Recursos para startups de hardware

Iniciar uma empresa de hardware é difícil. O que torna ainda mais difícil é a dificuldade de encontrar recursos online, especialmente serviços para empresas de hardware.

Depois de conhecer várias pessoas que não sabiam sobre serviços interessantes e aprender acidentalmente sobre alguns outros eu mesmo, decidi compilar minha própria lista, na esperança de que será útil para outros.

Isso não pretende ser um diretório abrangente e não pretendo criar um. É a minha lista: eu pessoalmente usei a maioria dos serviços e ferramentas listados aqui, ou ouvi coisas boas sobre eles, por isso posso recomendá-los.

Esta lista também está focada em serviços que são relativamente baratos e rápidos. As startups de hardware geralmente não têm muito dinheiro e precisam iterar rapidamente, então muitas vezes faz sentido usar ferramentas que alguns considerariam estar na classe "hobbysta".

Prototipagem e fabricação de eletrônicos

MacroFab

Faça o upload do seu design de PCB para MacroFab, dê a eles o seu BOM, especifique os componentes exatos a serem usados, clique em "Pedir" e receba seus dispositivos totalmente montados algumas semanas depois. Todo o processo é rápido, indolor e totalmente automatizado. Eles cuidarão da encomenda dos PCBs, estênceis, componentes e de montar tudo.

Em geral, eles montarão quase tudo, incluindo componentes THT (Through-Hole) e grandes componentes SMD.

Se você decidir trabalhar com eles, considere adaptar seu design para usar seus "Componentes da Casa", pois isso diminuirá notavelmente o custo.

Todas as placas que recebi deles eram de excelente qualidade. Tive um pequeno problema com eles, onde pontes de diodo foram colocadas incorretamente — mas dado as marcações pouco claras nos elementos, realmente não posso culpá-los, e o suporte deles foi fantástico. Eu usaria a MacroFab com mais frequência se os tempos de construção fossem mais curtos e mais previsíveis, mas no meu caso, descobri que um CM local (Fabricante de Contrato) poderia fornecer um serviço mais rápido.

Se você não tem um CM local com quem trabalha, o MacroFab é uma excelente escolha para seus protótipos e produção de baixo volume.

Montagem em Pequenos Lotes

O objetivo da Small Batch Assembly é a montagem de eletrônicos em baixo volume a preços acessíveis. Existem limitações quanto ao que pode ser produzido, então pode não ser a escolha certa para todos os designs.

Seu CM local

Não se esqueça dos CMs locais (fabricantes contratados). Em muitos casos, eles podem fornecer um serviço melhor: retorno mais rápido, boa comunicação, feedback regular. Procure e pergunte ao redor, eles nem sempre são fáceis de encontrar.

Descobri que para as minhas necessidades um CM local funciona melhor, então é isso que eu uso agora.

OSHPark

PCBs roxos da OSHPark são bem conhecidos no mundo dos hobbyistas/fabricantes. Precificação simples, baixo custo e tempo de resposta razoavelmente rápido significam que o serviço se tornou muito popular.

O que algumas pessoas não percebem, no entanto, é que as placas da OSHPark têm excelente qualidade e especificações bastante boas, especialmente em sua oferta de 4 camadas. E se você precisa de placas para prototipagem interna, o acabamento ENIG facilita muito a soldagem SMT.

Aqui está um exemplo de um protótipo rápido usando uma placa da OSHPark:

E aqui está outro protótipo de dispositivo. Ambos foram montados usando placas da OSHPark, estênceis da OSH Stencils e colocação manual, refluídos usando uma estação de ar quente. Ambos refluíram bem, sem problemas:

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.

Eu usei tanto as suas estênceis de poliamida quanto as de aço inoxidável e todas foram de primeira linha. O tempo de resposta deles é impressionante, mesmo fazendo o pedido do outro lado do mundo, a estêncil chegou dentro de uma semana ou mais, sempre mais rápido do que qualquer PCB que eu pudesse pedir.

Dado seus preços baixos, parei de usar seringas de pasta de solda até mesmo para protótipos únicos: sempre que encomendo uma PCB, também encomendo um estêncil.

OSH Stencils não está relacionado ao OSHPark, embora o nome aponte para origens comuns.

AISLER

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

Exemplo de placas da AISLER com um estêncil de aço inoxidável da OSH Stencils:

Seeed

A Seeed Studio oferece um serviço Fusion PCB com preços imbatíveis, especialmente para placas de 2 camadas com acabamentos HASL e HASL sem chumbo. Se esperar um pouco mais para que suas placas sejam enviadas da China não for um problema, este é um serviço que vale a pena considerar. Eles também oferecem estênceis e até serviços de montagem de PCB.

Outras fontes de PCB

Na Europa, existe a Eurocircuits, que costumava ser cara, mas tem se tornado mais competitiva recentemente.

Para quantidades maiores, eu recomendaria passar pelo seu CM e usar o que eles recomendam e estão confortáveis.

CAD (Eletrônica)

Para projetar eletrônicos, é necessário um CAD. Felizmente, a escolha aqui é bastante fácil. Se você (ou seu designer) tem experiência com um sistema CAD específico e você tem uma licença para esse sistema — use-o. Em qualquer outro caso — você deve optar pelo 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.

Em termos práticos, placas de 4-8 camadas com múltiplos pares diferenciais de impedância controlada e comprimento correspondente não são um problema com o KiCAD.

CAD (Mecânico)

A paisagem do design CAD mecânico muda muito lentamente, mas os últimos anos trouxeram mudanças interessantes. Em particular, não é mais necessário pagar mais de $5000 por usuário. Novos entrantes interessantes são:

Autodesk Fusion 360

Um pacote CAD/CAM completo. Multiplataforma (Mac/Windows), o que é uma grande vantagem. Ligado à nuvem, mas funciona com ou sem conexão à internet. O preço é muito acessível a $300/ano, e além disso, o software é oferecido gratuitamente para hobbyistas, fabricantes, educadores e, o mais importante, jovens startups.

Utilizável para impressão 3D, moldagem por injeção e usinagem CNC, ainda falta capacidades de chapa metálica (a empresa diz que está trabalhando nisso).

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.

Utilizável para impressão 3D, moldagem por injeção, usinagem CNC e design de chapas metálicas.

Comprando componentes

As fontes usuais

Os principais distribuidores conhecidos para quantidades menores de componentes são:

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

É importante verificar se um distribuidor opera na área onde você está localizado. Processar componentes através da alfândega pode arruinar o seu dia, introduzindo atrasos, custos adicionais e muito trabalho adicional. Para empresas localizadas na Europa, Farnell e RS são as apostas mais seguras, pois enviam de dentro da UE. Nos EUA, você provavelmente vai querer usar Mouser ou Digi-Key.

Ao verificar a disponibilidade, é uma boa ideia verificar todos os principais distribuidores, eles não estocam todos os mesmos componentes. Octopart pode ajudar a verificar todos eles (veja também abaixo).

Distribuidores menores

Existem distribuidores menores e menos conhecidos, que muitas vezes podem oferecer preços melhores, especialmente para passivos. Um bom exemplo é a TME, localizada na Polônia, que é uma ótima fonte se você estiver localizado na UE.

Comprando diretamente

Alguns fabricantes vendem diretamente — como exemplo, a Texas Instruments oferece seus chips a preços competitivos já a partir de uma quantidade de 500. Vale a pena procurar (PartsBox pode ajudar com a seleção automática de fornecedores).

Outro exemplo interessante de vendas diretas é a Wuerth Elektronik. Eles fabricam uma ampla gama de componentes passivos e eletromecânicos de excelente qualidade e vendem principalmente diretamente. Você trabalha com um representante de vendas local, catálogos impressos e ofertas/cotações para componentes que lhe interessam. A vantagem aqui é que você obtém excelente documentação (além de modelos 3D CAD) e boa qualidade a preços bastante razoáveis.

Volumes maiores

Se você começar a comprar volumes maiores, mas ainda não tem seu próprio departamento de compras e logística, às vezes há opções interessantes. O primeiro passo é geralmente comprar diretamente com base em cotações individuais. Depois disso, você poderia começar a trabalhar com distribuidores como Arrow ou Verical, que se especializam em quantidades maiores. Na prática, no entanto, descobri que nem sempre vale a pena o esforço.

Em geral, suas primeiras produções não excederão 1.000 peças. Nestes volumes, você não deve se preocupar muito em otimizar o custo dos componentes: pode valer a pena para vários chips caros, e pode ser fácil para alguns passivos, mas eu não gastaria muito tempo nisso. A disponibilidade é um problema maior do que o custo, e há muitos problemas maiores para resolver.

Mecânica & Impressão 3D

A maioria das startups de hardware projeta dispositivos, não apenas placas com eletrônicos, e os fundadores muitas vezes têm experiência limitada com design mecânico.

Faz sentido ter uma impressora 3D FDM (Modelagem por Deposição Fundida) local para prototipagem rápida. Mas a FDM tem baixa precisão, você não pode produzir uma superfície razoavelmente lisa, e você precisa se preocupar com estruturas de suporte. Serviços comerciais de impressão 3D oferecem impressão SLS (Sinterização Seletiva a Laser) ou SLA (Estereolitografia), que requerem um grande investimento em equipamentos caros, mas produzem resultados muito melhores. Seus designs serão impressos com qualidade consistente, com investimento mínimo de tempo de sua parte, e você não terá que se preocupar com coisas como estruturas de suporte.

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.

A qualidade de suas impressões SLS é muito boa: enquanto as superfícies não serão perfeitamente lisas, é difícil ver os traços de impressão 3D.

Um close-up de um protótipo impresso na Shapeways usando SLS (eles chamam de plástico forte e flexível):

Materialise (uma empresa de serviços de fabricação)

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.

Quanto à qualidade, é muito comparável ao que a Shapeways oferece.

ProtoLabs

A ideia por trás da ProtoLabs é não apenas fornecer serviços de prototipagem, mas também uma transição suave para a produção de baixo volume. A precificação para seus serviços de CNC não é muito atraente, mas sua moldagem por injeção rápida é bastante interessante.

Eles desenvolveram um processo com moldes de alumínio, que são acessíveis e rápidos de produzir. A desvantagem é a sua longevidade: eles só são bons para até 10.000 componentes. Em geral, isso não é um problema para uma startup de hardware: é bem provável que você estará modificando seu design antes de chegar a 10.000 componentes, e se você prever produção em grande volume, sempre pode mudar para moldes de aço.

A oferta de moldagem por injeção rápida deles é realmente boa, mas tem desvantagens, em comparação com trabalhar com uma empresa local de fabricação de moldes. Você precisará fazer o upload do seu design, que deve estar pronto para injeção. Projetar componentes para moldagem por injeção não é fácil e requer conhecimento e experiência consideráveis. E enquanto a ProtoLabs apontará as principais falhas em seu design e fornecerá alguma orientação, em última análise, o risco é seu: em algum momento você terá que clicar em 'Pedir' e pagar vários milhares de Euros/Dólares pela primeira corrida. Se houver problemas significativos, você terá que voltar à linha de partida.

Ferramentas online

PartsBox (claro!)

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.

Além disso, é provável que você queira manter outros documentos com seus componentes: arquivos como datasheets em PDF, notas de aplicação, modelos 3D CAD e similares. Claro, pode-se manter um repositório separado em um servidor de arquivos ou no Dropbox, mas então tem que se preocupar com a nomeação de arquivos, estrutura de diretórios e gerenciamento de acesso do usuário. PartsBox resolve tudo isso, sendo um único lugar onde tanto as informações de estoque do componente quanto os documentos associados são armazenados.

Da mesma forma, a maioria das pessoas usa uma planilha para gerenciar seu BOM e calcular os custos. Existem colunas para números de peças do fabricante, números de peças do distribuidor (SKU), quantidade e preços. Alguém procura por peças, encontra preços de distribuidor para um ou dois fornecedores, seleciona o melhor preço e o insere na planilha.

O maior problema com essa abordagem é que ela não escala. Mesmo em um pequeno projeto com 20-40 componentes, encontrar o preço e inseri-lo na planilha é muito trabalho.

O outro problema é que as planilhas foram projetadas para dados tabulares simples. Mas as ofertas de distribuidores são tudo menos simples! Os fornecedores usam diferentes estruturas de desconto de preço, que não podem ser facilmente comparadas: um fornecedor cotará preços em quantidades de 100, 500 e 1000, e outro em 25, 250 e 500. Também existem restrições como MOQ (Quantidade Mínima de Pedido) e múltiplo de pedido.

O PartsBox pode comparar e selecionar rapidamente as melhores ofertas e fornecer a você um preço BOM para qualquer quantidade, levando também em consideração seu estoque local.

Octopart

Quando você está considerando um novo componente, Octopart é o lugar para ir para descobrir sobre preços e disponibilidade. Claro, você poderia verificar com seu distribuidor favorito, mas Octopart permite que você verifique o estoque e os preços com todos os principais distribuidores, instantaneamente, também cuidando das conversões de moeda.

Calculadoras

Para calcular coisas como largura de trilha para uma impedância desejada, ou largura/espaçamento de pares diferenciais, achei os calculadores Mantaro bastante úteis. Eu pedi placas com impedância controlada, e pelo menos para microstrips diferenciais, os resultados das medições foram precisos.

Aqui está um exemplo de pares diferenciais controlados por impedância calculados usando o calculador Mantaro e produzidos na MacroFab:

Stack Exchange

A maioria das perguntas feitas no site Electrical Engineering Stack Exchange são de iniciantes, mas especialistas também frequentam esse site. Faça uma boa pergunta e você pode encontrar uma resposta de alguém com muitos anos de experiência.