Resurser för hårdvarustartups

Att starta ett hårdvaruföretag är svårt. Vad som gör det ännu svårare är svårigheten att hitta onlineresurser, särskilt tjänster för hårdvaruföretag.

Efter att ha träffat ett antal personer som inte kände till intressanta tjänster och av en slump lärt mig om några andra själv, bestämde jag mig för att sammanställa min egen lista, i hopp om att den ska vara användbar för andra.

Detta är inte tänkt att vara en heltäckande katalog och jag har inte för avsikt att skapa en sådan. Det är min lista: Jag har personligen använt de flesta tjänster och verktyg som listas här, eller hört bra saker om dem, vilket är anledningen till att jag kan rekommendera dem.

Denna lista fokuserar också på tjänster som är relativt billiga och snabba. Hårdvarustartups har vanligtvis inte massor av pengar och behöver iterera snabbt, så det är ofta vettigt att använda verktyg som vissa skulle anse vara i "hobbyist"-klassen.

Elektronikprototypning och tillverkning

MacroFab

Ladda upp din mönsterkortsdesign till MacroFab, ge dem din BOM, specificera exakt vilka komponenter som ska användas, klicka på "Beställ" och ta emot dina färdigmonterade enheter några veckor senare. Hela processen är snabb, smärtfri och helt automatiserad. De tar hand om beställning av mönsterkort, stenciler, komponenter och att sätta ihop allt.

I allmänhet monterar de nästan vad som helst, inklusive hålmonterade (THT) och stora ytmonterade (SMD) komponenter.

Om du bestämmer dig för att arbeta med dem, överväg att anpassa din design för att använda deras "House Parts", eftersom det märkbart kommer att minska kostnaden.

Alla kretskort jag fick från dem var av utmärkt kvalitet. Jag hade ett litet problem med dem, där diodbryggor var placerade felaktigt — men med tanke på de otydliga markeringarna på elementen kan jag inte riktigt klandra dem, och deras support var fantastisk. Jag skulle använda MacroFab oftare om byggtiderna var kortare och mer förutsägbara, men i mitt fall visade det sig att en lokal kontraktstillverkare (CM) kunde erbjuda snabbare service.

Om du inte har en lokal kontraktstillverkare (CM) som du arbetar med, är MacroFab ett utmärkt val för dina prototyper och lågvolymproduktion.

Montering av små serier

Målet med Small Batch Assembly är prisvärd elektronikmontering i låg volym. Det finns begränsningar för vad som kan produceras, så det kanske inte passar för varje design.

Din lokala kontraktstillverkare (CM)

Glöm inte bort lokala kontraktstillverkare (CM). I många fall kan de ge dig bättre service: snabbare handläggning, bra kommunikation, regelbunden återkoppling. Titta och fråga runt, de är inte alltid lätta att hitta.

Jag fann att för mina behov fungerar en lokal CM bäst, så det är vad jag använder just nu.

OSHPark

Lila mönsterkort från OSHPark är välkända i hobbyist/maker-världen. Enkel prissättning, låg kostnad och rimligt snabb leveranstid innebar att tjänsten blev mycket populär.

Vad vissa människor inte inser är dock att kort från OSHPark har utmärkt kvalitet och ganska bra specifikationer, särskilt på deras 4-lagerserbjudande. Och om du behöver kort för intern prototypframställning gör ENIG-finishen det mycket enklare med SMT-lödning.

Här är ett exempel på en snabb prototyp med ett kort från OSHPark:

Och här är en annan enhetsprototyp. Båda monterades med kort från OSHPark, stenciler från OSH Stencils och manuell placering, omsmälta med en varmluftsstation. Båda omsmältes fint, utan problem:

OSH Stencils

OSH Stencils tillverkar billiga SMT/SMD-stenciler. De erbjuder både ultrabilliga polyamidstenciler för lågvolymsprototyper, och rostfritt stål för precisionsarbete med hållbarhet. Prissättningen beräknas per kvadrattum.

Jag har använt både deras polyamid- och rostfria stålstenciler och de var alla av högsta klass. Deras handläggningstid är imponerande, även vid beställning från andra sidan jorden anlände stencilen inom en vecka eller så, alltid snabbare än något kretskort jag kunde beställa.

Med tanke på deras låga priser slutade jag använda lödpastasprutor även för engångsprototyper: när jag beställer ett kretskort beställer jag också en stencil.

OSH Stencils är inte relaterat till OSHPark, även om namnet pekar på ett gemensamt ursprung.

AISLER

AISLER är den europeiska versionen av OSHPark. Enkel prissättning, snabb handläggningstid och utmärkt kortkvalitet.

Exempel på kort från AISLER med en stencil i rostfritt stål från OSH Stencils:

Seeed

Seeed Studio erbjuder en Fusion PCB-tjänst med oslagbara priser, särskilt för 2-lagers kort med HASL och blyfri HASL-ytbehandling. Om det inte är ett problem att vänta lite längre på att dina kort ska skickas från Kina, är detta en tjänst värd att överväga. De erbjuder också stenciler och till och med kretskortsmonteringstjänster.

Andra mönsterkortskällor

I Europa finns Eurocircuits, som brukade vara dyrt, men har blivit mer konkurrenskraftigt på senare tid.

För större kvantiteter skulle jag rekommendera att gå via din kontraktstillverkare (CM) och använda vad de rekommenderar och är bekväma med.

CAD (Elektronik)

För att designa elektronik behöver man ett CAD-system. Lyckligtvis är valet här ganska enkelt. Om du (eller din designer) har erfarenhet av ett visst CAD-system och du har en licens för det systemet — använd det. I alla andra fall — bör du välja KiCAD.

KiCAD

KiCAD har en enorm fördel i att det är gratis. Och att vara gratis betyder inte nödvändigtvis att det är sämre än vissa kommersiella paket — tvärtom. Även om det har sina nackdelar och vissa saker kommer att vara mer tröttsamma än förväntat, är det ett överraskande kapabelt program.

I praktiken är 4-8 lagers kort med flera impedanskontrollerade längdmatchade differentiella par inget problem med KiCAD.

CAD (Mekanisk)

Landskapet för mekanisk design-CAD förändras mycket långsamt, men de senaste åren har medfört intressanta förändringar. I synnerhet är det inte längre nödvändigt att betala uppemot 5000 dollar per användare. Intressanta nya aktörer är:

Autodesk Fusion 360

Ett mycket komplett CAD/CAM-paket. Multiplattform (Mac/Windows), vilket är en stor fördel. Molnbundet, men fungerar med eller utan internetuppkoppling. Prissättningen är mycket tillgänglig på $300/år, och dessutom erbjuds programvaran gratis till hobbyister, skapare, utbildare och viktigast av allt — unga startups.

Användbar för 3D-utskrift, formsprutning och CNC-bearbetning, saknar fortfarande plåtbearbetningskapacitet (företaget säger att de arbetar på det).

OnShape

Webbläsarbaserad CAD, med ett gränssnitt som liknar det i SolidWorks. Multiplattform (alla plattformar med en modern webbläsare). Fungerar inte utan en internetanslutning och lägger särskild vikt vid delningsfunktioner (andra personer kan komma åt de senaste designrevisionerna). Det brukade vara mycket tillgängligt, men företaget ändrade prissättningen och nu börjar kommersiell användning på $125/månad, vilket är ganska dyrt jämfört med Fusion 360.

Användbar för 3D-utskrift, formsprutning, CNC-bearbetning och plåtdesign.

Köpa komponenter

De vanliga källorna

De välkända stora distributörerna för mindre kvantiteter av komponenter är:

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

Det är viktigt att kontrollera om en distributör verkar i det område där du befinner dig. Att hantera komponenter genom tullen kan förstöra din dag genom att införa förseningar, extra kostnader och mycket extra arbete. För företag i Europa är Farnell och RS de säkraste korten, eftersom de skickar inifrån EU. I USA vill du sannolikt använda Mouser eller Digi-Key.

När du kontrollerar tillgänglighet är det en bra idé att kontrollera alla större distributörer, de lagerför inte alla samma komponenter. Octopart kan hjälpa till med att kontrollera alla (se även nedan).

Mindre distributörer

Det finns mindre, mindre kända distributörer som ofta kan erbjuda bättre priser, särskilt för passiva komponenter. Ett bra exempel är TME, beläget i Polen, som är en utmärkt källa om du befinner dig i EU.

Köpa direkt

Vissa tillverkare säljer direkt – till exempel erbjuder Texas Instruments sina chip till konkurrenskraftiga priser redan från kvantiteter på 500. Det är värt att titta runt (PartsBox kan hjälpa till med automatiskt val av leverantörer).

Ett annat intressant exempel på direktförsäljning är Wuerth Elektronik. De tillverkar ett brett utbud av passiva och elektromekaniska komponenter av utmärkt kvalitet och säljer mestadels direkt. Du arbetar med en lokal säljare, tryckta kataloger och offerter för komponenter som du är intresserad av. Fördelen här är att du får utmärkt dokumentation (plus 3D CAD-modeller) och god kvalitet till ganska rimliga priser.

Högre volymer

Om du börjar köpa större volymer, men ännu inte har en egen inköps- och logistikavdelning, finns det ibland intressanta alternativ. Det första steget är vanligtvis att köpa direkt baserat på individuella offerter. Därefter kan du börja arbeta med distributörer som Arrow eller Verical, som specialiserar sig på större kvantiteter. I praktiken har jag dock funnit att det inte alltid är värt ansträngningen.

I allmänhet kommer dina första produktionsserier inte att överstiga 1 000 stycken. Vid dessa volymer bör du inte oroa dig för mycket om att optimera komponentkostnaden: det kan vara värt det för flera dyra chip, och det kan vara enkelt för vissa passiva komponenter, men jag skulle inte lägga för mycket tid på det. Tillgänglighet är ett större problem än kostnad, och det finns många större problem att lösa.

Mekanik & 3D-utskrift

De flesta hårdvarustartups designar enheter, inte bara kretskort med elektronik, och grundare har ofta begränsad erfarenhet av mekanisk design.

Det är vettigt att ha en lokal FDM (Fused Deposition Modeling) 3D-skrivare för snabb prototypframställning. Men FDM har låg precision, du kan inte producera en rimligt slät yta och du måste oroa dig för stödstrukturer. Kommersiella 3D-utskriftstjänster erbjuder SLS (Selective Laser Sintering) eller SLA (Stereolithography), vilket kräver en enorm investering i dyr utrustning, men ger mycket bättre resultat. Dina mönster kommer att skrivas ut med konsekvent kvalitet, med minimal tidsinvestering från din sida, och du behöver inte oroa dig för saker som stödstrukturer alls.

Shapeways

Shapeways är mestadels en marknadsplats för 3D-utskrivna produkter, men detta innebär att de kontinuerligt förbättrar och optimerar sina processer. Handläggningstiden för små SLS-utskrivna komponenter är flera dagar, och priserna är mycket bra.

Kvaliteten på deras SLS-utskrifter är mycket bra: även om ytorna inte blir helt släta är det svårt att se spåren av 3D-utskrift.

En närbild av en prototyp utskriven hos Shapeways med SLS (de kallar det stark & flexibel plast):

Materialise (ett tillverkningstjänstföretag)

Materialise är mer inriktat mot företag (B2B) än konsumenter. Detta är både bra och dåligt för hårdvarustartups: å ena sidan är deras processer mer repeterbara och du kan förvänta dig konsekvent god kvalitet. De stöder också stora utskrifter. Å andra sidan, för små beställningar kan du upptäcka att minimipriset inte är konkurrenskraftigt, och handläggningstiden är inte alltid bra.

När det gäller kvaliteten är den mycket jämförbar med vad Shapeways erbjuder.

ProtoLabs

Idén bakom ProtoLabs är att inte bara tillhandahålla prototyptjänster, utan också en mjuk övergång till lågvolymproduktion. Prissättningen för deras CNC-tjänster är inte särskilt attraktiv, men deras snabba formsprutning är ganska intressant.

De utvecklade en process med aluminiumformar, som är prisvärda och snabba att producera. Nackdelen är deras livslängd: de håller bara för upp till 10 000 delar. I allmänhet är detta inte ett problem för en hårdvarustartup: det är ganska troligt att du kommer att modifiera din design innan du når 10 000 delar, och om du förutser produktion i stora volymer kan du alltid byta till stålformar.

Deras erbjudande om snabb formsprutning är riktigt bra, men det har nackdelar jämfört med att arbeta med ett lokalt formtillverkningsföretag. Du måste ladda upp din design, som bör vara redo för formsprutning. Att designa delar för formsprutning är inte lätt och kräver avsevärd kunskap och erfarenhet. Och även om ProtoLabs kommer att påpeka de stora bristerna i din design och ge viss vägledning, är risken i slutändan din: vid någon tidpunkt måste du klicka på "Beställ" och betala flera tusen euro/dollar för den första körningen. Om det finns betydande problem måste du gå tillbaka till startlinjen.

Onlineverktyg

PartsBox (såklart!)

PartsBox är ett sätt att enkelt hålla reda på elektroniska komponenter och projekt. När du börjar bygga inser du snart att du behöver ett verktyg som hjälper dig att komma ihåg hur många av vilka komponenter du har. Många börjar med kalkylblad, men de räcker helt enkelt inte till och blir snabbt en tidstjuv.

Dessutom är det troligt att du vill behålla andra dokument tillsammans med dina komponenter: filer som PDF-datablad, applikationsanteckningar, 3D CAD-modeller och liknande. Visst kan man underhålla ett separat arkiv på en filserver eller i Dropbox, men då måste man oroa sig för filnamn, katalogstruktur och hantering av användaråtkomst. PartsBox löser allt detta genom att vara en enda plats där både komponentlagerinformation och tillhörande dokument lagras.

På liknande sätt använder de flesta ett kalkylblad för att hantera sin BOM och beräkna kostnader. Det finns kolumner för tillverkarens artikelnummer, distributörens artikelnummer (SKU), kvantitet och prissättning. Någon söker efter komponenter, hittar distributörspriser för en eller två leverantörer, väljer det bästa priset och anger det i kalkylbladet.

Det största problemet med detta tillvägagångssätt är att det inte skalar. Även i ett litet projekt med 20-40 komponenter är det mycket arbete att hitta priser och föra in dem i kalkylbladet.

Det andra problemet är att kalkylblad utformades för enkla tabelldata. Men distributörserbjudanden är allt annat än enkla! Leverantörer använder olika strukturer för prissteg, som inte enkelt kan jämföras: en leverantör anger priser vid kvantiteter på 100, 500 och 1000, och en annan vid 25, 250 och 500. Det finns också begränsningar som MOQ (Minsta beställningskvantitet) och beställningsmultipel.

PartsBox kan snabbt och enkelt jämföra och välja de bästa erbjudandena och ge dig ett BOM-pris för valfri kvantitet, även med hänsyn till ditt lokala lager.

Octopart

När du överväger en ny komponent är Octopart platsen att gå till för att ta reda på priser och tillgänglighet. Visst, du kan kolla med din favoritdistributör, men Octopart låter dig kontrollera lager och priser hos alla större distributörer, omedelbart, och tar även hand om valutaomvandlingar.

Kalkylatorer

För att beräkna saker som ledarbredd för en önskad impedans, eller bredd/avstånd för differentiella par, fann jag Mantaro-kalkylatorer ganska hjälpsamma. Jag beställde kort med kontrollerad impedans, och åtminstone för differentiella mikrostrippar var mätresultaten mitt i prick.

Här är ett exempel på impedanskontrollerade differentiella par beräknade med Mantaro-kalkylatorn och producerade hos MacroFab:

Stack Exchange

De flesta frågor som ställs på webbplatsen Electrical Engineering Stack Exchange kommer från nybörjare, men experter besöker ofta webbplatsen. Ställ en bra fråga så kanske du får ett svar från någon med många års erfarenhet.