Zasoby dla startupów sprzętowych

Założenie firmy zajmującej się sprzętem jest trudne. Co sprawia, że jest jeszcze trudniejsze, to trudność w znalezieniu zasobów online, zwłaszcza usług dla firm sprzętowych.

Po spotkaniu z wieloma osobami, które nie wiedziały o interesujących usługach i przypadkowo dowiedzeniu się o niektórych samemu, postanowiłem skompilować własną listę, w nadziei, że będzie przydatna dla innych.

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

Ta lista jest również skoncentrowana na usługach, które są stosunkowo niedrogie i szybkie. Startupy sprzętowe zazwyczaj nie mają mnóstwa pieniędzy i muszą szybko iterować, więc często ma sens korzystanie z narzędzi, które niektórzy mogliby uznać za należące do klasy "hobbystycznej".

Prototypowanie i produkcja elektroniki

MacroFab

Załaduj projekt swojej płytki PCB do MacroFab, podaj im swoją listę materiałów (BOM), wskaż dokładne komponenty do użycia, kliknij "Zamów" i otrzymaj swoje w pełni zmontowane urządzenia kilka tygodni później. Cały proces jest szybki, bezbolesny i w pełni zautomatyzowany. Zajmą się zamówieniem płytek PCB, szablonów, komponentów 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 użycia ich "Części domowych", ponieważ to znacznie obniży koszty.

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

Jeśli nie masz lokalnego CM, z którym współpracujesz, MacroFab jest doskonałym wyborem dla twoich prototypów i produkcji niskonakładowej.

Montaż małych serii

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

Twój lokalny CM

Nie zapomnij o lokalnych CM (producentach na zlecenie). W wielu przypadkach mogą oni zaoferować lepszą obsługę: szybszy czas realizacji, dobrą komunikację, regularne informacje zwrotne. Szukaj i pytaj, nie zawsze są łatwi do znalezienia.

Stwierdziłem, że dla moich potrzeb lokalny CM (Contract Manufacturer) działa najlepiej, więc obecnie z tego korzystam.

OSHPark

Fioletowe PCB od OSHPark są dobrze znane w świecie hobbystów/makerów. Proste wyceny, niskie koszty i dość szybki czas realizacji sprawiły, że usługa stała się bardzo popularna.

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

Oto przykład szybkiego prototypu z użyciem płytki z OSHPark:

A oto kolejny prototyp urządzenia. Oba zostały zmontowane przy użyciu płyt od OSHPark, szablonów od OSH Stencils i ręcznego montażu, przepływane za pomocą stacji gorącego powietrza. Oba przepłynęły bez problemów, bez żadnych problemów:

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.

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

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

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 płyt od AISLER z matrycą ze stali nierdzewnej od OSH Stencils:

Seeed

Seeed Studio oferuje usługę Fusion PCB z niezrównanymi cenami, zwłaszcza dla płyt dwuwarstwowych z powłokami HASL i HASL Lead Free. Jeśli nie jest problemem nieco dłuższe czekanie na wysyłkę płyt z Chin, jest to usługa warta rozważenia. Oferują również szablony i nawet usługi montażu PCB.

Inne źródła PCB

W Europie jest Eurocircuits, które kiedyś było drogie, ale ostatnio staje się coraz bardziej konkurencyjne.

Dla większych ilości polecam skorzystanie z usług swojego CM i stosowanie tego, co oni polecają i z czym są komfortowi.

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 masz licencję na ten system — użyj 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 dla KiCAD.

CAD (Mechaniczny)

Krajobraz projektowania mechanicznego CAD zmienia się bardzo powoli, ale ostatnie lata przyniosły interesujące zmiany. W szczególności, nie jest już konieczne płacenie ponad 5000 dolarów za użytkownika. Interesujące nowe propozycje to:

Autodesk Fusion 360

Bardzo kompletny pakiet CAD/CAM. Wieloplatformowy (Mac/Windows), co jest dużą zaletą. Powiązany z chmurą, ale działa z lub bez połączenia z internetem. Cena jest bardzo przystępna, wynosi 300 dolarów rocznie, a dodatkowo oprogramowanie jest oferowane za darmo dla hobbystów, twórców, nauczycieli i co najważniejsze - młodych startupów.

Przydatne do druku 3D, formowania wtryskowego i obróbki CNC, nadal brakuje możliwości obróbki blach (firma mówi, że nad tym pracuje).

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.

Przydatne do druku 3D, wtryskiwania, obróbki CNC i projektowania blachy.

Kupowanie części

Zwykłe źródła

Znani główni dystrybutorzy mniejszych ilości komponentów to:

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

Ważne jest, aby sprawdzić, czy dystrybutor działa na terenie, na którym się znajdujesz. Przetwarzanie części przez cło może zrujnować twój dzień, wprowadzając opóźnienia, dodatkowe koszty i dużo dodatkowej pracy. Dla firm zlokalizowanych w Europie, Farnell i RS są najbezpieczniejszym wyborem, ponieważ wysyłają z terenu UE. W USA prawdopodobnie będziesz chciał korzystać z Mouser lub Digi-Key.

Podczas sprawdzania dostępności, dobrym pomysłem jest sprawdzenie wszystkich głównych dystrybutorów, nie wszyscy mają te same komponenty. Octopart może pomóc w sprawdzeniu ich wszystkich (zobacz również poniżej).

Mniejsi dystrybutorzy

Istnieją mniejsi, mniej znani dystrybutorzy, którzy często mogą zaoferować lepsze ceny, szczególnie dla komponentów pasywnych. Dobrym przykładem jest TME, zlokalizowany w Polsce, który 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. Warto rozejrzeć się (PartsBox może pomóc w automatycznym wyborze dostawców).

Innym interesującym przykładem sprzedaży bezpośredniej jest Wuerth Elektronik. Produkują szeroką gamę komponentów pasywnych i elektromechanicznych o doskonałej jakości i sprzedają je głównie bezpośrednio. Pracujesz z lokalnym przedstawicielem handlowym, katalogami drukowanymi i ofertami/cenami za komponenty, które Cię interesują. Zaletą jest tutaj doskonała dokumentacja (plus modele 3D CAD) i dobra jakość w dość rozsądnych cenach.

Większe ilości

Jeśli zaczniesz kupować większe ilości, ale jeszcze nie masz własnego działu zakupów i logistyki, czasami istnieją interesujące opcje. Pierwszym krokiem jest zwykle kupowanie bezpośrednio na podstawie indywidualnych ofert. Po tym, możesz zacząć współpracować z dystrybutorami takimi jak Arrow czy Verical, którzy specjalizują się w większych ilościach. W praktyce jednak okazało się, że nie zawsze warto się starać.

Na ogół twoje pierwsze produkcje nie przekroczą 1000 sztuk. Przy takich ilościach nie powinieneś zbytnio martwić się optymalizacją kosztów części: może to być opłacalne dla kilku drogich układów, a może być łatwe dla niektórych pasywnych, ale nie spędzałbym na to zbyt dużo czasu. Dostępność jest większym problemem niż koszt, a jest wiele większych problemów do rozwiązania.

Mechanika i druk 3D

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

Ma sens 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 wsporcze. Komercyjne usługi druku 3D oferują druk SLS (Selective Laser Sintering) lub SLA (Stereolithography), który wymaga dużych inwestycji w drogie sprzęty, ale daje znacznie lepsze wyniki. Twoje projekty będą drukowane z konsekwentną jakością, z minimalnym nakładem czasu z twojej strony, i nie będziesz musiał martwić się o rzeczy takie jak struktury wsporcze w ogóle.

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 bardzo porównywalna do tego, co oferuje Shapeways.

ProtoLabs

Idea stojąca za ProtoLabs polega nie tylko na świadczeniu usług prototypowania, ale także na łagodnym przejściu do produkcji małoseryjnej. Ceny ich usług CNC nie są bardzo atrakcyjne, ale ich szybkie formowanie wtryskowe jest dość interesujące.

Opracowali proces z formami aluminiowymi, które są niedrogie i szybkie w produkcji. Wadą jest ich trwałość: nadają się tylko do 10 000 komponentów. Ogólnie nie jest to problem dla startupu sprzętowego: prawdopodobnie będziesz modyfikować swój projekt zanim osiągniesz 10 000 komponentów, a jeśli przewidujesz produkcję na dużą skalę, zawsze możesz przejść na formy stalowe.

Ich oferta szybkiego wtrysku jest naprawdę dobra, ale ma też wady, w porównaniu do pracy z lokalną firmą produkującą formy. Musisz przesłać swój projekt, który powinien być gotowy do wtrysku. Projektowanie części do wtrysku nie jest łatwe i wymaga sporej wiedzy i doświadczenia. A choć ProtoLabs wskaże główne wady w twoim projekcie i udzieli pewnych wskazówek, ostatecznie ryzyko jest twoje: w pewnym momencie musisz kliknąć "Zamów" i zapłacić kilka tysięcy euro/dolarów za pierwszy przebieg. Jeśli wystąpią poważne problemy, musisz wrócić do punktu wyjścia.

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.

Ponadto, prawdopodobnie będziesz chciał przechowywać inne dokumenty ze swoimi komponentami: pliki takie jak arkusze danych PDF, notatki aplikacyjne, modele 3D CAD i 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, gdzie zarówno informacje o stanie magazynowym komponentów, jak i powiązane dokumenty są przechowywane.

Podobnie, większość osób używa arkusza kalkulacyjnego do zarządzania swoim BOM i obliczania kosztów. Są kolumny dla numerów części producenta, numerów części dystrybutora (SKU), ilości i cen. Ktoś szuka części, znajduje ceny dystrybutora dla jednego lub dwóch dostawców, wybiera najlepszą cenę i wprowadza ją do arkusza kalkulacyjnego.

Największym problemem tej metody jest to, że nie skaluje się. 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 do prostych danych tabelarycznych. Ale oferty dystrybutorów są wszystkim, tylko nie proste! Dostawcy używają różnych struktur cenowych, które nie mogą być łatwo porównane: jeden dostawca podaje ceny przy ilościach 100, 500 i 1000, a inny przy 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 Ci cenę BOM dla dowolnej ilości, biorąc również pod uwagę Twój lokalny stan magazynowy.

Octopart

Kiedy rozważasz nowy komponent, Octopart jest miejscem, do którego należy się udać, aby dowiedzieć się o cenach i dostępności. Oczywiście, możesz sprawdzić u swojego ulubionego dystrybutora, ale Octopart pozwala sprawdzić stan magazynowy i ceny we wszystkich głównych dystrybutorach, natychmiastowo, zajmując się również konwersją walut.

Kalkulatory

Do obliczania rzeczy takich jak szerokość ścieżki dla pożądanej impedancji, lub szerokość/odstęp par różnicowych, znalazłem kalkulatory Mantaro bardzo pomocne. Zamówiłem płytki z kontrolowaną impedancją i przynajmniej dla mikropasków różnicowych, wyniki pomiarów były dokładne.

Oto przykład obliczonych par różnicowych z kontrolowaną impedancją przy użyciu kalkulatora Mantaro i wyprodukowanych w MacroFab:

Stack Exchange

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