Zasoby dla startupów sprzętowych

Założenie firmy sprzętowej jest trudne. To, co czyni to jeszcze trudniejszym, to trudność w znalezieniu zasobów online, zwłaszcza usług dla firm sprzętowych.

Po spotkaniu wielu osób, które nie wiedziały o interesujących usługach, i przypadkowym dowiedzeniu się o kilku innych samemu, postanowiłem skompilować własną listę, mając nadzieję, że będzie ona przydatna dla innych.

To nie ma być kompleksowy katalog i nie zamierzam go tworzyć. To moja lista: osobiście korzystałem z większości wymienionych tutaj usług i narzędzi lub słyszałem o nich dobre rzeczy, dlatego mogę je polecić.

Ta lista koncentruje się również na usługach, które są stosunkowo niedrogie i szybkie. Startupy sprzętowe zazwyczaj nie mają mnóstwa pieniędzy i muszą szybko iterować, więc często sensowne jest korzystanie z narzędzi, które niektórzy uznaliby za klasę "hobbystyczną".

Prototypowanie i produkcja elektroniki

MacroFab

Prześlij swój projekt PCB do MacroFab, przekaż im swój BOM, określ dokładne części do użycia, kliknij „Zamów” i otrzymaj w pełni zmontowane urządzenia kilka tygodni później. Cały proces jest szybki, bezbolesny i w pełni zautomatyzowany. Zajmą się zamówieniem PCB, szablonów, części i złożeniem wszystkiego w całość.

Ogólnie rzecz biorąc, zmontują prawie wszystko, w tym komponenty THT (przewlekane) i duże komponenty SMD.

Jeśli zdecydujesz się z nimi współpracować, rozważ dostosowanie swojego projektu do korzystania z ich „Części Domowych” (House Parts), ponieważ zauważalnie obniży to koszty.

Wszystkie płytki, które od nich otrzymałem, były doskonałej jakości. Miałem z nimi jeden mały problem, gdzie mostki diodowe zostały umieszczone nieprawidłowo — ale biorąc pod uwagę niejasne oznaczenia na elementach, nie mogę ich tak naprawdę winić, a ich wsparcie było fantastyczne. Korzystałbym z MacroFab częściej, gdyby czasy budowy były krótsze i bardziej przewidywalne, ale w moim przypadku okazało się, że lokalny CM (producent kontraktowy) mógł zapewnić szybszą obsługę.

Jeśli nie masz lokalnego CM (producenta kontraktowego), z którym współpracujesz, MacroFab jest doskonałym wyborem dla twoich prototypów i produkcji niskoseryjnej.

Montaż małoseryjny

Celem Small Batch Assembly jest niedrogi montaż elektroniki w małych seriach. Istnieją ograniczenia co do tego, co można wyprodukować, więc może to nie być odpowiednie rozwiązanie dla każdego projektu.

Twój lokalny CM (Producent Kontraktowy)

Nie zapomnij o lokalnych CM (producentach kontraktowych). W wielu przypadkach mogą oni zapewnić lepszą obsługę: szybszy czas realizacji, dobrą komunikację, regularne informacje zwrotne. Rozejrzyj się i popytaj, nie zawsze łatwo ich znaleźć.

Odkryłem, że dla moich potrzeb najlepiej sprawdza się lokalny CM, więc z tego korzystam obecnie.

OSHPark

Fioletowe płytki PCB z OSHPark są dobrze znane w świecie hobbystów/twórców. Prosty cennik, niski koszt i dość szybki czas realizacji sprawiły, że usługa stała się bardzo popularna.

Czego niektórzy ludzie nie zdają sobie sprawy, to fakt, że płytki z OSHPark mają doskonałą jakość i całkiem dobre parametry, zwłaszcza w ich ofercie 4-warstwowej. A jeśli potrzebujesz płytek do prototypowania w firmie, wykończenie ENIG znacznie ułatwia lutowanie SMT.

Oto przykład szybkiego prototypu wykorzystującego płytkę z OSHPark:

A oto kolejny prototyp urządzenia. Oba zostały zmontowane przy użyciu płytek z OSHPark, szablonów z OSH Stencils i ręcznego układania, a następnie lutowane rozpływowo przy użyciu stacji na gorące powietrze. Oba procesy lutowania przebiegły pomyślnie, bez żadnych problemów:

Szablony OSH

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.

Używałem zarówno ich szablonów poliamidowych, jak i ze stali nierdzewnej i wszystkie były najwyższej jakości. Ich czas realizacji jest imponujący, nawet zamawiając z drugiego końca świata, szablon dotarł w ciągu około tygodnia, zawsze szybciej niż jakakolwiek płytka PCB, którą mogłem zamówić.

Biorąc pod uwagę ich niskie ceny, przestałem używać strzykawek z pastą lutowniczą nawet do jednorazowych prototypów: za każdym razem, gdy zamawiam PCB, zamawiam również szablon.

OSH Stencils nie jest powiązane z OSHPark, mimo że nazwa wskazuje na wspólne pochodzenie.

AISLER

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

Przykład płytek z AISLER z szablonem ze stali nierdzewnej z OSH Stencils:

Seeed

Seeed Studio oferuje usługę Fusion PCB z bezkonkurencyjnymi cenami, szczególnie dla płytek 2-warstwowych z wykończeniem HASL i HASL Lead Free. Jeśli nieco dłuższy czas oczekiwania na wysyłkę płytek z Chin nie stanowi problemu, warto rozważyć tę usługę. Oferują oni również szablony, a nawet usługi montażu PCB.

Inne źródła PCB

W Europie jest Eurocircuits, który kiedyś był drogi, ale ostatnio staje się bardziej konkurencyjny.

W przypadku większych ilości polecam skontaktowanie się z Twoim CM (producentem kontraktowym) i skorzystanie z tego, co oni rekomendują i z czym czują się komfortowo.

CAD (Elektronika)

Do projektowania elektroniki potrzebny jest CAD. Na szczęście wybór tutaj jest dość prosty. Jeśli Ty (lub Twój projektant) macie doświadczenie z konkretnym systemem CAD i posiadacie licencję na ten system — użyjcie go. W każdym innym przypadku — powinieneś wybrać 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.

W praktyce płytki 4-8 warstwowe z wieloma parami różnicowymi o kontrolowanej impedancji i dopasowanej długości nie stanowią problemu w KiCAD.

CAD (Mechaniczne)

Krajobraz CAD do projektowania mechanicznego zmienia się bardzo powoli, ale ostatnie lata przyniosły interesujące zmiany. W szczególności nie jest już konieczne płacenie ponad 5000 USD za użytkownika. Interesującymi nowymi graczami są:

Autodesk Fusion 360

Bardzo kompletny pakiet CAD/CAM. Wieloplatformowy (Mac/Windows), co jest dużą zaletą. Powiązany z chmurą, ale działa z połączeniem internetowym lub bez niego. Ceny są bardzo przystępne (300 USD/rok), a dodatkowo oprogramowanie jest oferowane za darmo hobbystom, twórcom, edukatorom i co najważniejsze — młodym startupom.

Użyteczne do druku 3D, formowania wtryskowego i obróbki CNC, wciąż brakuje możliwości obróbki blach (firma twierdzi, że nad tym pracują).

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.

Użyteczne do druku 3D, formowania wtryskowego, obróbki CNC i projektowania elementów blaszanych.

Kupowanie części

Zwykłe źródła

Znani główni dystrybutorzy mniejszych ilości części to:

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

Ważne jest, aby sprawdzić, czy dystrybutor działa w obszarze, w którym się znajdujesz. Przetwarzanie części przez odprawę celną może zepsuć ci dzień, wprowadzając opóźnienia, dodatkowe koszty i mnóstwo dodatkowej pracy. Dla firm zlokalizowanych w Europie, Farnell i RS są najbezpieczniejszymi opcjami, ponieważ wysyłają z terenu UE. W USA prawdopodobnie będziesz chciał skorzystać z Mouser lub Digi-Key.

Podczas sprawdzania dostępności warto sprawdzić wszystkich głównych dystrybutorów, nie wszyscy mają na stanie te same części. Octopart może pomóc w sprawdzeniu ich wszystkich (zobacz także poniżej).

Mniejsi dystrybutorzy

Istnieją mniejsi, mniej znani dystrybutorzy, którzy często mogą zaoferować lepsze ceny, zwłaszcza na elementy pasywne. Dobrym przykładem jest TME, zlokalizowane w Polsce, które jest świetnym źródłem, jeśli znajdujesz się w UE.

Kupowanie bezpośrednio

Niektórzy producenci sprzedają bezpośrednio — na przykład Texas Instruments oferuje swoje układy w konkurencyjnych cenach już od ilości 500 sztuk. Warto się rozejrzeć (PartsBox może pomóc w automatycznym wyborze dostawców).

Innym ciekawym przykładem sprzedaży bezpośredniej jest Wuerth Elektronik. Produkują szeroką gamę komponentów pasywnych i elektromechanicznych doskonałej jakości i w większości sprzedają bezpośrednio. Współpracujesz z lokalnym przedstawicielem handlowym, korzystasz z drukowanych katalogów i ofert/wycen na części, którymi jesteś zainteresowany. Zaletą jest tutaj doskonała dokumentacja (plus modele 3D CAD) i dobra jakość w dość rozsądnych cenach.

Wyższe wolumeny

Jeśli zaczynasz kupować większe ilości, ale nie masz jeszcze własnego działu zakupów i logistyki, czasami istnieją interesujące opcje. Pierwszym ruchem jest zazwyczaj kupowanie bezpośrednio na podstawie indywidualnych wycen. Po tym możesz zacząć współpracę z dystrybutorami takimi jak Arrow czy Verical, którzy specjalizują się w większych ilościach. W praktyce jednak stwierdziłem, że nie zawsze jest to warte wysiłku.

Ogólnie rzecz biorąc, Twoje pierwsze serie produkcyjne nie przekroczą 1000 sztuk. Przy takich wolumenach nie powinieneś zbytnio martwić się optymalizacją kosztów części: może to być opłacalne dla kilku drogich układów scalonych, a może być łatwe dla niektórych elementów pasywnych, ale nie spędzałbym nad tym zbyt wiele czasu. Dostępność jest większym problemem niż koszt, a do rozwiązania jest wiele większych problemów.

Mechaniczne i druk 3D

Większość startupów sprzętowych projektuje urządzenia, a nie tylko płytki z elektroniką, a założyciele często mają ograniczone doświadczenie w projektowaniu mechanicznym.

Sensowne jest posiadanie lokalnej drukarki 3D FDM (Fused Deposition Modeling) do szybkiego prototypowania. Ale FDM ma niską precyzję, nie można uzyskać w miarę gładkiej powierzchni i trzeba martwić się o struktury podporowe. Komercyjne usługi druku 3D oferują druk SLS (Selective Laser Sintering) lub SLA (Stereolithography), co wymaga ogromnych inwestycji w drogi sprzęt, ale daje znacznie lepsze rezultaty. Twoje projekty będą drukowane ze stałą jakością, przy minimalnym nakładzie czasu z twojej strony i nie będziesz musiał w ogóle martwić się o takie rzeczy jak struktury podporowe.

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.

Jakość ich wydruków SLS jest bardzo dobra: chociaż powierzchnie nie będą idealnie gładkie, trudno dostrzec ślady druku 3D.

Zbliżenie prototypu wydrukowanego w Shapeways przy użyciu SLS (nazywają to mocnym i elastycznym plastikiem):

Materialise (firma świadcząca usługi produkcyjne)

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.

Jeśli chodzi o jakość, jest ona bardzo porównywalna do tego, co oferuje Shapeways.

ProtoLabs

Ideą ProtoLabs jest nie tylko świadczenie usług prototypowania, ale także łagodne przejście do produkcji niskoseryjnej. Ceny ich usług CNC nie są zbyt atrakcyjne, ale ich szybkie formowanie wtryskowe jest całkiem interesujące.

Opracowali proces z wykorzystaniem form aluminiowych, które są niedrogie i szybkie w produkcji. Wadą jest ich trwałość: wystarczają tylko na do 10 000 części. Ogólnie rzecz biorąc, nie jest to problem dla startupu sprzętowego: jest całkiem prawdopodobne, że zmodyfikujesz swój projekt, zanim dojdziesz do 10 000 części, a jeśli przewidujesz produkcję wielkoseryjną, zawsze możesz przejść na formy stalowe.

Ich oferta szybkiego formowania wtryskowego jest naprawdę dobra, ale ma wady w porównaniu ze współpracą z lokalną firmą produkującą formy. Będziesz musiał przesłać swój projekt, który powinien być gotowy do wtrysku. Projektowanie części do formowania wtryskowego nie jest łatwe i wymaga znacznej wiedzy i doświadczenia. I chociaż ProtoLabs wskaże główne błędy w twoim projekcie i udzieli pewnych wskazówek, ostatecznie ryzyko leży po twojej stronie: w pewnym momencie będziesz musiał kliknąć "Zamów" i zapłacić kilka tysięcy euro/dolarów za pierwszą serię. Jeśli wystąpią poważne problemy, musisz wrócić na linię startu.

Narzędzia online

PartsBox (oczywiście!)

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.

Dodatkowo, prawdopodobnie będziesz chciał przechowywać inne dokumenty ze swoimi częściami: pliki takie jak karty katalogowe PDF, noty aplikacyjne, modele 3D CAD i tym podobne. Oczywiście, można utrzymywać oddzielne repozytorium na serwerze plików lub w Dropbox, ale wtedy trzeba martwić się o nazewnictwo plików, strukturę katalogów i zarządzanie dostępem użytkowników. PartsBox rozwiązuje to wszystko, będąc jednym miejscem, w którym przechowywane są zarówno informacje o stanach magazynowych części, jak i powiązane dokumenty.

Podobnie większość ludzi używa arkusza kalkulacyjnego do zarządzania swoim BOM i obliczania kosztów. Są tam kolumny na numery części producenta, numery części dystrybutora (SKU), ilość i ceny. Ktoś szuka części, znajduje ceny u jednego lub dwóch dostawców, wybiera najlepszą cenę i wprowadza ją do arkusza.

Największym problemem z tym podejściem jest to, że nie jest ono skalowalne. Nawet w małym projekcie z 20-40 komponentami, znalezienie cen i wprowadzenie ich do arkusza kalkulacyjnego to dużo pracy.

Innym problemem jest to, że arkusze kalkulacyjne zostały zaprojektowane dla prostych danych tabelarycznych. Ale oferty dystrybutorów wcale nie są proste! Sprzedawcy stosują różne struktury progów cenowych, których nie da się łatwo porównać: jeden sprzedawca poda ceny dla ilości 100, 500 i 1000, a inny dla 25, 250 i 500. Istnieją również ograniczenia, takie jak MOQ (Minimalna Ilość Zamówienia) i wielokrotność zamówienia.

PartsBox może szybko i bez wysiłku porównać i wybrać najlepsze oferty oraz dostarczyć wycenę BOM dla dowolnej ilości, biorąc pod uwagę również twoje lokalne stany magazynowe.

Octopart

Kiedy rozważasz nowy komponent, Octopart jest miejscem, gdzie warto sprawdzić ceny i dostępność. Oczywiście, możesz sprawdzić u swojego ulubionego dystrybutora, ale Octopart pozwala sprawdzić stany magazynowe i ceny u wszystkich głównych dystrybutorów natychmiastowo, zajmując się również przeliczaniem walut.

Kalkulatory

Do obliczania rzeczy takich jak szerokość ścieżki dla pożądanej impedancji lub szerokość/odstęp pary różnicowej, uznałem kalkulatory Mantaro za całkiem pomocne. Zamówiłem płytki z kontrolowaną impedancją i przynajmniej dla różnicowych linii mikropaskowych wyniki pomiarów były idealne.

Oto przykład par różnicowych z kontrolowaną impedancją, obliczonych za pomocą kalkulatora Mantaro i wyprodukowanych w MacroFab:

Stack Exchange

Większość pytań zadawanych na stronie Electrical Engineering Stack Exchange pochodzi od początkujących, ale eksperci często odwiedzają tę stronę. Zadaj dobre pytanie, a możesz znaleźć odpowiedź od kogoś z wieloletnim doświadczeniem.