Galīgais ceļvedis - kā izstrādāt jaunu elektroniskās aparatūras produktu

Tātad jūs vēlaties izstrādāt jaunu elektroniskās aparatūras produktu? Ļaujiet man sākt ar labām ziņām - tas ir iespējams. Jūs varat izstrādāt aparatūras produktu neatkarīgi no tehniskā līmeņa, un jums nav obligāti jābūt inženierim, lai gūtu panākumus (lai gan tas noteikti palīdz).

Neatkarīgi no tā, vai esat uzņēmējs, iesācējs , veidotājs, izgudrotājs vai mazs uzņēmums, šī rokasgrāmata palīdzēs jums izprast jauno produktu izstrādes procesu.

Es taču nemelošu jums. Tas ir neticami garš, grūts ceļš, lai palaistu jaunu aparatūras produktu. Lai gan aparatūra ir zināms par to, ka grūti, tas ir arī vieglāk nekā jebkad privātpersonām un mazajiem komandām attīstīt jaunus aparatūras produktiem.

Tomēr, ja jūs meklējat vienkāršu, ātru veidu, kā nopelnīt naudu, iesaku pārtraukt lasīšanu tūlīt, jo jauna aparatūras produkta laišana tirgū nebūt nav viegla vai ātra.

Šajā ceļvedī es vispirms apspriedīšu produktu izstrādes stratēģijas gan tehniskajiem veidotājiem, gan netehniskajiem uzņēmējiem, kuri vēlas izveidot jaunu elektroniskās aparatūras produktu. Tad mēs pāriesim pie elektronikas izstrādes, kam sekos plastmasas korpusa izstrāde.

1. daļa - Produktu attīstības stratēģijas

Būtībā uzņēmējiem un jaunajiem uzņēmumiem ir piecas iespējas izstrādāt jaunu aparatūras produktu. Tomēr daudzkārt labākā vispārējā stratēģija ir šo piecu attīstības stratēģiju kombinācija.

1) Izstrādājiet produktu pats

Šī pati par sevi reti ir dzīvotspējīga stratēģija. Tikai nedaudziem cilvēkiem ir visas prasmes, kas nepieciešamas, lai pilnībā izstrādātu tirgū gatavu elektronisko produktu.

Pat ja jūs esat inženieris, vai esat elektronikas dizaina, programmēšanas, 3D modelēšanas, iesmidzināšanas un ražošanas eksperts? Visticamāk ne. Arī lielāko daļu šo specialitāšu veido daudzi apakšspecialitātes.

Tas nozīmē, ka, ja jums ir nepieciešamās prasmes, jo tālāk jūs pats izstrādājat savu produktu, jo vairāk ietaupīsiet naudu un ilgtermiņā jums būs labāk.

Piemēram, pirms apmēram 6 gadiem es laidu tirgū savu aparatūras produktu. Produkts bija sarežģītāks mehāniski nekā tas bija elektriski. Pēc apmācības esmu elektronikas inženieris, nevis mehāniķis, tāpēc sākotnēji algoju pāris ārštata mehāniķus.

Tomēr mani ātri sarūgtināja tas, cik lēni lietas virzījās uz priekšu. Galu galā es gandrīz katru nomoda stundu domāju par savu produktu! Es biju apsēsts ar to, ka mans produkts tiek izstrādāts un pēc iespējas ātrāk pieejams tirgū. Bet manis nolīgtie inženieri žonglēja ar daudziem citiem projektiem un nepiešķīra manam projektam uzmanību, kuru es uzskatīju par pelnītu.

Tāpēc es nolēmu iemācīties visu nepieciešamo, lai pats veiktu mehānisko dizainu. Neviens nebija vairāk motivēts kā es, lai mans produkts tiktu izstrādāts un tirgū. Galu galā man izdevās pabeigt mehānisko konstrukciju daudz ātrāk (un par daudz mazāk naudas).

Stāsta morāle ir darīt tik daudz attīstības, cik vien jūsu prasmes atļauj, bet arī nenonāciet to pārāk tālu. Ja jūsu apakšeksperta prasmes liek jums izstrādāt mazāk nekā optimālu produktu, tā ir liela kļūda. Arī jebkuras jaunas prasmes, kas jums jāapgūst, prasīs laiku, un tas galu galā var pagarināt laiku, kas laists tirgū. Vienmēr piesaistiet ekspertus, lai aizpildītu visas nepilnības jūsu kompetencē.

Dažas no manām iecienītākajām vietnēm, lai uzzinātu par elektronikas attīstību, ir Hackster.io, Build Electronic Circuits, Bald Engineer, Adafruit, Sparkfun, Make Magazine un All About Circuits. Noteikti pārbaudiet YouTube kanālu ar nosaukumu AddOhms, kurā ir daži izcili ievadvideo elektronikas apguvei.

2) Piesaistiet tehnisko līdzdibinātāju (-us)

Ja esat netehniskais dibinātājs, tad noteikti būtu prātīgi piesaistīt tehnisko līdzdibinātāju. Vienam no jūsu starta komandas dibinātājiem ir vismaz pietiekami jāsaprot produkta izstrāde, lai pārvaldītu procesu.

Ja jūs plānojat meklēt finansējumu no profesionāliem investoriem, jums noteikti ir nepieciešama dibinātāju komanda. Profesionālie starta investori zina, ka dibinātāju komandai ir daudz lielāka iespēja gūt panākumus nekā solo dibinātājiem.

Ideāla līdzdibinātāju komanda lielākajai daļai aparatūras iesācēju ir aparatūras inženieris, programmētājs un tirgotājs.

Līdzdibinātāju piesaiste var šķist ideāls risinājums jūsu problēmām, taču ir arī daži nopietni trūkumi. Pirmkārt, līdzdibinātāju atrašana ir sarežģīta, un, iespējams, tas prasīs milzīgu laiku. Tas ir vērtīgs laiks, kas netiek tērēts produkta izstrādei.

Līdzdibinātāju atrašana nav tas, kas jums jāsteidzas, un jums ir jāvelta laiks, lai atrastu pareizo spēli. Viņiem ne tikai jāizsaka komplimenti par jūsu prasmēm, bet arī jums tie patiešām jāpatīk personīgi. Jūs būtībā gatavojaties precēties ar viņiem vismaz dažus gadus, tāpēc pārliecinieties, ka labi satiekaties.

Galvenais līdzdibinātāju piesaistīšanas trūkums ir tas, ka tie samazina jūsu pašu kapitālu uzņēmumā. Visiem uzņēmuma dibinātājiem patiešām vajadzētu būt vienādam kapitālam uzņēmumā. Tātad, ja jūs šobrīd dodaties solo, esiet gatavs dot jebkuru sava uzņēmuma līdzdibinātāju pusi.

3) Ārpakalpojumus ārštata inženieriem

Viens no labākajiem veidiem, kā aizpildīt nepilnības komandu tehniskajās spējās, ir ārpakalpojumi ārštata inženieriem.

Vienkārši paturiet prātā, ka lielākajai daļai produktu būs nepieciešami vairāki dažādu specialitāšu inženieri, tāpēc jums būs pašiem jāpārvalda dažādi inženieri. Galu galā kādam no dibināšanas komandas būs jākalpo par projekta vadītāju.

Pārliecinieties, ka atrodat elektroinženieri, kuram ir pieredze, izstrādājot jūsu izstrādājumam nepieciešamo elektronikas veidu. Elektrotehnika ir milzīga studiju joma, un daudziem inženieriem trūkst pieredzes par ķēžu dizainu.

3D dizainerim pārliecinieties, ka atrodat kādu, kam ir pieredze injekcijas formēšanas tehnoloģijā, pretējā gadījumā jūs, iespējams, nonākat pie produkta, kuru var prototipēt, bet nevar ražot masveidā.

4) Ārējus izmantot attīstības firmai

Vispazīstamākās produktu dizaina firmas, piemēram, Frog, IDEO, Fuse Project utt., Var radīt fantastiskus izstrādājumu dizainus, taču tie ir nenormāli dārgi.

Startup uzņēmumiem par katru cenu vajadzētu izvairīties no dārgām dizaina firmām. Labākās dizaina firmas var iekasēt USD 500 000, lai pilnībā izstrādātu savu jauno produktu. Pat ja jūs varat atļauties nolīgt dārgu produktu izstrādes firmu, nedariet to. Ne tikai jūs, iespējams, nekad neatgūsiet šo naudu, bet arī nevēlaties kļūdīties, dibinot aparatūras startēšanu, kas nav ļoti iesaistīts faktiskajā produkta izstrādē.

5) Partneris ar ražotāju

Viena no iespējām, ko meklēt, ir sadarbība ar ārzemju ražotāju, kas jau ražo produktus, kas ir līdzīgi jūsu produktam.

Lielajiem ražotājiem būs savi inženierijas un attīstības departamenti, kas strādās pie saviem produktiem. Ja jūs atradīsit ražotāju, kas jau ražo kaut ko līdzīgu jūsu pašu produktam, iespējams, viņš varēs izdarīt visu jūsu vietā - attīstību, inženieriju, prototipu veidošanu, veidņu ražošanu un ražošanu.

Šī stratēģija var samazināt sākotnējās izstrādes izmaksas. Ražotāji tomēr amortizēs šīs izmaksas, tas nozīmē, ka pirmajām ražošanas reizēm jāpieskaita papildu izmaksas par katru produktu. Tas būtībā darbojas kā bezprocentu aizdevums, ļaujot lēnām atmaksāt ražotājam savas attīstības izmaksas.

Izklausās lieliski un viegli, tad kāds ir loms? Galvenais risks, kas jāņem vērā, izmantojot šo stratēģiju, ir tas, ka visu, kas saistīts ar jūsu produktu, jūs ievietojat vienā uzņēmumā.

Viņi noteikti vēlēsies ekskluzīvu ražošanas līgumu, vismaz līdz brīdim, kad tiks atgūtas viņu izmaksas. Tas nozīmē, ka, palielinoties ražošanas apjomam, jūs nevarat pāriet uz lētāku ražošanas iespēju.

Jābrīdina arī tas, ka daudzi ražotāji var vēlēties daļu vai visas intelektuālās tiesības uz jūsu produktu.

2. daļa - attīstīt elektroniku

Jūsu produkta elektronikas izstrādi var sadalīt septiņos posmos: sākotnējs ražošanas dizains, shematiska shēma, PCB izkārtojums, galīgais BOM, prototips, tests un programma un visbeidzot sertifikācija.

1. solis - izveidojiet provizorisku ražošanas projektu

Izstrādājot jaunu elektroniskās aparatūras produktu, vispirms jāsāk ar sākotnēju ražošanas plānu . To nedrīkst jaukt ar Proof-of-Concept (POC) prototipu.

POC prototips parasti tiek veidots, izmantojot tādu izstrādes komplektu kā Arduino. Dažreiz tie var būt noderīgi, lai pierādītu, ka jūsu produkta koncepcija atrisina vēlamo problēmu. Bet POC prototips nebūt nav ražošanas dizains. Reti jūs varat doties uz tirgu ar jūsu produktā iestrādātu Arduino.

Iepriekšējs ražošana dizains ir vērsta uz sava produkta ražošanas sastāvdaļas, izmaksas, peļņas normu, veiktspēju, funkcijas, attīstības iespēju un ražotspēju.

Varat izmantot provizorisku ražošanas plānu, lai izveidotu aprēķinus par visām jūsu produktam nepieciešamajām izmaksām. Ir svarīgi precīzi zināt produkta izstrādes, prototipa veidošanas, programmēšanas, sertificēšanas, mērogošanas un izgatavošanas izmaksas.

Sākotnējais ražošanas plāns atbildēs uz šādiem būtiskiem jautājumiem. Vai manu produktu ir iespējams attīstīt? Vai es varu atļauties attīstīt šo produktu? Cik ilgi man vajadzēs izstrādāt savu produktu? Vai es varu masveidā ražot produktu? Vai es varu to pārdot ar peļņu?

Daudzi uzņēmēji pieļauj kļūdu, izlaižot sākotnējo ražošanas projektēšanas darbību, un tā vietā pāriet tieši uz shēmas shēmas izstrādi. To darot, jūs galu galā varat atklāt, ka esat iztērējis visas šīs pūles un grūti nopelnīto naudu produktam, kuru nevar atļauties lēti izstrādāt, ražot vai pats galvenais - pārdot ar peļņu.

1. solis - sistēmas bloķēšanas diagramma

Veidojot sākotnējo ražošanas projektu, jums jāsāk, nosakot sistēmas līmeņa blokshēmu. Šī diagramma norāda katru elektronisko funkciju un to, kā visas funkcionālās sastāvdaļas savstarpēji savienojas.

Lielākajai daļai produktu ir nepieciešams mikrokontrolleris vai mikroprocesors ar dažādiem komponentiem (displejiem, sensoriem, atmiņu utt.), Kas mijiedarbojas ar mikrokontrolleru, izmantojot dažādas sērijas porti.

Izveidojot sistēmas blokshēmu, jūs varat viegli identificēt nepieciešamo seriālo portu veidu un skaitu. Šis ir būtisks pirmais solis, lai izvēlētos savam produktam pareizo mikrokontrolleru.

1.B solis - ražošanas sastāvdaļu izvēle

Pēc tam jums jāizvēlas dažādi ražošanas komponenti: mikroshēmas, sensori, displeji un savienotāji, pamatojoties uz vēlamajām funkcijām un produkta mērķa mazumtirdzniecības cenu. Tas ļaus jums izveidot provizorisku materiālu sarakstu (BOM).

ASV populārākie elektronisko komponentu piegādātāji ir Newark, Digikey, Arrow, Mouser un Future. Lielāko daļu elektronisko komponentu var iegādāties vienā (prototipiem un sākotnējai testēšanai) vai līdz tūkstošiem (maza apjoma ražošanai).

Sasniedzot lielāku ražošanas apjomu, jūs ietaupīsiet naudu, iegādājoties dažus komponentus tieši no ražotāja.

1.C solis - aprēķiniet ražošanas izmaksas

Tagad jums vajadzētu novērtēt produkta ražošanas izmaksas (vai pārdoto preču izmaksas - COGS). Ir ļoti svarīgi pēc iespējas ātrāk zināt, cik maksās jūsu produkta ražošana.

Jums jāzina sava produkta ražošanas vienības izmaksas, lai noteiktu labāko pārdošanas cenu, krājumu izmaksas un pats svarīgākais, cik lielu peļņu varat gūt.

Jūsu izvēlētajiem ražošanas komponentiem, protams, būs liela ietekme uz ražošanas izmaksām.

Bet, lai iegūtu precīzu ražošanas izmaksu aprēķinu, jums jāiekļauj arī PCB montāžas, gala produkta montāžas, produktu testēšanas, mazumtirdzniecības iepakojuma, lūžņu likmes, atdeves, loģistikas, pienākumu un noliktavas izmaksas.

2. solis - noformējiet shēmas shēmu

Tagad ir pienācis laiks izstrādāt shematisko shēmu, pamatojoties uz sistēmas bloku diagrammu, kuru izveidojāt 1. solī.

Shematiskā diagramma parāda, kā visi komponenti, sākot no mikroshēmām līdz rezistoriem, savienojas kopā. Lai gan sistēmas blokshēma galvenokārt ir vērsta uz augstāka līmeņa produkta funkcionalitāti, shematiskā shēma ir par mazajām detaļām.

Kaut kas tik vienkāršs kā nepareizi numurēta piespraude komponentam shēmā, var izraisīt pilnīgu funkcionalitātes trūkumu.

Vairumā gadījumu katram sistēmas bloku diagrammas blokam būs nepieciešama atsevišķa apakšshēma. Pēc tam šīs dažādās apakšshēmas tiks savienotas kopā, veidojot pilnu shematisku shēmu.

Lai izveidotu shematisko shēmu un palīdzētu nodrošināt, ka tajā nav kļūdu, tiek izmantota īpaša elektronikas projektēšanas programmatūra. Es iesaku izmantot paketi ar nosaukumu DipTrace, kas ir pieejama, jaudīga un viegli lietojama.

3. solis - Noformējiet iespiedshēmas plates (PCB)

Kad shēma ir izveidota, jūs tagad noformēsit iespiedshēmas plates (PCB). PCB ir fiziska tāfele, kas satur un savieno visus elektroniskos komponentus.

Sistēmas blokshēmas un shēmas shēmas izstrāde galvenokārt ir bijusi konceptuāla. PCB dizains tomēr ir ļoti reāla pasaule.

PCB ir veidots tajā pašā programmatūrā, kas izveidoja shematisko shēmu. Programmatūrai būs dažādi verifikācijas rīki, lai nodrošinātu, ka PCB izkārtojums atbilst izmantotā PCB procesa projektēšanas noteikumiem un ka PCB atbilst shēmai.

Kopumā, jo mazāks ir produkts un jo ciešāk komponenti tiek iepakoti kopā, jo ilgāk būs nepieciešams izveidot PCB izkārtojumu. Ja jūsu produkts novirza lielu enerģijas daudzumu vai piedāvā bezvadu savienojamību, PCB izkārtojums ir vēl kritiskāks un laikietilpīgāks.

Lielākajai daļai PCB konstrukciju vissvarīgākās daļas ir strāvas maršrutēšana, ātrgaitas signāli (kristāla pulksteņi, adreses / datu līnijas utt.) Un visas bezvadu shēmas.

4. solis - izveidojiet galīgo materiālu sarakstu (BOM)

Lai gan sākotnējā ražošanas projekta ietvaros jums jau bija jāizveido provizorisks BOM, tagad ir pienācis laiks veikt pilnu ražošanas BOM.

Galvenā atšķirība starp abiem ir neskaitāmi lēti komponenti, piemēram, rezistori un kondensatori. Šie komponenti parasti maksā tikai santīmu vai divus, tāpēc sākotnējā BOM tos atsevišķi neuzskaita.

Bet, lai faktiski ražotu PCB, jums ir nepieciešams pilnīgs BOM ar visiem uzskaitītajiem komponentiem. Šo BOM parasti automātiski izveido shematiska projektēšanas programmatūra. BOM uzskaita detaļu numurus, daudzumus un visas sastāvdaļu specifikācijas.

5. solis - pasūtiet PCB prototipus

Elektronisko prototipu izveide ir divpakāpju process. Pirmais solis ražo tukšās, iespiedshēmas plates. Jūsu shēmas projektēšanas programmatūra ļaus jums izdot PCB izkārtojumu formātā, ko sauc par Gerber, ar vienu failu katram PCB slānim.

Šos Gerber failus var nosūtīt uz prototipu veikalu nelieliem apjomiem. Tos pašus failus var piegādāt arī lielākam ražotājam liela apjoma ražošanai.

Otrais solis ir visu elektronisko komponentu pielodēšana uz tāfeles. No savas projektēšanas programmatūras varēsiet izvilkt failu, kurā norādītas katra uz tāfeles ievietotā komponenta precīzas koordinātas. Tas ļauj montāžas ceham pilnībā automatizēt katra jūsu PCB komponenta lodēšanu.

Vislētākais variants būs ražot jūsu PCB prototipus Ķīnā. Lai gan parasti vislabāk ir, ja prototipus varat veikt tuvāk mājām, lai samazinātu piegādes aizkavēšanos, daudziem uzņēmējiem svarīgāk ir samazināt izmaksas.

Lai ražotu jūsu prototipa plāksnes Ķīnā, es ļoti iesaku Seeed Studio. Tie piedāvā fantastiskas cenas daudzumiem no 5 līdz 8000 dēļiem. Viņi piedāvā arī 3D drukāšanas pakalpojumus, padarot tos par vienas pieturas aģentūru. Citi Ķīnas PCB prototipu ražotāji ar labu reputāciju ir Gold Phoenix PCB un Bittele Electronics.

ASV es iesaku Sunstone Circuits, Screaming Circuits un San Francisco Circuits, kuras esmu daudz izmantojis, lai prototipētu savus dizainus. Lai iegūtu samontētus dēļus, nepieciešamas 1-2 nedēļas, ja vien jūs nemaksājat par skriešanās pakalpojumu, kuru es reti iesaku.

6. solis - Novērtējiet, programmējiet, atkļūdojiet un atkārtojiet

Tagad ir pienācis laiks novērtēt elektronikas prototipu. Paturiet prātā, ka jūsu pirmais prototips reti darbosies nevainojami. Pirms noformējuma pabeigšanas jūs, visticamāk, iziesit vairākas atkārtojumus. Tas ir, kad jūs identificēsiet, atkļūdosiet un novērsīsit visas problēmas ar savu prototipu.

Tas var būt grūti prognozējams posms gan izmaksu, gan laika ziņā. Visas atrastās kļūdas, protams, ir negaidītas, tāpēc ir vajadzīgs laiks, lai noskaidrotu kļūdas avotu un to, kā to labāk novērst.

Novērtēšana un testēšana parasti tiek veikta paralēli mikrokontrollera programmēšanai. Pirms sākat programmēt, lai gan vēlaties vismaz veikt dažas pamata pārbaudes, lai pārliecinātos, ka dēlim nav lielu problēmu.

Gandrīz visos mūsdienu elektroniskajos produktos ietilpst mikroshēma, ko sauc par mikrokontrolleru bloku (MCU), kas darbojas kā produkta “smadzenes”. Mikrokontrolleris ir ļoti līdzīgs mikroprocesoram, kas atrodams datorā vai viedtālrunī.

Mikroprocesors izceļas ar lielu datu apjoma ātru pārvietošanu, savukārt mikrokontrolleris - ar tādu ierīču kā slēdži, sensori, displeji, motori utt. Saskarni un vadību. Mikrokontrolleris ir diezgan vienkāršots mikroprocesors.

Lai veiktu vēlamo funkcionalitāti, ir jāprogrammē mikrokontrolleris.

Mikrokontrolleri gandrīz vienmēr tiek ieprogrammēti parasti lietotajā datorvalodā, ko sauc par “C”. Programma, ko sauc par programmaparatūru, tiek saglabāta pastāvīgā, bet pārprogrammējamā atmiņā, kas parasti ir mikrokontrollera mikroshēmas iekšējā daļa.

7. solis - sertificējiet savu produktu

Visiem pārdotajiem elektroniskajiem izstrādājumiem ir jābūt dažāda veida sertifikātiem. Nepieciešamie sertifikāti atšķiras atkarībā no tā, kurā valstī produkts tiks pārdots. Mēs aplūkosim ASV, Kanādā un Eiropas Savienībā nepieciešamos sertifikātus.

FCC (Federālā sakaru komisija)

FCC sertifikāts ir nepieciešams visiem elektroniskajiem izstrādājumiem, ko pārdod Amerikas Savienotajās Valstīs. Visi elektroniskie izstrādājumi izstaro zināmu daudzumu elektromagnētiskā starojuma (ti, radioviļņus), tāpēc FCC vēlas pārliecināties, ka produkti netraucē bezvadu sakarus.

Ir divas FCC sertifikācijas kategorijas. Kāda veida produkts ir nepieciešams, ir atkarīgs no tā, vai jūsu produktā ir tādas bezvadu sakaru iespējas kā Bluetooth, WiFi, ZigBee vai citi bezvadu protokoli.

FCC produktus ar bezvadu sakaru funkcionalitāti klasificē kā tīšus radiatorus . Produkti, kas tīši neizstaro radioviļņus, tiek klasificēti kā netīši radiatori . Apzināta radiatoru sertifikācija jums izmaksās aptuveni 10 reizes dārgāk nekā netīša radiatoru sertifikācija.

Apsveriet iespēju sākotnēji izmantot elektroniskos moduļus jebkurai sava produkta bezvadu funkcijai. Tas ļauj jums iztikt tikai ar tīšu radiatoru sertifikāciju, kas ietaupīs vismaz 10 000 ASV dolāru.

UL (Underwriters Laboratories) / CSA (Kanādas standartu asociācija)

UL vai CSA sertifikāts ir nepieciešams visiem Amerikas Savienotajās Valstīs vai Kanādā tirgotajiem elektriskajiem izstrādājumiem, kas tiek pievienoti maiņstrāvas kontaktligzdai.

Tikai akumulatoriem paredzētiem izstrādājumiem, kas netiek pievienoti maiņstrāvas kontaktligzdai, nav nepieciešama UL / CSA sertifikācija. Tomēr lielākā daļa lielāko mazumtirgotāju un / vai produktu atbildības apdrošināšanas sabiedrību pieprasīs, lai jūsu produktam būtu UL vai CSA sertifikāts.

CE (Conformité Européene)

CE sertifikāts ir nepieciešams lielākajai daļai elektronisko izstrādājumu, ko pārdod Eiropas Savienībā (ES). Tas ir līdzīgs FCC un UL sertifikātiem, kas nepieciešami Amerikas Savienotajās Valstīs.

RoHS

RoHS sertifikāts nodrošina, ka produktā nav svina. RoHS sertifikāts ir nepieciešams elektriskajiem izstrādājumiem, kurus pārdod Eiropas Savienībā (ES) vai Kalifornijas štatā. Tā kā Kalifornijas ekonomika ir tik nozīmīga, lielākā daļa ASV pārdoto produktu ir RoHS sertificēti.

Litija akumulatoru sertifikāti (UL1642, IEC61233 un UN38.3)

Uzlādējamām litija jonu / polimēru baterijām ir nopietnas bažas par drošību. Ja tie ir īssavienoti vai pārāk uzlādēti, tie pat var uzliesmot liesmās.

Vai atceraties dubulto atsaukšanu Samsung Galaxy Note 7 šīs problēmas dēļ? Vai arī stāsti par dažādiem lidaparātiem, kas uzliesmo?

Šo drošības apsvērumu dēļ uzlādējamām litija baterijām jābūt sertificētām. Lielākajai daļai produktu iesaku sākotnēji izmantot akumulatorus, kas jau ir gatavi un kuriem jau ir šie sertifikāti. Tomēr tas ierobežos jūsu izvēli, un lielākā daļa litija bateriju nav sertificētas.

Tas galvenokārt ir saistīts ar faktu, ka lielākā daļa aparatūras uzņēmumu izvēlas pielāgotu akumulatoru, lai izmantotu visas produktā pieejamās vietas priekšrocības. Šī iemesla dēļ lielākā daļa akumulatoru ražotāju neuztraucas ar to, ka tiek iegūti sertificēti akumulatori.

3. daļa - izstrādājiet korpusu

Tagad mēs aplūkosim jebkuru pielāgotu plastmasas gabalu izstrādi un prototipēšanu. Lielākajai daļai produktu tas ietver vismaz korpusu, kas visu satur kopā.

Pielāgotu formas plastmasas vai metāla izstrādājumu izstrādei būs nepieciešams 3D modelēšanas eksperts vai vēl labāk rūpniecisks dizainers.

Ja jūsu produktam izskats un ergonomika ir izšķiroša, jūs vēlaties nolīgt rūpniecisko dizaineru. Piemēram, industriālie dizaineri ir inženieri, kas pārnēsājamām ierīcēm, piemēram, iPhone, izskatās tik forši un gludi.

Ja izskats jūsu izstrādājumam nav kritisks, jūs, iespējams, varat iztikt, algojot 3D modelētāju, un tie parasti ir ievērojami lētāki nekā rūpnieciskais dizainers.

1. solis - izveidojiet 3D modeli

Pirmais produkta ārpuses izstrādes solis ir 3D datora izveide

modeli. Divas lielās programmatūras paketes, ko izmanto 3D modeļu veidošanai, ir Solidworks un PTC Creo (agrāk sauktas par Pro / Engineer).

Tomēr tagad Autodesk piedāvā uz mākoņiem balstītu 3D modelēšanas rīku, kas ir pilnīgi bezmaksas studentiem, vaļaspriekiem un jaunajiem uzņēmumiem. To sauc par Fusion 360. Ja vēlaties veikt savu 3D modelēšanu un neesat saistīts ne ar Solidworks, ne ar PTC Creo, noteikti apsveriet Fusion 360.

Kad jūsu rūpnieciskās vai 3D modelēšanas dizainers ir pabeidzis 3D modeli, varat to pārveidot par fiziskiem prototipiem. 3D modeli var izmantot arī mārketinga mērķiem, īpaši pirms jums ir pieejami funkcionālie prototipi.

Ja plānojat izmantot savu 3D modeli mārketinga mērķiem, vēlaties izveidot modeļa reālistisku foto versiju. Gan Solidworks, gan PTC Creo ir pieejami foto reālistiski moduļi.

Jūs varat arī iegūt foto reālistisku, 3D produkta animāciju. Paturiet prātā, ka jums, iespējams, būs jāpieņem atsevišķs dizainers, kas specializējas animācijā un padara 3D modeļus reālistiskus.

Vislielākais risks, izstrādājot korpusa 3D modeli, ir tāds, ka jūs iegūstat dizainu, kuru var prototipēt, bet neražot pēc apjoma.

Galu galā jūsu korpuss tiks ražots ar metodi, ko sauc par augstspiediena iesmidzināšanu (lai iegūtu sīkāku informāciju, skatiet 4. soli zemāk).

Daļas izstrāde ražošanai, izmantojot iesmidzināšanu, var būt diezgan sarežģīta, ievērojot daudzus noteikumus. No otras puses, gandrīz visu var prototipēt, izmantojot 3D drukāšanu.

Tāpēc noteikti nolīgt tikai tādu, kas pilnībā izprot visas iesmidzināšanas sarežģītības un dizaina prasības.

2. solis - Pasūtiet korpusa prototipus (vai iegādājieties 3D printeri)

Plastmasas prototipi tiek veidoti, izmantojot vai nu piedevu procesu (visbiežāk sastopamo), vai arī atņemšanas procesu. Piedevas process, piemēram, 3D druka, rada prototipu, sakraujot plānus plastmasas slāņus, lai izveidotu galaproduktu.

Piedevu procesi neapšaubāmi ir visizplatītākie, jo tie spēj radīt gandrīz visu, ko vien varat iedomāties.

Subtraktīvs process, piemēram, CNC apstrāde, tā vietā ņem cietas ražošanas plastmasas bloku un izgriež galaproduktu.

Subtraktīvo procesu priekšrocība ir tā, ka jums jāizmanto plastmasas sveķi, kas precīzi atbilst gala ražošanas plastmasai, kuru izmantosit. Dažiem produktiem tas ir svarīgi, taču lielākajai daļai produktu tas nav būtiski.

Izmantojot piedevu procesus, tiek izmantoti īpaši prototipēšanas sveķi, un tiem var būt atšķirīga izjūta nekā ražošanas plastmasai. Sveķi, kas izmantoti piedevu procesos, ir ievērojami uzlabojušies, taču tie joprojām neatbilst ražošanas plastmasai, ko izmanto iesmidzināšanā.

Es to jau pieminēju, bet tas ir pelnījis, lai to atkal izceltu. Jābrīdina, ka prototipu veidošanas procesi (piedevu un atņemšanas procesi) ir pilnīgi atšķirīgi no ražošanā izmantotās tehnoloģijas (iesmidzināšana). Jums jāizvairās no tādu prototipu izveidošanas (īpaši ar papildinājumu prototipiem), kurus nav iespējams izgatavot.

Sākumā prototipam nav obligāti jāievēro visi iesmidzināšanas veidņu noteikumi, taču tie jāpatur prātā, lai jūsu dizainu varētu vieglāk pāriet uz iesmidzināšanu.

Daudzi uzņēmumi var ņemt jūsu 3D modeli un pārvērst to par fizisku prototipu. Proto Labs ir uzņēmums, kuru es personīgi iesaku. Tie piedāvā gan piedevu, gan atņemšanas prototipus, kā arī maza apjoma iesmidzināšanu.

Varat arī apsvērt iespēju iegādāties savu 3D printeri, it īpaši, ja domājat, ka, lai jūsu produkts būtu piemērots, jums būs nepieciešami vairāki atkārtojumi. 3D printerus tagad var iegādāties tikai par dažiem simtiem dolāru, ļaujot izveidot pēc iespējas vairāk prototipa versiju.

Patiesa sava 3D printera priekšrocība ir tā, ka tas ļauj gandrīz nekavējoties atkārtot prototipu, tādējādi samazinot jūsu laiku līdz tirgum.

3. solis - Novērtējiet korpusa prototipus

Tagad ir pienācis laiks novērtēt korpusa prototipus un pēc vajadzības mainīt 3D modeli. Gandrīz vienmēr būs nepieciešami vairāki prototipa atkārtojumi, lai korpusa dizains būtu piemērots.

Lai gan 3D datoru modeļi ļauj vizualizēt korpusu, nekas nav salīdzināms ar reāla prototipa turēšanu rokā. Gandrīz noteikti būs gan funkcionālas, gan kosmētiskas izmaiņas, kuras vēlaties veikt, tiklīdz būs jūsu pirmais īstais prototips. Plānojiet, ka būs nepieciešamas vairākas prototipa versijas, lai viss būtu kārtībā.

Plastmasas izstrāde jaunajam produktam ne vienmēr ir vienkārša vai lēta, it īpaši, ja estētika ir izšķiroša jūsu produktam. Tomēr reālās komplikācijas un izmaksas rodas, pārejot no prototipa uz pilnīgu ražošanu.

4. solis - pāreja uz iesmidzināšanu

Lai gan elektronika, iespējams, ir vissarežģītākā un dārgākā jūsu izstrādājuma daļa, ko attīstīt, plastmasa būs visdārgākā. Plastmasas detaļu ražošanas iestatīšana, izmantojot iesmidzināšanu, ir ārkārtīgi dārga.

Lielākā daļa šodien pārdoto plastmasas izstrādājumu ir izgatavoti, izmantojot patiešām vecu ražošanas tehniku, ko sauc par iesmidzināšanu. Jums ir ļoti svarīgi izprast šo procesu.

Jūs sākat ar tērauda veidni, kas ir divi tērauda gabali, kas tiek turēti kopā, izmantojot augstu spiedienu. Veidnei ir cirsts dobums vēlamā izstrādājuma formā. Tad veidnē tiek ievadīta karsta kausēta plastmasa.

Iesmidzināšanas tehnoloģijai ir viena liela priekšrocība - tas ir lēts veids, kā izgatavot miljoniem tādu pašu plastmasas gabalu. Pašreizējā iesmidzināšanas tehnoloģija izmanto milzu skrūvi, lai plastmasu ar lielu spiedienu iespiestu veidnē. Šis process tika izgudrots 1946. gadā. Salīdzinot ar 3D drukāšanu, iesmidzināšana ir sena!

Iesmidzināšanas veidnes ir ļoti efektīvas, lai izgatavotu daudz viena un tā paša izstrādājuma par patiešām zemām vienas vienības izmaksām. Bet pašas veidnes ir šokējoši dārgas. Veidne, kas paredzēta miljoniem produktu, var sasniegt 100 000 USD! Šīs augstās izmaksas galvenokārt ir saistītas ar to, ka plastmasu injicē tik lielā spiedienā, kas ir ārkārtīgi izturīgs pret veidni.

Lai izturētu šos apstākļus, veidnes tiek izgatavotas, izmantojot cietos metālus. Jo vairāk nepieciešamo injekciju, jo grūtāk nepieciešams metāls, un jo lielākas izmaksas.

Piemēram, jūs varat izmantot alumīnija veidnes vairāku tūkstošu vienību izgatavošanai. Alumīnijs ir mīksts, tāpēc tas ļoti ātri noārdās. Tomēr, tā kā tas ir mīkstāks, to ir arī vieglāk pagatavot veidnē, tāpēc izmaksas ir zemākas - par vienkāršu veidni tikai 1-2 000 USD.

Palielinoties paredzētajam veidņu tilpumam, palielinās nepieciešamā metāla cietība un līdz ar to arī izmaksas. Pelējuma izgatavošanas laiks palielinās arī ar cietajiem metāliem, piemēram, tēraudu. Veidnes izgatavotājam tērauda veidnes izgriešanai (tā sauktajai apstrādei) ir vajadzīgs daudz ilgāks laiks nekā mīkstāka alumīnija veidnei.

Jūs galu galā varat palielināt ražošanas ātrumu, izmantojot vairākas dobuma veidnes.

Tie ļauj ar vienu plastmasas injekciju izgatavot vairākas jūsu daļas kopijas.

Bet neleciet vairākās dobuma veidnēs, kamēr neesat pārstrādājis visas sākotnējo veidņu modifikācijas. Pirms jaunināšanas uz vairākām dobumu veidnēm ir prātīgi palaist vismaz vairākus tūkstošus vienību.

Secinājums

Šis raksts ir sniedzis pamata pārskatu par jauna elektroniskās aparatūras izstrādes procesu neatkarīgi no jūsu tehniskā līmeņa. Šis process ietver vislabākās attīstības stratēģijas izvēli un elektronikas un korpusa izstrādi savam produktam.

par autoru

Džons Teels ir uzņēmuma Predictable Designs prezidents, kas palīdz uzņēmējiem, jaunajiem uzņēmumiem, veidotājiem, izgudrotājiem un mazajiem uzņēmumiem laist tirgū jaunus elektroniskos produktus. Džons agrāk bija vecākais dizaina inženieris Texas Instruments, kur viņš radīja elektroniskos dizainus, kurus tagad izmanto miljoniem produktu (ieskaitot dažus no Apple). Viņš ir arī veiksmīgs uzņēmējs, kurš izstrādāja pats savu produktu, lika to ražot Āzijā un pārdeva simtiem mazumtirdzniecības vietu vairākās valstīs. Lejupielādējiet viņa bezmaksas apkrāptu lapu: 15 soļi, lai izstrādātu savu jauno elektronisko produktu.