガイダンスを提供しますが、最終的にはリスクはあなたのものです：ある時点で「注文」をクリックし、最初のランで数千ユーロ/ドルを支払う必要があります。重大な問題がある場合、あなたはスタートラインに戻らなければなりません。

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.

さらに、部品と一緒に他のドキュメントを保管したい場合があります：PDFデータシート、アプリケーションノート、3D CADモデルなどのファイルです。もちろん、ファイルサーバーやDropboxで別のリポジトリを維持することもできますが、その場合、ファイル名、ディレクトリ構造、ユーザーアクセスの管理などを心配する必要があります。PartsBoxは、部品の在庫情報と関連ドキュメントが一元化されて保存される場所であり、これらすべてを解決します。

同様に、ほとんどの人はスプレッドシートを使用してBOMを管理し、コストを計算します。製造業者の部品番号、ディストリビューターの部品番号（SKU）、数量、価格の列があります。誰かが部品を検索し、1つまたは2つのベンダーのディストリビューター価格を見つけ、最良の価格を選択し、スプレッドシートに入力します。

このアプローチの最大の問題は、スケールアップしないことです。20〜40の部品がある小さなプロジェクトでも、価格を見つけてスプレッドシートに入力するのは大変な作業です。

もう一つの問題は、スプレッドシートは単純な表形式のデータのために設計されているということです。しかし、ディストリビューターのオファーは何でもない！ベンダーは異なる価格ブレイク構造を使用し、それらは簡単には比較できません：一つのベンダーは100、500、1000の数量で価格を提示し、もう一つは25、250、500で提示します。また、MOQ（最小注文数量）や注文倍数などの制限もあります。

PartsBoxは迅速かつ努力なく最適なオファーを比較・選択し、任意の数量のBOM価格を提供し、あなたのローカル在庫も考慮に入れます。

新しいコンポーネントを検討しているとき、Octopartは価格と利用可能性について調べる場所です。もちろん、お気に入りのディストリビューターに確認することもできますが、Octopartを使用すると、すべての主要なディストリビューターの在庫と価格を即座に確認し、通貨換算も行うことができます。

所望のインピーダンスのためのトレース幅や、差動ペアの幅/間隔などを計算するために、Mantaro calculatorsがかなり役立つと思いました。私は制御インピーダンスを持つボードを注文し、少なくとも差動マイクロストリップについては、測定結果が正確でした。

ここには、Mantaro計算機を使用して計算され、MacroFabで製造されたインピーダンス制御差動ペアの例があります：