Ultimate guide - hur man utvecklar en ny elektronisk hårdvaruprodukt

Vill du utveckla en ny elektronisk hårdvaruprodukt? Låt mig börja med de goda nyheterna - det är möjligt. Du kan utveckla en hårdvaruprodukt oavsett din tekniska nivå och du behöver inte nödvändigtvis vara ingenjör för att lyckas (även om det verkligen hjälper).

Oavsett om du är entreprenör, start, tillverkare, uppfinnare eller småföretag hjälper den här guiden dig att förstå den nya produktutvecklingsprocessen.

Jag kommer dock inte ljuga för dig. Det är en otroligt lång, svår resa att lansera en ny hårdvaruprodukt. Även om hårdvara är känd för att vara hård är det också lättare nu än någonsin för individer och små team att utveckla nya hårdvaruprodukter.

Men om du letar efter ett enkelt, snabbt sätt att tjäna pengar så föreslår jag att du slutar läsa just nu eftersom det är långt ifrån enkelt eller snabbt att ta en ny hårdvaruprodukt på marknaden.

I den här guiden kommer jag först att diskutera produktutvecklingsstrategier för både tekniska skapare och icke-tekniska företagare som vill skapa en ny elektronisk hårdvaruprodukt. Sedan fortsätter vi med att utveckla elektroniken följt av utvecklingen av plasthöljet.

Del 1 - Strategier för produktutveckling

Det finns i huvudsak fem alternativ för entreprenörer och nystartade företag att utveckla en ny hårdvaruprodukt. Men många gånger är den bästa övergripande strategin en kombination av dessa fem utvecklingsstrategier.

1) Utveckla produkten själv

Detta är sällan en hållbar strategi helt av sig själv. Väldigt få människor har alla färdigheter som behövs för att helt utveckla en marknadsfärdig elektronisk produkt på egen hand.

Även om du råkar vara ingenjör, är du en expert inom elektronikdesign, programmering, 3D-modellering, formsprutning och tillverkning? Antagligen inte. De flesta av dessa specialiteter består också av flera underspecialiteter.

Med detta sagt, om du har de nödvändiga färdigheterna, ju längre du tar utvecklingen av din produkt själv desto mer pengar kommer du att spara och desto bättre kommer du att bli på lång sikt.

Till exempel tog jag med min egen hårdvaruprodukt till marknaden för ungefär 6 år sedan. Produkten var mer komplex mekaniskt än den var elektriskt. Jag är en elektronikingenjör med utbildning och inte en maskiningenjör, så jag anställde initialt ett par frilansmekaniker.

Men jag blev snabbt frustrerad över hur långsamma saker gick. När allt kommer omkring tänkte jag på min produkt nästan varje vakna timme! Jag var besatt av att få min produkt utvecklad och på marknaden så snabbt som möjligt. Men ingenjörerna som jag anställde jonglerade med många andra projekt och gav inte mitt projekt den uppmärksamhet jag tyckte att det förtjänade.

Så jag bestämde mig för att lära mig allt som behövs för att göra den mekaniska designen själv. Ingen var mer motiverad än jag själv att få min produkt utvecklad och på marknaden. I slutändan kunde jag slutföra den mekaniska designen mycket snabbare (och för mycket mindre pengar).

Historiens moral är att göra så mycket av utvecklingen som dina färdigheter tillåter, men ta inte heller det för långt. Om dina subexpertkompetenser får dig att utveckla en mindre än optimal produkt är det ett stort misstag. Alla nya färdigheter du måste lära dig kommer också att ta tid och det kan i slutändan förlänga tiden till marknaden. Ta alltid in experter för att fylla i eventuella luckor i din expertis.

Några av mina favoritwebbplatser för att lära mig om elektronikutveckling är Hackster.io, Build Electronic Circuits, Bald Engineer, Adafruit, Sparkfun, Make Magazine och All About Circuits. Se till att kolla in YouTube-kanalen som heter AddOhms, som har några helt fantastiska introduktionsvideor för att lära sig elektronik.

2) Ta med teknisk grundare

Om du är en icke-teknisk grundare skulle du definitivt vara klokt att ta med en teknisk medgrundare. En av grundarna i ditt startteam måste åtminstone förstå nog om produktutveckling för att hantera processen.

Om du planerar att så småningom söka finansiering från professionella investerare behöver du definitivt ett team av grundare. Professionella nystartade investerare vet att ett team av grundare är mycket mer benägna att lyckas än en ensam grundare.

Det perfekta medgrundarteamet för de flesta hårdvarustarter är en maskinvarutekniker, en programmerare och en marknadsförare.

Att få medgrundare kan låta som den perfekta lösningen på dina problem, men det finns också några allvarliga nackdelar. Först och främst är det svårt att hitta grundare och det kommer sannolikt att ta enorm tid. Det är värdefull tid som inte spenderas på att utveckla din produkt.

Att hitta medgrundare är inte något du borde skynda dig och du måste ta dig tid att hitta rätt matchning. Inte bara behöver de komplimangera dina färdigheter, men du behöver också verkligen gilla dem personligen. Du kommer i grunden att gifta dig med dem i åtminstone några år, så se till att du kommer bra överens.

Den största nackdelen med att få medgrundare är att de minskar ditt eget kapital i företaget. Alla grundare av ett företag borde verkligen ha lika kapital i företaget. Så om du går ensam just nu, var beredd att ge någon av grundarna hälften av ditt företag.

3) Outsourca till frilansingenjörer

Ett av de bästa sätten att fylla i luckor i dina teams tekniska förmåga är att lägga ut på frilansingenjörer.

Kom bara ihåg att de flesta produkter kräver flera ingenjörer med olika specialiteter så att du måste hantera de olika ingenjörerna själv. I slutändan kommer någon i grundarteamet att behöva fungera som projektledare.

Se till att du hittar en elektrotekniker som har erfarenhet av att utforma vilken typ av elektronik som krävs av din produkt. Elektroteknik är ett stort studieområde och många ingenjörer saknar erfarenhet av kretsdesign.

För 3D-designern se till att du hittar någon som har erfarenhet av formsprutningsteknik, annars kommer du sannolikt att få en produkt som kan prototypas men inte masstillverkas.

4) Outsourca till ett utvecklingsföretag

De mest kända produktdesignföretagen som Frog, IDEO, Fuse Project etc. kan generera fantastiska produktdesigner, men de är vansinnigt dyra.

Startups bör undvika dyra designföretag till varje pris. Toppdesignföretag kan ta ut 500 000 USD + för att utveckla din nya produkt till fullo. Även om du har råd att anställa ett dyrt produktutvecklingsföretag, gör det inte. Inte bara är det troligt att du aldrig kommer att få tillbaka pengarna, du vill inte heller göra misstaget att grunda en maskinvarustart som inte är starkt involverad i den faktiska produktutvecklingen.

5) Samarbeta med en tillverkare

En väg att sträva efter är att samarbeta med en utländsk tillverkare som redan tillverkar produkter som liknar din produkt.

Stora tillverkare kommer att ha egna ingenjörs- och utvecklingsavdelningar för att arbeta med sina egna produkter. Om du hittar en tillverkare som redan gör något som liknar din egen produkt kan de kanske göra allt för dig - utveckling, konstruktion, prototyper, mögelproduktion och tillverkning.

Denna strategi kan sänka dina utvecklingskostnader. Tillverkarna kommer dock att amortera dessa kostnader, vilket innebär att en extra kostnad per produkt läggs till för de första produktionskörningarna. Detta fungerar i princip som ett räntefritt lån, så att du långsamt kan betala tillbaka dina utvecklingskostnader till tillverkaren.

Låter bra och enkelt, så vad är fångsten? Den största risken att tänka på med denna strategi är att du placerar allt som rör din produkt i ett enda företag.

De kommer säkert att vilja ha ett exklusivt tillverkningsavtal, åtminstone tills deras kostnader har återställts. Det betyder att du inte kan migrera till ett billigare tillverkningsalternativ när din produktionsvolym ökar.

Var också uppmärksam på att många tillverkare kanske vill ha delar av eller hela immateriella rättigheter till din produkt.

Del 2 - Utveckla elektroniken

Utvecklingen av elektroniken för din produkt kan delas upp i sju steg: preliminär produktionsdesign, schematiskt diagram, PCB-layout, slutlig BOM, prototyp, test och program och slutligen certifiering.

Steg 1 - Skapa en preliminär produktionsdesign

När du utvecklar en ny elektronisk hårdvaruprodukt bör du börja med en preliminär produktionsdesign . Detta ska inte förväxlas med en protokoll Proof-of-Concept (POC).

En POC-prototyp byggs vanligtvis med hjälp av ett utvecklingssats som en Arduino. De kan ibland vara användbara för att bevisa att ditt produktkoncept löser det önskade problemet. Men en POC-prototyp är långt ifrån en produktionsdesign. Sällan kan du gå till marknaden med en Arduino inbäddad i din produkt.

En preliminär produktionsdesign fokuserar på produktens produktionskomponenter, kostnad, vinstmarginal, prestanda, funktioner, utvecklingsmöjligheter och tillverkningsbarhet.

Du kan använda en preliminär produktionsdesign för att producera uppskattningar för varje kostnad din produkt behöver. Det är viktigt att exakt känna till kostnaderna för att utveckla, prototyp, programmera, certifiera, skala och tillverka produkten.

En preliminär produktionsdesign kommer att svara på följande relevanta frågor. Är min produkt möjlig att utveckla? Har jag råd att utveckla den här produkten? Hur lång tid tar det att utveckla min produkt? Kan jag masstillverka produkten? Kan jag sälja den med vinst?

Många företagare gör misstaget att hoppa över det preliminära steget för produktionsdesign och hoppar istället direkt in i att utforma det schematiska kretsschemat. Genom att göra det kan du så småningom upptäcka att du har spenderat alla dessa ansträngningar och hårt förtjänade pengar på en produkt som inte kan utvecklas, tillverkas eller viktigast av allt säljas med vinst.

Steg 1A - Systemblockdiagram

När du skapar den preliminära produktionsdesignen bör du börja med att definiera blockdiagrammet på systemnivå. Detta diagram specificerar varje elektronisk funktion och hur alla funktionella komponenter sammankopplas.

De flesta produkter kräver en mikroprocessor eller en mikroprocessor med olika komponenter (bildskärmar, sensorer, minne, etc.) som gränssnitt med mikroprocessorn via olika seriella portar.

Genom att skapa ett systemblockdiagram kan du enkelt identifiera vilken typ och antal seriella portar som krävs. Detta är ett viktigt första steg för att välja rätt mikrokontroller för din produkt.

Steg 1B - Val av produktionskomponenter

Därefter måste du välja de olika produktionskomponenterna: mikrochips, sensorer, skärmar och kontakter baserat på önskade funktioner och målpris för din produkt. Detta gör att du sedan kan skapa en preliminär materiallista (BOM).

I USA är Newark, Digikey, Arrow, Mouser och Future de mest populära leverantörerna av elektroniska komponenter. Du kan köpa de flesta elektroniska komponenterna i en (för prototypning och inledande testning) eller upp till tusentals (för tillverkning med låg volym).

När du når högre produktionsvolymer sparar du pengar genom att köpa några komponenter direkt från tillverkaren.

Steg 1C - Uppskatta produktionskostnaden

Du bör nu uppskatta produktionskostnaden (eller kostnaden för sålda varor - COGS) för din produkt. Det är viktigt att veta så snart som möjligt hur mycket det kommer att kosta att tillverka din produkt.

Du måste känna till produktens tillverkningskostnad för att bestämma det bästa försäljningspriset, lagerkostnaden och viktigast av allt hur mycket du kan tjäna pengar.

De produktionskomponenter som du har valt kommer naturligtvis att ha stor inverkan på tillverkningskostnaden.

Men för att få en korrekt tillverkningskostnadsuppskattning måste du också inkludera kostnaden för PCB-montering, slutproduktmontering, produkttestning, detaljhandelsförpackning, skrot, retur, logistik, tullar och lager.

Steg 2 - Utforma schematisk kretsschema

Nu är det dags att utforma det schematiska kretsschemat baserat på systemblockschemat du skapade i steg 1.

Det schematiska diagrammet visar hur varje komponent, från mikrochips till motstånd, ansluter ihop. Medan ett systemblockdiagram mestadels är inriktat på produktfunktionerna på högre nivå, handlar ett schematiskt diagram om de små detaljerna.

Något så enkelt som en felaktigt numrerad stift på en komponent i ett schema kan orsaka en fullständig brist på funktionalitet.

I de flesta fall behöver du en separat underkrets för varje block i ditt systemblockschema. Dessa olika delkretsar kommer sedan att kopplas ihop för att bilda det fullständiga schematiska kretsschemat.

Speciell elektronikdesignprogramvara används för att skapa det schematiska diagrammet och för att säkerställa att det är felfritt. Jag rekommenderar att du använder ett paket som heter DipTrace som är överkomligt, kraftfullt och enkelt att använda.

Steg 3 - Utforma kretskortet (PCB)

När schemat är klar kommer du nu att utforma Printed Circuit Board (PCB). Kretskortet är det fysiska kortet som rymmer och ansluter alla elektroniska komponenter.

Utvecklingen av systemblockschemat och den schematiska kretsen har mestadels varit konceptuell. En PCB-design är dock mycket verklig.

Kretskortet är utformat i samma programvara som skapade schemat. Programvaran kommer att ha olika verifieringsverktyg för att säkerställa att PCB-layouten uppfyller designreglerna för PCB-processen och att PCB matchar schemat.

I allmänhet, ju mindre produkten är och ju stramare komponenterna packas ihop, desto längre tid tar det att skapa PCB-layouten. Om din produkt drar stora mängder ström eller erbjuder trådlös anslutning är PCB-layouten ännu mer kritisk och tidskrävande.

För de flesta kretskortsdesigner är de mest kritiska delarna energidirigering, höghastighetssignaler (kristallklockor, adress / datalinjer etc.) och eventuella trådlösa kretsar.

Steg 4 - Skapa den slutliga materiallistan (BOM)

Även om du redan borde ha skapat en preliminär stycklista som en del av din preliminära produktionsdesign, är det nu dags för hela produktionslistan.

Huvudskillnaden mellan de två är de många billiga komponenterna som motstånd och kondensatorer. Dessa komponenter kostar vanligtvis bara ett öre eller två, så jag listar dem inte separat i den preliminära BOM.

Men för att faktiskt tillverka kretskortet behöver du en komplett stycklista med alla listade komponenter. Denna BOM skapas vanligtvis automatiskt av den schematiska programvaran. Stycklistan listar artikelnummer, kvantiteter och alla komponentspecifikationer.

Steg 5 - Beställ PCB-prototyper

Att skapa elektroniska prototyper är en tvåstegsprocess. Det första steget producerar de nakna, tryckta kretskorten. Med din programvara för kretsdesign kan du mata ut PCB-layouten i ett format som heter Gerber med en fil för varje PCB-lager.

Dessa Gerber-filer kan skickas till en prototypbutik för små volymkörningar. Samma filer kan också levereras till en större tillverkare för högvolymsproduktion.

Det andra steget är att alla elektroniska komponenter löds på kortet. Från din designprogramvara kan du mata ut en fil som visar de exakta koordinaterna för varje komponent som placeras på kortet. Detta gör att monteringsbutiken kan automatisera lödningen av varje komponent på din PCB.

Ditt billigaste alternativ är att producera dina PCB-prototyper i Kina. Även om det vanligtvis är bäst om du kan göra din prototyp närmare hemmet för att minska förseningar, är det för många företagare viktigare att minimera kostnaderna.

För att producera dina prototypkort i Kina rekommenderar jag Seeed Studio. De erbjuder fantastiska priser på kvantiteter från 5 till 8000 brädor. De erbjuder också tjänster för 3D-utskrift vilket gör dem till en enda butik. Andra kinesiska PCB-prototyptillverkare med gott rykte inkluderar Gold Phoenix PCB och Bittele Electronics.

I USA rekommenderar jag Sunstone Circuits, Screaming Circuits och San Francisco Circuits som jag har använt i stor utsträckning för att prototypa mina egna mönster. Det tar 1-2 veckor att få monterade brädor, såvida du inte betalar för rush-service som jag sällan rekommenderar.

Steg 6 - Utvärdera, programmera, felsöka och upprepa

Nu är det dags att utvärdera prototypen på elektroniken. Tänk på att din första prototyp sällan fungerar perfekt. Du kommer troligen att gå igenom flera iterationer innan du slutför designen. Det är då du kommer att identifiera, felsöka och åtgärda eventuella problem med din prototyp.

Detta kan vara ett svårt steg att förutsäga både vad gäller kostnad och tid. Eventuella buggar du hittar är naturligtvis oväntade, så det tar tid att ta reda på källan till felet och hur man bäst fixar det.

Utvärdering och testning görs vanligtvis parallellt med programmering av mikrokontrollern. Innan du börjar programmera men vill du åtminstone göra några grundläggande tester för att säkerställa att styrelsen inte har stora problem.

Nästan alla moderna elektroniska produkter inkluderar ett mikrochip som kallas en Microcontroller Unit (MCU) som fungerar som ”hjärnan” för produkten. En mikrokontroller är mycket lik en mikroprocessor som finns i en dator eller smartphone.

En mikroprocessor utmärker sig på att snabbt flytta stora mängder data, medan en mikrokontroller utmärker sig vid gränssnitt och kontroll av enheter som switchar, sensorer, skärmar, motorer etc. En mikrokontroller är i stort sett en förenklad mikroprocessor.

Mikrokontrollern måste programmeras för att utföra önskad funktionalitet.

Mikrokontroller är nästan alltid programmerade på det vanliga datorspråket som kallas 'C'. Programmet, som kallas firmware, lagras i permanent men omprogrammerbart minne, vanligtvis internt i mikrokontrollchipet.

Steg 7 - Certifiera din produkt

Alla sålda elektroniska produkter måste ha olika typer av certifiering. De certifieringar som krävs varierar beroende på vilket land produkten kommer att säljas i. Vi täcker certifieringar som krävs i USA, Kanada och Europeiska unionen.

FCC (Federal Communications Commission)

FCC-certifiering är nödvändig för alla elektroniska produkter som säljs i USA. Alla elektroniska produkter avger en viss mängd elektromagnetisk strålning (dvs. radiovågor) så FCC vill se till att produkter inte stör trådlös kommunikation.

Det finns två kategorier av FCC-certifiering. Vilken typ som krävs för din produkt beror på om din produkt har funktioner för trådlös kommunikation som Bluetooth, WiFi, ZigBee eller andra trådlösa protokoll.

FCC klassificerar produkter med trådlös kommunikationsfunktion som avsiktliga radiatorer . Produkter som inte avsiktligt avger radiovågor klassificeras som oavsiktliga radiatorer . Avsiktlig radiatorcertifiering kostar dig ungefär tio gånger så mycket som icke-avsiktlig radiatorcertifiering.

Överväg först att använda elektroniska moduler för någon av produktens trådlösa funktioner. Detta gör att du kan klara dig med endast icke-avsiktlig radiatorcertifiering, vilket sparar åtminstone 10 000 USD.

UL (Underwriters Laboratories) / CSA (Canadian Standards Association)

UL- eller CSA-certifiering är nödvändig för alla elektriska produkter som säljs i USA eller Kanada som ansluts till ett eluttag.

Endast batteriprodukter som inte ansluts till ett eluttag kräver inte UL / CSA-certifiering. De flesta större återförsäljare och / eller produktansvarsföretag kräver dock att din produkt är UL- eller CSA-certifierad.

CE (Conformité Européene)

CE-certifiering behövs för de flesta elektroniska produkter som säljs i Europeiska unionen (EU). Det liknar de FCC- och UL-certifieringar som krävs i USA.

RoHS

RoHS-certifiering säkerställer att en produkt är blyfri. RoHS-certifiering krävs för elektriska produkter som säljs i Europeiska unionen (EU) eller delstaten Kalifornien. Eftersom Kaliforniens ekonomi är så betydelsefull är de flesta produkter som säljs i USA RoHS-certifierade.

Litiumbatteri-certifieringar (UL1642, IEC61233 och UN38.3)

Uppladdningsbara litiumjon / polymerbatterier har några allvarliga säkerhetsproblem. Om kortslutning eller överladdning kan de till och med spränga i lågor.

Kommer du ihåg den dubbla återkallelsen på Samsung Galaxy Note 7 på grund av detta problem? Eller berättelserna om olika svävarbrädor som brister i lågor?

På grund av dessa säkerhetsproblem måste uppladdningsbara litiumbatterier vara certifierade. För de flesta produkter rekommenderar jag att jag först använder hylsbatterier som redan har dessa certifieringar. Detta begränsar dock dina val och de flesta litiumbatterier har inte certifierats.

Detta beror främst på det faktum att de flesta hårdvaruföretag väljer att ha ett batteri anpassat för att dra nytta av allt tillgängligt utrymme i en produkt. Av denna anledning bryr sig de flesta batteritillverkare inte om att få sina hyllor-batterier certifierade.

Del 3 - Utveckla höljet

Nu ska vi täcka utvecklingen och prototyperingen av eventuella anpassade plastbitar. För de flesta produkter inkluderar detta åtminstone höljet som håller allt ihop.

Utveckling av specialformade plast- eller metallstycken kräver en 3D-modelleringsexpert, eller bättre än en industridesigner.

Om utseende och ergonomi är avgörande för din produkt, vill du anställa en industridesigner. Till exempel är industridesigners ingenjörer som gör att bärbara enheter som en iPhone ser så coola och snygga ut.

Om utseendet inte är kritiskt för din produkt kan du förmodligen klara dig med att anställa en 3D-modellerare, och de är vanligtvis betydligt billigare än en industridesigner.

Steg 1 - Skapa 3D-modell

Det första steget i att utveckla produktens exteriör är skapandet av en 3D-dator

modell. De två stora mjukvarupaket som används för att skapa 3D-modeller är Solidworks och PTC Creo (tidigare kallad Pro / Engineer).

Men Autodesk erbjuder nu ett molnbaserat 3D-modelleringsverktyg som är helt gratis för studenter, hobbyister och startups. Det heter Fusion 360. Om du vill göra din egen 3D-modellering och inte är bunden till vare sig Solidworks eller PTC Creo, överväga definitivt Fusion 360.

När din industriella eller 3D-modelleringsdesigner har slutfört 3D-modellen kan du sedan göra den till fysiska prototyper. 3D-modellen kan också användas för marknadsföringsändamål, särskilt innan du har funktionella prototyper tillgängliga.

Om du planerar att använda din 3D-modell för marknadsföringsändamål vill du skapa en fotorealistisk version av modellen. Både Solidworks och PTC Creo har fotorealistiska moduler tillgängliga.

Du kan också få en fotorealistisk 3D-animering av din produkt gjort. Tänk på att du kan behöva anställa en separat designer som specialiserat sig på animering och att 3D-modeller ser realistiska ut.

Den största risken när det gäller att utveckla 3D-modellen för ditt hölje är att du får en design som kan prototypas men inte tillverkas i volym.

I slutändan kommer ditt hölje att produceras med en metod som kallas högtryckssprutning (se steg 4 nedan för mer information).

Att utveckla en del för produktion med formsprutning kan vara ganska komplicerad med många regler att följa. Å andra sidan kan nästan vad som helst prototypas via 3D-utskrift.

Så var noga med att bara anställa någon som förstår alla komplexiteten och designkraven för formsprutning.

Steg 2 - Beställ fodralprototyper (eller köp en 3D-skrivare)

Plastprototyper är byggda med antingen en additivprocess (vanligast) eller en subtraktiv process. En tillsatsprocess, som 3D-utskrift, skapar prototypen genom att stapla upp tunna lager plast för att skapa den slutliga produkten.

Additivprocesser är överlägset de vanligaste på grund av deras förmåga att skapa nästan vad du än kan föreställa dig.

En subtraktiv process, som CNC-bearbetning, tar istället ett block av solid produktionsplast och hugger ut slutprodukten.

Fördelen med subtraktiva processer är att du får använda ett plastharts som exakt matchar den slutliga produktionsplast som du använder. Detta är viktigt för vissa produkter, men för de flesta produkter är det inte nödvändigt.

Med tillsatsprocesser används ett speciellt prototypharts, och det kan ha en annan känsla än produktionsplasten. Hartser som används i tillsatsprocesser har förbättrats avsevärt men de matchar fortfarande inte den plast som används vid formsprutning.

Jag nämnde detta redan, men det förtjänar att belysas igen. Varna för att prototypprocesser (additiva och subtraktiva) skiljer sig helt från tekniken som används för produktion (formsprutning). Du måste undvika att skapa prototyper (särskilt med additiv prototyp) som är omöjliga att tillverka.

I början behöver du inte nödvändigtvis få prototypen att följa alla regler för formsprutning, men du måste ha dem i åtanke så att din design lättare kan överföras till formsprutning.

Många företag kan ta din 3D-modell och göra den till en fysisk prototyp. Proto Labs är det företag jag personligen rekommenderar. De erbjuder både additiva och subtraktiva prototyper, liksom formsprutning med låg volym.

Du kan också överväga att köpa din egen 3D-skrivare, speciellt om du tror att du kommer att behöva flera iterationer för att få din produkt rätt. 3D-skrivare kan köpas nu för bara några hundra dollar så att du kan skapa så många prototypversioner som du vill.

Den verkliga fördelen med att ha din egen 3D-skrivare är att den låter dig upprepa din prototyp nästan omedelbart, vilket minskar din tid till marknaden.

Steg 3 - Utvärdera kapslingsprototyperna

Nu är det dags att utvärdera kapslingsprototyperna och ändra 3D-modellen efter behov. Det kommer nästan alltid att kräva flera prototyp-iterationer för att få kapslingsdesignen precis rätt.

Även om 3D-datormodeller tillåter dig att visualisera höljet, jämförs ingenting med att ha en riktig prototyp i handen. Det kommer nästan säkert att vara både funktionella och kosmetiska förändringar du vill göra när du har din första riktiga prototyp. Planera att behöva flera prototypversioner för att få allt rätt.

Att utveckla plasten för din nya produkt är inte nödvändigtvis enkelt eller billigt, särskilt om estetik är avgörande för din produkt. De verkliga komplikationerna och kostnaderna uppstår dock när du övergår från prototypstadiet till full produktion.

Steg 4 - Övergång till formsprutning

Även om elektroniken förmodligen är den mest komplexa och dyra delen av din produkt att utveckla, kommer plasten att vara den dyraste att tillverka. Att ställa in produktion av dina plastdelar med hjälp av formsprutning är extremt dyrt.

De flesta plastprodukter som säljs idag tillverkas med en riktigt gammal tillverkningsteknik som kallas formsprutning. Det är mycket viktigt för dig att ha en förståelse för denna process.

Du börjar med en stålform, som är två bitar av stål som hålls samman med högt tryck. Formen har ett snidat hålrum i form av den önskade produkten. Sedan injiceras het smält plast i formen.

Formsprutningsteknik har en stor fördel - det är ett billigt sätt att göra miljoner av samma plastbitar. Nuvarande sprutgjutningsteknik använder en gigantisk skruv för att tvinga plast in i en form vid högt tryck, en process som uppfanns 1946. Jämfört med 3D-utskrift är formsprutning gammal!

Injektionsformar är extremt effektiva för att göra massor av samma sak till en riktigt låg kostnad per enhet. Men formarna själva är chockerande dyra. En form gjord för att göra miljontals produkter kan nå $ 100 000! Denna höga kostnad beror främst på att plasten injiceras vid så högt tryck, vilket är extremt tufft för en form.

För att motstå dessa förhållanden tillverkas formar med hårda metaller. Ju fler injektioner som krävs, desto hårdare krävs metall och desto högre kostnad.

Till exempel kan du använda aluminiumformar för att göra flera tusen enheter. Aluminium är mjukt så att det bryts ned mycket snabbt. Men eftersom det är mjukare är det också lättare att göra en form, så kostnaden är lägre - bara $ 1-2k för en enkel form.

När den avsedda volymen för formen ökar ökar den erforderliga metallhårdheten och därmed kostnaden. Ledtiden för att producera en form ökar också med hårda metaller som stål. Det tar formtillverkaren mycket längre tid att hugga ut (kallas bearbetning) en stålform än en mjukare aluminium.

Du kan så småningom öka din produktionshastighet genom att använda flera hålformar.

De tillåter dig att producera flera kopior av din del med en enda injektion av plast.

Men hoppa inte in i flera hålformar förrän du har arbetat igenom några ändringar i dina ursprungliga formar. Det är klokt att köra minst flera tusen enheter innan du uppgraderar till flera hålformar.

Slutsats

Denna artikel har gett dig en grundläggande översikt över processen för att utveckla en ny elektronisk hårdvaruprodukt, oavsett din tekniska nivå. Denna process inkluderar att välja den bästa utvecklingsstrategin och utveckla elektroniken och kapslingen för din produkt.

Om författaren

John Teel är president för Predictable Designs, ett företag som hjälper entreprenörer, nystartade företag, tillverkare, uppfinnare och småföretag att ta med sig nya elektroniska produkter på marknaden. John var tidigare senior designingenjör för Texas Instruments där han skapade elektroniska mönster som nu används i miljontals produkter (inklusive några från Apple). Han är också en framgångsrik entreprenör som utvecklade sin egen produkt, lät den tillverkas i Asien och sålde på hundratals butiker i flera länder. Ladda ner hans gratis fuskark: 15 steg för att utveckla din nya elektroniska produkt.