하드웨어 스타트업을 위한 리소스: 프로토타이핑 및 제조

하드웨어 회사를 시작하는 것은 어렵습니다. 온라인 리소스, 특히 하드웨어 회사를 위한 서비스를 찾기 어렵다는 점이 이를 더욱 어렵게 만듭니다.

흥미로운 서비스를 모르고 있던 사람들을 만나고 저 또한 우연히 몇 가지를 알게 된 후, 다른 사람들에게 도움이 되기를 바라며 저만의 목록을 작성하기로 했습니다.

이것은 포괄적인 디렉토리가 아니며 저는 그런 것을 만들 의도가 없습니다. 이것은 제 목록입니다. 저는 여기에 나열된 대부분의 서비스와 도구를 개인적으로 사용했거나 좋은 평판을 들었기 때문에 추천할 수 있습니다.

이 목록은 또한 비교적 저렴하고 빠른 서비스에 중점을 둡니다. 하드웨어 스타트업은 일반적으로 자금이 많지 않고 빠르게 반복해야 하므로 일부 사람들이 "취미용" 등급으로 간주하는 도구를 사용하는 것이 합리적인 경우가 많습니다.

PCB 설계를 MacroFab에 업로드하고, BOM을 제공하고, 사용할 정확한 부품을 지정하고, "주문"을 클릭하면 몇 주 후에 완전히 조립된 장치를 받을 수 있습니다. 전체 과정은 빠르고 고통 없으며 완전히 자동화되어 있습니다. 그들은 PCB, 스텐실, 부품 주문 및 조립을 모두 처리합니다.

일반적으로 THT(스루홀) 및 대형 SMD 부품을 포함하여 거의 모든 것을 조립합니다.

그들과 함께 작업하기로 결정했다면, 비용을 눈에 띄게 줄일 수 있으므로 그들의 "하우스 부품"을 사용하도록 설계를 조정하는 것을 고려해 보세요.

그들에게서 받은 모든 보드는 품질이 우수했습니다. 다이오드 브리지가 잘못 배치되는 작은 문제가 하나 있었지만, 소자의 표시가 불분명했기 때문에 그들을 탓할 수는 없으며 지원도 훌륭했습니다. 빌드 시간이 더 짧고 예측 가능했다면 MacroFab을 더 자주 사용했을 것입니다. 하지만 제 경우에는 현지 CM(계약 제조업체)이 더 빠른 서비스를 제공할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다.

함께 일하는 현지 CM이 없다면 MacroFab은 프로토타입 및 소량 생산을 위한 훌륭한 선택입니다.

Small Batch Assembly의 목표는 저렴한 소량 전자 제품 조립입니다. 생산할 수 있는 것에는 한계가 있으므로 모든 설계에 적합하지 않을 수 있습니다.

현지 CM(위탁 제조업체)을 잊지 마세요. 많은 경우 그들은 더 빠른 처리, 원활한 의사소통, 정기적인 피드백 등 더 나은 서비스를 제공할 수 있습니다. 주변을 찾아보고 물어보세요. 항상 찾기 쉬운 것은 아닙니다.

제 필요에는 현지 CM이 가장 적합하다는 것을 알게 되어 현재 이것을 사용하고 있습니다.

OSHPark의 보라색 PCB는 취미 활동가/메이커 세계에서 잘 알려져 있습니다. 단순한 가격 책정, 저렴한 비용, 합리적으로 빠른 처리 시간 덕분에 이 서비스는 매우 인기가 많아졌습니다.

하지만 일부 사람들이 깨닫지 못하는 것은 OSHPark의 보드가 뛰어난 품질과 상당히 좋은 사양을 가지고 있다는 점입니다. 특히 4층 기판 제품의 경우 더욱 그렇습니다. 그리고 사내 프로토타이핑을 위해 보드가 필요한 경우 ENIG 마감 처리는 SMT 납땜을 훨씬 쉽게 만듭니다.

다음은 OSHPark의 보드를 사용한 빠른 프로토타입의 예입니다:

그리고 여기 또 다른 장치 프로토타입이 있습니다. 둘 다 OSHPark의 보드, OSH Stencils의 스텐실 및 수동 배치를 사용하여 조립되었으며 열풍 스테이션을 사용하여 리플로우되었습니다. 둘 다 문제없이 잘 리플로우되었습니다:

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.

저는 그들의 폴리아미드와 스테인리스 스틸 스텐실을 모두 사용해 보았는데 모두 최고 수준이었습니다. 처리 시간도 인상적이어서 지구 반대편에서 주문해도 스텐실이 일주일 정도면 도착했고, 항상 제가 주문할 수 있는 어떤 PCB보다 빨랐습니다.

저렴한 가격을 감안할 때 일회성 프로토타입이라도 솔더 페이스트 주사기 사용을 중단했습니다. PCB를 주문할 때마다 스텐실도 함께 주문합니다.

OSH Stencils는 이름이 공통된 기원을 가리키지만 OSHPark와는 관련이 없습니다.

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

OSH Stencils의 스테인리스 스틸 스텐실을 사용한 AISLER 보드의 예:

Seeed Studio는 특히 HASL 및 HASL Lead Free 마감 처리된 2층 보드에 대해 파격적인 가격의 Fusion PCB 서비스를 제공합니다. 보드가 중국에서 배송될 때까지 조금 더 기다리는 것이 문제가 되지 않는다면 고려해 볼 만한 서비스입니다. 그들은 스텐실과 PCB 조립 서비스도 제공합니다.

유럽에는 Eurocircuits가 있는데, 예전에는 비쌌지만 최근에는 경쟁력이 높아지고 있습니다.

더 많은 수량의 경우 CM(위탁 제조업체)을 통해 그들이 추천하고 편안해하는 것을 사용하는 것이 좋습니다.

전자 제품을 설계하려면 CAD가 필요합니다. 다행히 여기서 선택은 다소 쉽습니다. 여러분(또는 디자이너)이 특정 CAD 시스템에 대한 경험이 있고 해당 시스템에 대한 라이선스가 있다면 그것을 사용하세요. 그 외의 경우에는 KiCAD를 사용하는 것이 좋습니다.

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.

실제로는 여러 개의 임피던스 제어 길이 매칭 차동 쌍이 있는 4-8 레이어 보드도 KiCAD에서 문제없이 처리할 수 있습니다.

기계 설계 CAD 환경은 매우 느리게 변화하지만 최근 몇 년 동안 흥미로운 변화가 있었습니다. 특히 더 이상 사용자당 5,000달러 이상을 지불할 필요가 없습니다. 흥미로운 새로운 진입자는 다음과 같습니다:

매우 완성도 높은 CAD/CAM 패키지입니다. 멀티플랫폼(Mac/Windows)을 지원한다는 점이 큰 장점입니다. 클라우드에 연결되어 있지만 인터넷 연결 유무에 관계없이 작동합니다. 가격은 연간 $300로 매우 접근하기 쉬우며, 무엇보다 취미가, 메이커, 교육자, 그리고 가장 중요한 초기 스타트업에게는 무료로 제공됩니다.

3D 프린팅, 사출 성형 및 CNC 가공에 사용할 수 있지만 판금 기능은 아직 부족합니다(회사 측에서는 작업 중이라고 함).

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 프린팅, 사출 성형, CNC 가공 및 판금 설계에 사용할 수 있습니다.

소량의 부품을 취급하는 잘 알려진 주요 유통업체는 다음과 같습니다:

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

유통업체가 귀하가 위치한 지역에서 운영되는지 확인하는 것이 중요합니다. 세관을 통해 부품을 처리하는 것은 지연, 추가 비용 및 많은 추가 작업을 초래하여 하루를 망칠 수 있습니다. 유럽에 위치한 회사의 경우 Farnell과 RS가 EU 내에서 배송하므로 가장 안전한 선택입니다. 미국에서는 Mouser나 Digi-Key를 사용하는 것이 좋습니다.

가용성을 확인할 때 모든 주요 유통업체를 확인하는 것이 좋습니다. 모든 유통업체가 동일한 부품을 재고로 보유하고 있는 것은 아닙니다. Octopart는 모든 유통업체를 확인하는 데 도움이 될 수 있습니다(아래 참조).

더 작고 덜 알려진 유통업체들이 있으며, 이들은 종종 더 나은 가격을 제공할 수 있습니다. 특히 수동 소자의 경우 그렇습니다. 좋은 예로 폴란드에 위치한 TME가 있으며, EU에 거주하는 경우 훌륭한 공급원입니다.

일부 제조업체는 직접 판매하기도 합니다. 예를 들어, Texas Instruments는 500개 수량부터 경쟁력 있는 가격으로 칩을 제공합니다. 둘러볼 가치가 있습니다(PartsBox는 공급업체 자동 선택을 도와드릴 수 있습니다).

직접 판매의 또 다른 흥미로운 예는 Wuerth Elektronik입니다. 그들은 우수한 품질의 다양한 수동 및 전기 기계 부품을 제조하며 대부분 직접 판매합니다. 관심 있는 부품에 대해 지역 영업 담당자, 인쇄된 카탈로그 및 제안/견적을 통해 작업하게 됩니다. 여기서의 장점은 훌륭한 문서(및 3D CAD 모델)와 합리적인 가격에 좋은 품질을 얻을 수 있다는 것입니다.

더 많은 양을 구매하기 시작했지만 아직 자체 구매 및 물류 부서가 없는 경우 흥미로운 옵션이 있습니다. 첫 번째 단계는 일반적으로 개별 견적을 기반으로 직접 구매하는 것입니다. 그 후에는 대량 수량을 전문으로 하는 Arrow나 Verical과 같은 유통업체와 협력할 수 있습니다. 그러나 실제로는 항상 노력할 가치가 있는 것은 아니라는 것을 알게 되었습니다.

일반적으로 첫 번째 생산 실행은 1,000개를 초과하지 않습니다. 이 정도의 수량에서는 부품 비용 최적화에 대해 너무 걱정하지 마세요. 몇 가지 비싼 칩의 경우 가치가 있을 수 있고 일부 수동 소자의 경우 쉬울 수 있지만, 너무 많은 시간을 할애하지 않는 것이 좋습니다. 비용보다 가용성이 더 큰 문제이며 해결해야 할 더 큰 문제가 많이 있습니다.

대부분의 하드웨어 스타트업은 단순히 전자 부품이 있는 보드가 아닌 장치를 설계하며, 창업자들은 기계 설계 경험이 제한적인 경우가 많습니다.

빠른 프로토타이핑을 위해 로컬 FDM(Fused Deposition Modeling) 3D 프린터를 보유하는 것은 합리적입니다. 하지만 FDM은 정밀도가 낮고 표면을 매끄럽게 제작할 수 없으며 지지 구조물에 대해 걱정해야 합니다. 상업용 3D 프린팅 서비스는 SLS(Selective Laser Sintering) 또는 SLA(Stereolithography) 프린팅을 제공하는데, 이는 고가의 장비에 막대한 투자가 필요하지만 훨씬 더 나은 결과를 만들어냅니다. 여러분의 디자인은 일관된 품질로 인쇄될 것이며, 시간 투자는 최소화되고 지지 구조물 같은 것에 대해 전혀 걱정할 필요가 없습니다.

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.

SLS 프린트의 품질은 매우 좋습니다. 표면이 완벽하게 매끄럽지는 않지만 3D 프린팅의 흔적을 찾기는 어렵습니다.

Shapeways에서 SLS(그들은 이것을 강하고 유연한 플라스틱이라고 부름)를 사용하여 인쇄한 프로토타입의 클로즈업:

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.

품질에 관해서는 Shapeways가 제공하는 것과 매우 비슷합니다.

ProtoLabs의 아이디어는 프로토타이핑 서비스를 제공할 뿐만 아니라 소량 생산으로의 부드러운 전환을 제공하는 것입니다. CNC 서비스 가격은 그리 매력적이지 않지만 신속 사출 성형은 꽤 흥미롭습니다.

그들은 저렴하고 빠르게 생산할 수 있는 알루미늄 금형 공정을 개발했습니다. 단점은 수명인데, 최대 10,000개의 부품까지만 유효합니다. 일반적으로 하드웨어 스타트업에게는 이것이 문제가 되지 않습니다. 10,000개의 부품에 도달하기 전에 설계를 수정할 가능성이 높으며, 대량 생산을 예상한다면 언제든지 강철 금형으로 전환할 수 있기 때문입니다.

그들의 신속 사출 성형 서비스는 정말 훌륭하지만, 현지 금형 제작 업체와 협력하는 것에 비해 단점도 있습니다. 사출 준비가 완료된 설계를 업로드해야 합니다. 사출 성형용 부품을 설계하는 것은 쉽지 않으며 상당한 지식과 경험이 필요합니다. ProtoLabs가 설계의 주요 결함을 지적하고 지침을 제공하겠지만, 궁극적으로 위험은 귀하의 몫입니다. 어느 시점에서는 "주문"을 클릭하고 첫 번째 실행을 위해 수천 유로/달러를 지불해야 합니다. 중대한 문제가 발생하면 다시 처음부터 시작해야 합니다.

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.

또한 부품과 함께 다른 문서를 보관하고 싶을 것입니다. PDF 데이터시트, 애플리케이션 노트, 3D CAD 모델 등과 같은 파일 말이죠. 물론 파일 서버나 Dropbox에 별도의 저장소를 유지할 수도 있지만, 파일 이름 지정, 디렉터리 구조 및 사용자 액세스 관리에 대해 걱정해야 합니다. PartsBox는 부품 재고 정보와 관련 문서를 모두 저장하는 단일 장소가 되어 이 모든 문제를 해결합니다.

마찬가지로 대부분의 사람들은 스프레드시트를 사용하여 BOM을 관리하고 비용을 계산합니다. 제조업체 부품 번호, 유통업체 부품 번호(SKU), 수량 및 가격에 대한 열이 있습니다. 누군가 부품을 검색하고, 한두 곳의 공급업체에서 유통업체 가격을 찾고, 가장 좋은 가격을 선택하여 스프레드시트에 입력합니다.

이 접근 방식의 가장 큰 문제는 확장성이 없다는 것입니다. 20-40개의 부품이 있는 소규모 프로젝트에서도 가격을 찾고 스프레드시트에 입력하는 것은 많은 작업입니다.

다른 문제는 스프레드시트가 단순한 표 형식의 데이터를 위해 설계되었다는 것입니다. 하지만 유통업체의 제안은 결코 단순하지 않습니다! 공급업체마다 서로 다른 가격대 구조를 사용하므로 쉽게 비교할 수 없습니다. 한 공급업체는 100개, 500개, 1000개 수량의 가격을 제시하고, 다른 공급업체는 25개, 250개, 500개 수량의 가격을 제시할 수 있습니다. 또한 MOQ(최소 주문 수량) 및 주문 배수와 같은 제한 사항도 있습니다.

PartsBox는 가장 좋은 오퍼를 빠르고 쉽게 비교 및 선택하고 로컬 재고도 고려하여 모든 수량에 대한 BOM 가격을 제공할 수 있습니다.

새로운 부품을 고려 중이라면 Octopart에서 가격 및 재고 정보를 확인하는 것이 좋습니다. 물론 즐겨찾는 유통업체에 확인할 수도 있지만, Octopart를 사용하면 모든 주요 유통업체의 재고 및 가격을 즉시 확인할 수 있으며 통화 변환도 처리해 줍니다.

원하는 임피던스에 대한 트레이스 폭이나 차동 쌍 폭/간격과 같은 것을 계산할 때 Mantaro 계산기가 꽤 유용했습니다. 제어된 임피던스로 보드를 주문했는데, 적어도 차동 마이크로스트립의 경우 측정 결과가 정확했습니다.

다음은 Mantaro 계산기를 사용하여 계산하고 MacroFab에서 생산한 임피던스 제어 차동 쌍의 예입니다: