Bronnen voor hardware-startups

Een hardwarebedrijf starten is moeilijk. Wat het nog moeilijker maakt, is de moeilijkheid om online bronnen te vinden, vooral diensten voor hardwarebedrijven.

Na het ontmoeten van een aantal mensen die niet wisten over interessante diensten en per ongeluk zelf over sommige anderen leerde, besloot ik mijn eigen lijst samen te stellen, in de hoop dat het nuttig zal zijn voor anderen.

Dit is niet bedoeld als een uitgebreide gids en ik ben niet van plan er een te maken. Het is mijn lijst: ik heb de meeste diensten en hulpmiddelen die hier vermeld staan persoonlijk gebruikt, of er goede dingen over gehoord, daarom kan ik ze aanbevelen.

Deze lijst is ook gericht op diensten die relatief goedkoop en snel zijn. Hardware startups hebben meestal niet veel geld en moeten snel itereren, dus het is vaak zinvol om gereedschappen te gebruiken die sommigen als "hobbyistisch" zouden beschouwen.

Elektronica prototyping en productie

MacroFab

Upload uw PCB-ontwerp naar MacroFab, geef ze uw BOM, specificeer de exacte onderdelen om te gebruiken, klik op "Bestellen" en ontvang uw volledig geassembleerde apparaten enkele weken later. Het hele proces is snel, pijnloos en volledig geautomatiseerd. Ze zorgen voor het bestellen van de PCB's, stencils, onderdelen, en het in elkaar zetten.

In het algemeen zullen ze zo ongeveer alles assembleren, inclusief THT (Through-Hole) en grote SMD-componenten.

Als u besluit met hen te werken, overweeg dan uw ontwerp aan te passen om hun "Huis Onderdelen" te gebruiken, aangezien dat de kosten aanzienlijk zal verlagen.

Alle borden die ik van hen heb ontvangen waren van uitstekende kwaliteit. Ik had een klein probleem met hen, waar diodebruggen verkeerd waren geplaatst — maar gezien de onduidelijke markeringen op de elementen, kan ik hen niet echt de schuld geven, en hun ondersteuning was fantastisch. Ik zou MacroFab vaker gebruiken als de bouwtijden korter en voorspelbaarder waren, maar in mijn geval bleek dat een lokale CM (Contractfabrikant) snellere service kon bieden.

Als u geen lokale CM heeft waarmee u werkt, is MacroFab een uitstekende keuze voor uw prototypes en productie in kleine oplages.

Kleine partij assemblage

Het doel van Small Batch Assembly is betaalbare elektronica assemblage in kleine oplages. Er zijn beperkingen aan wat geproduceerd kan worden, dus het is mogelijk niet geschikt voor elk ontwerp.

Uw lokale CM

Vergeet niet de lokale CM's (contractfabrikanten). In veel gevallen kunnen zij u betere service bieden: snellere doorlooptijd, goede communicatie, regelmatige feedback. Kijk en vraag rond, ze zijn niet altijd gemakkelijk te vinden.

Ik vond dat voor mijn behoeften een lokale CM het beste werkt, dus dit is wat ik nu gebruik.

OSHPark

Paarse PCB's van OSHPark zijn bekend in de hobbyist/maker wereld. Eenvoudige prijsstelling, lage kosten en redelijk snelle doorlooptijd betekenen dat de dienst erg populair is geworden.

Wat sommige mensen zich niet realiseren, is echter dat borden van OSHPark van uitstekende kwaliteit zijn en vrij goede specificaties hebben, vooral op hun 4-laags aanbod. En als u borden nodig heeft voor prototyping binnenshuis, maakt de ENIG-afwerking SMT-solderen veel gemakkelijker.

Hier is een voorbeeld van een snelle prototype met een bord van OSHPark:

En hier is nog een apparaatprototype. Beide werden geassembleerd met behulp van borden van OSHPark, stencils van OSH Stencils en handmatige plaatsing, gereflowd met behulp van een heteluchtstation. Beide reflowden prima, zonder problemen:

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.

Ik heb zowel hun polyamide als roestvrijstalen stencils gebruikt en ze waren allemaal top. Hun doorlooptijd is indrukwekkend, zelfs bij het bestellen van over de hele wereld, het stencil arriveerde binnen een week of zo, altijd sneller dan elke PCB die ik kon bestellen.

Gezien hun lage prijzen, ben ik gestopt met het gebruik van soldeerpasta spuiten zelfs voor eenmalige prototypes: wanneer ik een PCB bestel, bestel ik ook een stencil.

OSH Stencils is niet gerelateerd aan OSHPark, ook al wijst de naam op gemeenschappelijke oorsprong.

AISLER

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

Voorbeeld van borden van AISLER met een roestvrijstalen stencil van OSH Stencils:

Seeed

Seeed Studio biedt een Fusion PCB dienst met onverslaanbare prijzen, vooral voor 2-laags borden met HASL en HASL loodvrije afwerkingen. Als het iets langer wachten op je borden uit China geen probleem is, is dit een dienst die het overwegen waard is. Ze bieden ook stencils en zelfs PCB-assemblagediensten aan.

Andere PCB-bronnen

In Europa is er Eurocircuits, wat vroeger duur was, maar recentelijk concurrerender is geworden.

Voor grotere hoeveelheden zou ik aanraden om via je CM te gaan en te gebruiken wat zij aanbevelen en waar zij zich prettig bij voelen.

CAD (Elektronica)

Voor het ontwerpen van elektronica heeft men een CAD nodig. Gelukkig is de keuze hier vrij eenvoudig. Als jij (of je ontwerper) ervaring hebt met een bepaald CAD-systeem en je hebt een licentie voor dat systeem — gebruik het. In elk ander geval — je zou met KiCAD moeten gaan.

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 praktische termen zijn 4-8 laags borden met meerdere gecontroleerde impedantie lengte-gepaarde differentiële paren geen probleem met KiCAD.

CAD (Mechanisch)

Het landschap van mechanisch ontwerp CAD verandert heel langzaam, maar de afgelopen jaren hebben interessante veranderingen gebracht. In het bijzonder is het niet langer nodig om meer dan $5000 per gebruiker te betalen. Interessante nieuwe deelnemers zijn:

Autodesk Fusion 360

Een zeer compleet CAD/CAM pakket. Multiplatform (Mac/Windows), wat een groot voordeel is. Gebonden aan de cloud, maar werkt met of zonder internetverbinding. De prijs is zeer toegankelijk voor $300/jaar, en bovendien wordt de software gratis aangeboden aan hobbyisten, makers, opvoeders en het belangrijkste — jonge startups.

Bruikbaar voor 3D-printen, spuitgieten en CNC-bewerking, mist nog steeds mogelijkheden voor plaatmetaal (bedrijf zegt dat ze eraan werken).

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.

Bruikbaar voor 3D-printen, spuitgieten, CNC-bewerking en plaatmetaalontwerp.

Onderdelen kopen

De gebruikelijke bronnen

De bekende grote distributeurs voor kleinere hoeveelheden onderdelen zijn:

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

Het is belangrijk om te controleren of een distributeur in het gebied opereert waar je gevestigd bent. Het verwerken van onderdelen via de douane kan je dag verpesten, door vertragingen, extra kosten en veel extra werk te introduceren. Voor bedrijven gevestigd in Europa zijn Farnell en RS de veiligste keuzes, aangezien zij vanuit de EU verzenden. In de VS wil je waarschijnlijk Mouser of Digi-Key gebruiken.

Bij het controleren van de beschikbaarheid is het een goed idee om alle grote distributeurs te controleren, ze hebben niet allemaal dezelfde componenten op voorraad. Octopart kan helpen met het controleren van allemaal (zie ook hieronder).

Kleinere distributeurs

Er zijn kleinere, minder bekende distributeurs, die vaak betere prijzen kunnen bieden, vooral voor passieve onderdelen. Een goed voorbeeld is TME, gevestigd in Polen, wat een geweldige bron is als u zich in de EU bevindt.

Rechtstreeks kopen

Sommige fabrikanten verkopen direct — als voorbeeld biedt Texas Instruments hun chips aan tegen concurrerende prijzen al vanaf een hoeveelheid van 500. Het is de moeite waard om rond te kijken (PartsBox kan helpen met het automatisch selecteren van leveranciers).

Een ander interessant voorbeeld van directe verkoop is Wuerth Elektronik. Ze maken een breed scala aan passieve en elektromechanische onderdelen van uitstekende kwaliteit en verkopen voornamelijk direct. U werkt met een lokale verkoopvertegenwoordiger, gedrukte catalogi en aanbiedingen/offertes voor onderdelen waarin u geïnteresseerd bent. Het voordeel hier is dat u uitstekende documentatie (plus 3D CAD-modellen) en goede kwaliteit krijgt tegen redelijke prijzen.

Hogere volumes

Als je begint met het kopen van grotere volumes, maar nog geen eigen inkoop- en logistieke afdeling hebt, zijn er soms interessante opties. De eerste stap is meestal om direct te kopen op basis van individuele offertes. Daarna kun je beginnen met werken met distributeurs zoals Arrow of Verical, die gespecialiseerd zijn in grotere hoeveelheden. In de praktijk vond ik echter dat het niet altijd de moeite waard is.

In het algemeen zullen uw eerste productieruns niet meer dan 1.000 stuks overschrijden. Bij deze volumes moet u zich niet te veel zorgen maken over het optimaliseren van onderdeelkosten: het kan de moeite waard zijn voor enkele dure chips, en het kan gemakkelijk zijn voor sommige passieve componenten, maar ik zou er niet te veel tijd aan besteden. Beschikbaarheid is een groter probleem dan kosten, en er zijn veel grotere problemen op te lossen.

Mechanisch & 3D-printen

De meeste hardware-startups ontwerpen apparaten, niet alleen borden met elektronica, en oprichters hebben vaak beperkte ervaring met mechanisch ontwerp.

Het is logisch om een lokale FDM (Fused Deposition Modeling) 3D-printer te hebben voor snelle prototyping. Maar FDM heeft een lage precisie, je kunt geen redelijk glad oppervlak produceren, en je moet je zorgen maken over ondersteuningsstructuren. Commerciële 3D-printdiensten zullen SLS (Selective Laser Sintering) of SLA (Stereolithografie) printen aanbieden, wat een enorme investering in dure apparatuur vereist, maar veel betere resultaten oplevert. Uw ontwerpen worden met consistente kwaliteit geprint, met minimale tijdsinvestering van uw kant, en u hoeft zich geen zorgen te maken over dingen zoals ondersteuningsstructuren.

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.

De kwaliteit van hun SLS-prints is erg goed: hoewel de oppervlakken niet perfect glad zullen zijn, is het moeilijk om de sporen van 3D-printen te zien.

Een close-up van een prototype geprint bij Shapeways met SLS (ze noemen het sterk & flexibel plastic):

Materialise (een productiedienstenbedrijf)

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.

Wat betreft de kwaliteit, het is zeer vergelijkbaar met wat Shapeways biedt.

ProtoLabs

Het idee achter ProtoLabs is niet alleen om prototypediensten te bieden, maar ook een zachte overgang naar laagvolume productie. De prijzen voor hun CNC-diensten zijn niet erg aantrekkelijk, maar hun snelle spuitgieten is vrij interessant.

Ze ontwikkelden een proces met aluminium mallen, die betaalbaar en snel te produceren zijn. Het nadeel is hun levensduur: ze zijn slechts goed voor maximaal 10.000 onderdelen. Over het algemeen is dit geen probleem voor een hardware-startup: het is vrij waarschijnlijk dat u uw ontwerp zult wijzigen voordat u 10.000 onderdelen bereikt, en als u grote-volume productie voorziet, kunt u altijd overschakelen naar stalen mallen.

Hun aanbod voor snelle spuitgieten is echt goed, maar het heeft nadelen, vergeleken met werken met een lokaal matrijzenmaakbedrijf. U moet uw ontwerp uploaden, dat spuitgietklaar moet zijn. Onderdelen ontwerpen voor spuitgieten is niet eenvoudig en vereist aanzienlijke kennis en ervaring. En hoewel ProtoLabs de belangrijkste fouten in uw ontwerp zal aangeven en enige begeleiding zal bieden, is het risico uiteindelijk voor u: op een gegeven moment moet u op "Bestellen" klikken en enkele duizenden Euro's/Dollars betalen voor de eerste run. Als er significante problemen zijn, moet u terug naar de startlijn.

Online tools

PartsBox (natuurlijk!)

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.

Daarnaast is het waarschijnlijk dat je andere documenten bij je onderdelen wilt bewaren: bestanden zoals PDF-datasheets, applicatienotities, 3D CAD-modellen, en dergelijke. Zeker, men kan een aparte repository op een bestandsserver of in Dropbox onderhouden, maar dan moet men zich zorgen maken over bestandsnamen, directorystructuur en het beheren van gebruikerstoegang. PartsBox lost dit allemaal op, als een enkele plaats waar zowel onderdeelvoorraadinformatie als bijbehorende documenten worden opgeslagen.

Op dezelfde manier gebruiken de meeste mensen een spreadsheet om hun BOM te beheren en kosten te berekenen. Er zijn kolommen voor fabrikantonderdeelnummers, distributeuronderdeelnummers (SKU), hoeveelheid en prijzen. Iemand zoekt naar onderdelen, vindt distributeurprijzen voor één of twee leveranciers, selecteert de beste prijs en voert deze in de spreadsheet in.

Het grootste probleem met deze aanpak is dat het niet schaalbaar is. Zelfs in een klein project met 20-40 componenten, is het vinden van de prijzen en het invoeren in de spreadsheet veel werk.

Het andere probleem is dat spreadsheets zijn ontworpen voor eenvoudige tabelgegevens. Maar aanbiedingen van distributeurs zijn allesbehalve eenvoudig! Leveranciers gebruiken verschillende prijsbreukstructuren, die niet gemakkelijk kunnen worden vergeleken: de ene leverancier zal prijzen citeren bij hoeveelheden van 100, 500 en 1000, en een andere bij 25, 250 en 500. Er zijn ook beperkingen zoals MOQ (Minimum Order Hoeveelheid) en bestelmeervoud.

PartsBox kan snel en moeiteloos de beste aanbiedingen vergelijken en selecteren en u voorzien van een BOM-prijs voor elke hoeveelheid, rekening houdend met uw lokale voorraad.

Octopart

Wanneer u een nieuw component overweegt, is Octopart de plek om te gaan voor informatie over prijzen en beschikbaarheid. Natuurlijk, u kunt bij uw favoriete distributeur controleren, maar Octopart laat u de voorraad en prijzen bij alle grote distributeurs controleren, direct, en zorgt ook voor valutaomrekeningen.

Rekenmachines

Voor het berekenen van zaken zoals spoorbreedte voor een gewenste impedantie, of breedte/afstand van differentiële paren, vond ik Mantaro calculators erg handig. Ik bestelde borden met gecontroleerde impedantie, en tenminste voor differentiële microstrips, waren de meetresultaten exact.

Hier is een voorbeeld van impedantie-gecontroleerde differentiële paren berekend met de Mantaro-calculator en geproduceerd bij MacroFab:

Stack Exchange

De meeste vragen gesteld op de Electrical Engineering Stack Exchange site zijn van beginners, maar experts bezoeken die site ook vaak. Stel een goede vraag en je vindt misschien een antwoord van iemand met vele jaren ervaring.