- Část 1 - Strategie vývoje produktů
- 1) Vyvíjejte produkt sami
- 2) Přineste technického spoluzakladatele
- 3) Zadávat zakázky nezávislým technikům
- 4) Zadat zakázku developerské společnosti
- 5) Partnerství s výrobcem
- Část 2 - Vývoj elektroniky
- Krok 1 - Vytvoření předběžného produkčního návrhu
- Krok 2 - Návrh schématického schématu zapojení
- Krok 3 - Návrh desky s plošnými spoji (PCB)
- Krok 4 - Vytvoření konečného kusovníku (BOM)
- Krok 5 - Objednejte si prototypy PCB
- Krok 6 - Vyhodnoťte, naprogramujte, odlaďte a opakujte
- Krok 7 - Certifikace produktu
- Část 3 - Vypracování přílohy
- Krok 1 - Vytvoření 3D modelu
- Krok 2 - Objednejte si prototypy případů (nebo si kupte 3D tiskárnu)
- Krok 3 - Vyhodnoťte prototypy krytu
- Krok 4 - Přechod na vstřikování
- Závěr
- o autorovi
Chcete tedy vyvinout nový elektronický hardware? Dovolte mi začít dobrou zprávou - je to možné. Hardwarový produkt můžete vyvinout bez ohledu na vaši technickou úroveň a pro úspěch nemusíte být nutně inženýrem (i když to rozhodně pomáhá).
Ať už jste podnikatel, startup, tvůrce, vynálezce nebo malý podnik, tato příručka vám pomůže porozumět procesu vývoje nového produktu.
Nebudu ti však lhát. Je to neuvěřitelně dlouhá a obtížná cesta k uvedení nového hardwarového produktu. Ačkoli je hardware známý tím, že je tvrdý, je nyní také jednodušší než kdy dříve pro vývoj nových hardwarových produktů pro jednotlivce a malé týmy.
Pokud však hledáte snadný a rychlý způsob vydělávání peněz, doporučuji vám přestat číst hned teď, protože uvedení nového hardwarového produktu na trh není zdaleka snadné nebo rychlé.
V této příručce nejprve proberu strategie vývoje produktů pro technické tvůrce i netechnické podnikatele, kteří chtějí vytvořit nový elektronický hardwarový produkt. Poté přejdeme k vývoji elektroniky a následně k vývoji plastového krytu.
Část 1 - Strategie vývoje produktů
Existuje v zásadě pět možností pro podnikatele a začínající podniky, aby vyvinuli nový hardwarový produkt. Nejlepší celková strategie je však mnohokrát kombinací těchto pěti rozvojových strategií.
1) Vyvíjejte produkt sami
To je málokdy životaschopná strategie zcela sama o sobě. Jen velmi málo lidí má všechny dovednosti potřebné pro vývoj elektronického produktu připraveného na trh zcela samostatně.
I když jste náhodou inženýr, jste odborníkem na elektronický design, programování, 3D modelování, vstřikování a výrobu? Asi ne. Také většina z těchto specialit je tvořena mnoha dílčími specialitami.
Jak již bylo řečeno, pokud máte potřebné dovednosti, čím dál si vývoj svého produktu sami vezmete, tím více peněz ušetříte a tím lépe budete v dlouhodobém horizontu.
Například asi před 6 lety jsem uvedl na trh svůj vlastní hardwarový produkt. Produkt byl složitější mechanicky než elektricky. Vyučením jsem elektronický inženýr, nikoli strojní inženýr, takže jsem si zpočátku najal několik nezávislých strojních inženýrů.
Rychle jsem však byl frustrován tím, jak pomalé věci postupovaly. Koneckonců jsem o svém produktu přemýšlel téměř každou hodinu probuzení! Byl jsem posedlý tím, jak svůj produkt vyvíjet a co nejrychleji se dostat na trh. Ale inženýři, které jsem najal, s tím žonglovali se spoustou dalších projektů a nedávali mému projektu pozornost, kterou jsem si zasloužil.
Takže jsem se rozhodl naučit se vše, co je potřeba k tomu, abych si mechanický návrh udělal sám. Nikdo nebyl více motivován, než aby byl můj produkt vyvinut a uveden na trh. Nakonec jsem dokázal dokončit mechanický design mnohem rychleji (a za mnohem méně peněz).
Morálka příběhu spočívá v tom, že uděláte tolik rozvoje, kolik vám vaše schopnosti dovolí, ale také to nepřekračujte příliš daleko. Pokud vaše dílčí odborné dovednosti způsobí, že jste vyvinuli méně než optimální produkt, pak je to velká chyba. Jakékoli nové dovednosti, které se musíte naučit, budou také nějakou dobu trvat a to může nakonec prodloužit dobu uvedení na trh. Vždy si přiveďte odborníky, abyste vyplnili mezery ve svých odborných znalostech.
Některé z mých oblíbených webů pro učení o vývoji elektroniky jsou Hackster.io, Build Electronic Circuits, Bald Engineer, Adafruit, Sparkfun, Make Magazine a All About Circuits. Nezapomeňte se podívat na kanál YouTube s názvem AddOhms, který obsahuje některá naprosto vynikající úvodní videa pro výuku elektroniky.
2) Přineste technického spoluzakladatele
Pokud jste netechnický zakladatel, pak byste určitě měli rozumné přivést technického spoluzakladatele. Jeden ze zakladatelů vašeho spouštěcího týmu musí přinejmenším dostatečně rozumět vývoji produktů, aby mohl proces spravovat.
Pokud plánujete nakonec hledat externí financování od profesionálních investorů, pak určitě potřebujete tým zakladatelů. Profesionální začínající investoři vědí, že tým zakladatelů uspěje mnohem více než sólový zakladatel.
Ideálním spoluzakladatelským týmem pro většinu startupů s hardwarem je hardwarový inženýr, programátor a obchodník.
Přivádění spoluzakladatelů může znít jako dokonalé řešení vašich problémů, ale existují i některé vážné nevýhody. Nejprve je obtížné najít spoluzakladatele a pravděpodobně to zabere obrovské množství času. To je cenný čas, který není věnován vývoji vašeho produktu.
Hledání spoluzakladatelů není něco, s čím byste měli spěchat, a musíte najít čas, abyste našli tu správnou shodu. Nejen, že musí doplňovat vaše dovednosti, ale také je musíte opravdu osobně mít rádi. V zásadě se s nimi budete vdávat po dobu alespoň několika let, takže si určitě dobře rozumějte.
Hlavní nevýhodou získávání spoluzakladatelů je, že snižují váš kapitál ve společnosti. Všichni zakladatelé společnosti by měli mít ve společnosti skutečně stejný kapitál. Pokud se tedy chystáte sólo právě teď, buďte připraveni dát kterémukoli spoluzakladateli polovinu vaší společnosti.
3) Zadávat zakázky nezávislým technikům
Jedním z nejlepších způsobů, jak vyplnit mezery v technických schopnostech vašich týmů, je outsourcing nezávislých techniků.
Mějte na paměti, že většina produktů bude vyžadovat více techniků různých specialit, takže budete muset různé inženýry spravovat sami. Nakonec bude muset někdo ze zakládajícího týmu sloužit jako projektový manažer.
Ujistěte se, že jste našli elektrotechnika, který má zkušenosti s navrhováním typu elektroniky požadovaného vaším výrobkem. Elektrotechnika je obrovský obor a mnoha konstruktérům chybí zkušenosti s konstrukcí obvodů.
Pro 3D designéra se ujistěte, že najdete někoho, kdo má zkušenosti s technologií vstřikování, jinak pravděpodobně skončíte s produktem, který může být prototypován, ale nebude vyráběn hromadně.
4) Zadat zakázku developerské společnosti
Nejznámější firmy zabývající se designem produktů, jako jsou Frog, IDEO, Fuse Project atd., Mohou vytvářet fantastické návrhy produktů, ale jsou šíleně drahé.
Startupy by se měly za každou cenu vyhnout drahým designovým firmám. Špičkové designové firmy mohou účtovat 500 000 $ + za plný vývoj vašeho nového produktu. I když si můžete dovolit najmout drahou firmu pro vývoj produktů, nedělejte to. Nejen, že je pravděpodobné, že tyto peníze nikdy nezotavíte, ale také nechcete udělat chybu při založení hardwarového startu, který není silně zapojen do skutečného vývoje produktu.
5) Partnerství s výrobcem
Jednou z možností, kterou je třeba sledovat, je partnerství se zámořským výrobcem, který již vyrábí produkty podobné vašemu produktu.
Velcí výrobci budou mít vlastní konstrukční a vývojová oddělení, která budou pracovat na svých vlastních produktech. Pokud najdete výrobce, který již vyrábí něco podobného vašemu vlastnímu produktu, může za vás udělat vše - vývoj, konstrukci, prototypování, výrobu forem a výrobu.
Tato strategie může snížit vaše počáteční náklady na vývoj. Výrobci však tyto náklady amortizují, což znamená přidání dalších nákladů na produkt pro první výrobní série. To v podstatě funguje jako bezúročná půjčka, což vám umožní pomalu splácet výrobci náklady na vývoj.
Zní to skvěle a snadno, tak v čem je háček? Hlavním rizikem, které je třeba při této strategii zvážit, je to, že dáváte vše, co souvisí s vaším produktem, do jedné společnosti.
Určitě budou chtít exkluzivní dohodu o výrobě, alespoň dokud nebudou uhrazeny jejich náklady. To znamená, že nemůžete migrovat na levnější možnost výroby, když se zvýší objem vaší výroby.
Rovněž upozorňujeme, že mnoho výrobců může chtít mít část nebo celá intelektuální práva na váš produkt.
Část 2 - Vývoj elektroniky
Vývoj elektroniky pro váš produkt lze rozdělit do sedmi kroků: předběžný návrh výroby, schematický diagram, rozložení desek plošných spojů, konečný kusovník, prototyp, test a program a nakonec certifikace.
Krok 1 - Vytvoření předběžného produkčního návrhu
Při vývoji nového elektronického hardwarového produktu byste měli nejprve začít s předběžným výrobním návrhem . To nelze zaměňovat s prototypem Proof-of-Concept (POC).
Prototyp POC se obvykle vyrábí pomocí vývojové sady, jako je Arduino. Někdy mohou být užitečné k prokázání, že koncepce vašeho produktu řeší požadovaný problém. Prototyp POC ale zdaleka není produkční design. Zřídka můžete jít na trh s Arduino zabudovaným do vašeho produktu.
Předběžný výroba konstrukce se zaměřuje na produkci komponentů vašeho produktu, náklady, ziskové rozpětí, výkon, funkce, vývoj proveditelnosti a vyrobitelnosti.
Pomocí předběžného výrobního návrhu můžete vytvořit odhady všech nákladů, které váš produkt bude potřebovat. Je důležité přesně znát náklady na vývoj, prototyp, programování, certifikaci, škálování a výrobu produktu.
Předběžný návrh výroby odpoví na následující relevantní otázky. Je možné můj produkt vyvinout? Mohu si dovolit vyvinout tento produkt? Jak dlouho mi bude trvat vývoj mého produktu? Mohu produkt hromadně vyrábět? Mohu to prodat se ziskem?
Mnoho podnikatelů udělá chybu, že přeskočí předběžný krok návrhu výroby a místo toho skočí přímo do návrhu schématického schématu zapojení. Tímto způsobem můžete nakonec zjistit, že jste vynaložili veškeré toto úsilí a těžce vydělané peníze na produkt, který nelze levně vyvinout, vyrobit nebo hlavně prodat se ziskem.
Krok 1A - Blokové schéma systému
Při vytváření předběžného produkčního návrhu byste měli začít definováním blokového diagramu na úrovni systému. Tento diagram specifikuje každou elektronickou funkci a způsob propojení všech funkčních komponent.
Většina produktů vyžaduje mikrokontrolér nebo mikroprocesor s různými komponenty (displeje, senzory, paměť atd.), Které jsou s mikrokontrolérem propojeny prostřednictvím různých sériových portů.
Vytvořením systémového blokového diagramu můžete snadno identifikovat typ a počet požadovaných sériových portů. Toto je zásadní první krok pro výběr správného mikrokontroléru pro váš produkt.
Krok 1B - Výběr produkčních komponent
Dále musíte vybrat různé produkční komponenty: mikročipy, senzory, displeje a konektory na základě požadovaných funkcí a cílové maloobchodní ceny vašeho produktu. To vám umožní vytvořit předběžný kusovník (BOM).
V USA jsou nejoblíbenějšími dodavateli elektronických součástek společnosti Newark, Digikey, Arrow, Mouser a Future. Většinu elektronických součástek můžete zakoupit v celku (pro prototypy a počáteční testování) nebo až v tisících (pro maloobjemovou výrobu).
Jakmile dosáhnete vyšších objemů výroby, ušetříte peníze nákupem některých komponent přímo od výrobce.
Krok 1C - Odhadněte výrobní náklady
Nyní byste měli odhadnout výrobní náklady (nebo náklady na prodané zboží - COGS) pro váš produkt. Je důležité vědět co nejdříve, kolik bude výroba vašeho produktu stát.
Chcete-li určit nejlepší prodejní cenu, náklady na zásoby a co je nejdůležitější, jaký zisk můžete vydělat, musíte znát náklady na výrobní jednotku vašeho produktu.
Výrobní komponenty, které jste vybrali, budou mít samozřejmě velký dopad na výrobní náklady.
Chcete-li však získat přesný odhad výrobních nákladů, musíte také zahrnout náklady na montáž desek plošných spojů, montáž konečných produktů, testování produktů, maloobchodní balení, míru šrotu, vrácení zboží, logistiku, cla a skladování.
Krok 2 - Návrh schématického schématu zapojení
Nyní je čas navrhnout schematické schéma zapojení na základě blokového schématu systému, které jste vytvořili v kroku 1.
Schematický diagram ukazuje, jak se každá součástka, od mikročipů po rezistory, spojuje dohromady. Zatímco blokové schéma systému je většinou zaměřeno na funkčnost produktu na vyšší úrovni, schematické schéma je o malých detailech.
Něco tak jednoduchého jako nesprávně očíslovaný kolík na komponentě ve schématu může způsobit naprostý nedostatek funkčnosti.
Ve většině případů budete potřebovat samostatný dílčí obvod pro každý blok vašeho blokového schématu systému. Tyto různé dílčí obvody budou poté spojeny dohromady a vytvoří se úplné schematické schéma zapojení.
K vytvoření schematického diagramu ak zajištění jeho bezchybnosti se používá speciální software pro návrh elektroniky. Doporučuji použít balíček s názvem DipTrace, který je cenově dostupný, výkonný a snadno použitelný.
Krok 3 - Návrh desky s plošnými spoji (PCB)
Jakmile je schéma hotové, nyní navrhnete desku plošných spojů (PCB). PCB je fyzická deska, která drží a spojuje všechny elektronické součástky.
Vývoj blokového schématu systému a schematického zapojení byl většinou koncepční. Design desek plošných spojů je však velmi skutečný svět.
Deska plošných spojů je navržena ve stejném softwaru, který vytvořil schematický diagram. Tento software bude mít různé ověřovací nástroje, aby bylo zajištěno, že rozložení desky plošných spojů splňuje pravidla návrhu použitého procesu desky plošných spojů a že deska plošných spojů odpovídá schématu.
Obecně platí, že čím menší je produkt a čím pevněji jsou jednotlivé součásti zabaleny, tím déle bude trvat, než se rozvine deska s plošnými spoji. Pokud váš produkt směruje velké množství energie nebo nabízí bezdrátové připojení, je rozložení desek plošných spojů ještě kritičtější a časově náročnější.
U většiny desek plošných spojů jsou nejdůležitějšími částmi směrování energie, vysokorychlostní signály (krystalové hodiny, adresní / datové linky atd.) A jakékoli bezdrátové obvody.
Krok 4 - Vytvoření konečného kusovníku (BOM)
Ačkoli jste již měli vytvořit předběžný kusovník jako součást svého předběžného výrobního návrhu, nyní je čas na úplný výrobní kusovník.
Hlavním rozdílem mezi těmito dvěma je mnoho levných komponent, jako jsou rezistory a kondenzátory. Tyto komponenty obvykle stojí jen penny nebo dva, takže je v předběžném rozpisce zvlášť neuvádím.
Ke skutečné výrobě desky plošných spojů však potřebujete kompletní kusovník se všemi uvedenými součástmi. Tento kusovník je obvykle vytvářen automaticky softwarem pro návrh schémat. Kusovník uvádí čísla dílů, množství a specifikace všech komponent.
Krok 5 - Objednejte si prototypy PCB
Vytváření elektronických prototypů je dvoustupňový proces. Prvním krokem je výroba holých desek plošných spojů. Software pro návrh obvodů vám umožní vydat rozložení desky plošných spojů ve formátu nazvaném Gerber s jedním souborem pro každou vrstvu plošných spojů.
Tyto soubory Gerber lze odeslat do prototypového obchodu pro malé objemy. Stejné soubory lze také poskytnout většímu výrobci pro velkoobjemovou výrobu.
Druhým krokem je připájení všech elektronických součástek na desku. Z vašeho návrhového softwaru budete moci vydat soubor, který zobrazuje přesné souřadnice všech komponent umístěných na desce. To umožňuje montážní dílně plně automatizovat pájení všech komponent na vaší desce plošných spojů.
Nejlevnější možností bude výroba prototypů desek plošných spojů v Číně. I když je obvykle nejlepší, když si můžete vytvořit svůj prototyp blíže k domovu, abyste snížili zpoždění při přepravě, pro mnoho podnikatelů je důležitější minimalizovat náklady.
Pro výrobu prototypových desek v Číně velmi doporučuji Seeed Studio. Nabízejí fantastické ceny za množství od 5 do 8 000 desek. Nabízejí také služby 3D tisku, což z nich dělá jednotné kontaktní místo. Mezi další čínské výrobce prototypů PCB s dobrou pověstí patří PCB Gold Phoenix a Bittele Electronics.
V USA doporučuji Sunstone Circuits, Screaming Circuits a San Francisco Circuits, které jsem značně používal k prototypování svých vlastních návrhů. Získání sestavených desek trvá 1–2 týdny, pokud nezaplatíte spěšný servis, který jen zřídka doporučuji.
Krok 6 - Vyhodnoťte, naprogramujte, odlaďte a opakujte
Nyní je čas vyhodnotit prototyp elektroniky. Pamatujte, že váš první prototyp bude zřídka fungovat perfektně. Před dokončením návrhu s největší pravděpodobností projdete několika iteracemi. To je, když budete identifikovat, ladit a opravit jakékoli problémy s vaším prototypem.
To může být obtížná fáze předpovědi z hlediska nákladů i času. Jakékoli chyby, které najdete, jsou samozřejmě neočekávané, takže je potřeba čas zjistit zdroj chyby a jak ji nejlépe opravit.
Vyhodnocení a testování se obvykle provádí souběžně s programováním mikrokontroléru. Než začnete programovat, budete chtít alespoň provést základní testování, abyste se ujistili, že deska nebude mít zásadní problémy.
Téměř všechny moderní elektronické výrobky obsahují mikročip zvaný Microcontroller Unit (MCU), který funguje jako „mozek“ produktu. Mikrokontrolér je velmi podobný mikroprocesoru v počítači nebo smartphonu.
Mikroprocesor vyniká rychlým pohybem velkého množství dat, zatímco mikrokontrolér vyniká propojením a ovládáním zařízení, jako jsou spínače, senzory, displeje, motory atd. Mikrokontrolér je do značné míry zjednodušený mikroprocesor.
Mikrokontrolér musí být naprogramován tak, aby vykonával požadovanou funkčnost.
Mikrokontroléry jsou téměř vždy programovány v běžně používaném počítačovém jazyce zvaném „C“. Program zvaný firmware je uložen v trvalé, ale přeprogramovatelné paměti, která je obvykle uvnitř čipu mikrokontroléru.
Krok 7 - Certifikace produktu
Všechny prodávané elektronické výrobky musí mít různé typy certifikace. Požadované certifikace se liší v závislosti na zemi, ve které bude produkt prodáván. Pokryjeme certifikace vyžadované v USA, Kanadě a Evropské unii.
FCC (Federal Communications Commission)
Certifikace FCC je nezbytná pro všechny elektronické výrobky prodávané ve Spojených státech. Všechny elektronické výrobky vyzařují určité množství elektromagnetického záření (tj. Rádiové vlny), takže FCC chce zajistit, aby výrobky nerušily bezdrátovou komunikaci.
Existují dvě kategorie certifikace FCC. Typ, který je pro váš produkt vyžadován, závisí na tom, zda váš produkt obsahuje funkce bezdrátové komunikace, jako je Bluetooth, WiFi, ZigBee nebo jiné bezdrátové protokoly.
FCC klasifikuje produkty s funkcí bezdrátové komunikace jako záměrné zářiče . Výrobky, které záměrně nevyzařují rádiové vlny, jsou klasifikovány jako neúmyslné zářiče . Úmyslná certifikace radiátorů vás bude stát zhruba 10krát více než neúmyslná certifikace radiátorů.
Zvažte nejprve použití elektronických modulů pro jakékoli bezdrátové funkce vašeho produktu. To vám umožní vystačit si pouze s neúmyslnou certifikací radiátorů, což vám ušetří minimálně 10 000 $.
UL (Underwriters Laboratories) / CSA (Canadian Standards Association)
Certifikace UL nebo CSA je nezbytná pro všechny elektrické výrobky prodávané ve Spojených státech nebo Kanadě, které se zapojují do zásuvky střídavého proudu.
Produkty pouze s baterií, které se nezapojují do zásuvky střídavého proudu, nevyžadují certifikaci UL / CSA. Většina hlavních maloobchodníků a / nebo pojišťovacích společností odpovědných za odpovědnost za výrobek však vyžaduje, aby byl váš produkt certifikován podle UL nebo CSA.
CE (Conformité Européene)
Certifikace CE je nutná pro většinu elektronických produktů prodávaných v Evropské unii (EU). Je to podobné jako certifikace FCC a UL požadované ve Spojených státech.
RoHS
Certifikace RoHS zajišťuje, že produkt neobsahuje olovo. Certifikace RoHS je vyžadována pro elektrické výrobky prodávané v Evropské unii (EU) nebo ve státě Kalifornie. Protože kalifornská ekonomika je tak významná, většina produktů prodávaných v USA má certifikaci RoHS.
Certifikace lithiové baterie (UL1642, IEC61233 a UN38.3)
Dobíjecí lithium-iontové / polymerové baterie mají některé vážné bezpečnostní obavy. Při zkratu nebo přebití mohou dokonce vzplanout.
Vzpomínáte si na dvojnásobné svolání Samsung Galaxy Note 7 kvůli tomuto problému? Nebo příběhy o různých vznášejících se plamenech?
Z těchto důvodů musí být dobíjecí lithiové baterie certifikovány. U většiny produktů doporučuji zpočátku používat běžné baterie, které již mají tyto certifikace. To však omezuje vaše možnosti a většina lithiových baterií nebyla certifikována.
Je to primárně způsobeno skutečností, že většina hardwarových společností se rozhodla nechat si vyrobit vlastní baterii tak, aby využila veškerý prostor dostupný v produktu. Z tohoto důvodu se většina výrobců baterií neobtěžuje s certifikací svých běžných baterií.
Část 3 - Vypracování přílohy
Nyní se budeme zabývat vývojem a prototypováním jakýchkoli plastových dílů na zakázku. U většiny produktů to zahrnuje alespoň kryt, který drží vše pohromadě.
Vývoj plastových nebo kovových dílů na zakázku bude vyžadovat odborníka na 3D modelování nebo ještě lépe průmyslového designéra.
Pokud je vzhled a ergonomie pro váš produkt zásadní, budete si chtít najmout průmyslového designéra. Například průmysloví designéři jsou inženýři, díky nimž přenosná zařízení jako iPhone vypadají tak skvěle a elegantně.
Pokud vzhled není pro váš produkt kritický, pravděpodobně si vystačíte s pronájmem 3D modeláře a obvykle jsou výrazně levnější než průmyslový designér.
Krok 1 - Vytvoření 3D modelu
Prvním krokem při vývoji exteriéru vašeho produktu je vytvoření 3D počítače
Modelka. Dva velké softwarové balíčky používané k vytváření 3D modelů jsou Solidworks a PTC Creo (dříve nazývané Pro / Engineer).
Autodesk však nyní nabízí cloudový nástroj pro 3D modelování, který je pro studenty, fandy a začínající uživatele zcela zdarma. Jmenuje se Fusion 360. Pokud si chcete udělat vlastní 3D modelování a nejste svázáni s Solidworks nebo PTC Creo, určitě zvažte Fusion 360.
Jakmile váš návrhář průmyslového nebo 3D modelování dokončí 3D model, můžete z něj udělat fyzické prototypy. 3D model lze také použít pro marketingové účely, zejména než budete mít k dispozici funkční prototypy.
Pokud plánujete použít svůj 3D model pro marketingové účely, budete chtít vytvořit fotorealistickou verzi modelu. Solidworks i PTC Creo mají k dispozici fotorealistické moduly.
Můžete si také nechat udělat fotorealistickou 3D animaci vašeho produktu. Možná budete muset najmout samostatného designéra, který se specializuje na animaci a vytváření realistických 3D modelů.
Největším rizikem při vývoji 3D modelu pro váš rozvaděč je to, že skončíte s designem, který může být prototypován, ale nebude vyroben ve velkém.
Nakonec bude vaše zastřešení vyrobeno metodou zvanou vysokotlaké vstřikování (další podrobnosti viz krok 4 níže).
Vývoj dílu pro výrobu pomocí vstřikování může být docela složitý a je třeba dodržovat mnoho pravidel. Na druhou stranu lze pomocí 3D tisku prototypovat téměř cokoli.
Nezapomeňte tedy najmout někoho, kdo plně rozumí všem složitostem a konstrukčním požadavkům na vstřikování.
Krok 2 - Objednejte si prototypy případů (nebo si kupte 3D tiskárnu)
Plastové prototypy jsou vyráběny buď pomocí aditivního procesu (nejběžnějšího) nebo subtraktivního procesu. Aditivní proces, jako je 3D tisk, vytváří prototyp stohováním tenkých vrstev plastu za účelem vytvoření finálního produktu.
Aditivní procesy jsou zdaleka nejběžnější díky své schopnosti vytvářet téměř cokoli, co si dokážete představit.
Subtraktivní proces, jako je CNC obrábění, místo toho odebere blok pevného plastu a vyřezá konečný produkt.
Výhodou subtraktivních procesů je, že použijete plastovou pryskyřici, která přesně odpovídá konečnému produkčnímu plastu, který použijete. To je u některých produktů důležité, u většiny produktů to však není nutné.
U aditivních procesů se používá speciální prototypová pryskyřice, která může mít jiný pocit než výrobní plast. Pryskyřice používané v aditivních procesech se významně zlepšily, ale stále neodpovídají výrobním plastům používaným při vstřikování.
Už jsem to zmínil, ale zaslouží si to znovu zdůraznit. Upozorňujeme, že prototypové procesy (aditivní a subtraktivní) jsou zcela odlišné od technologie používané k výrobě (vstřikování). Musíte se vyhnout vytváření prototypů (zejména u aditivních prototypů), které nelze vyrobit.
Na začátku nemusíte nutně nutit prototyp dodržovat všechna pravidla pro vstřikování, ale musíte je mít na paměti, aby váš design mohl být snadněji převeden na vstřikování.
Řada společností může vzít váš 3D model a přeměnit ho na fyzický prototyp. Proto Labs je společnost, kterou osobně doporučuji. Nabízejí jak aditivní, tak subtraktivní prototypování, jakož i maloobjemové vstřikování.
Můžete také zvážit zakoupení vlastní 3D tiskárny, zvláště pokud si myslíte, že k získání správného produktu budete potřebovat několik iterací. 3D tiskárny lze nyní zakoupit za pouhých několik set dolarů, což vám umožní vytvořit tolik prototypových verzí, kolik chcete.
Skutečnou výhodou vlastní 3D tiskárny je to, že vám umožňuje iterovat váš prototyp téměř okamžitě, čímž se zkrátí váš čas uvedení na trh.
Krok 3 - Vyhodnoťte prototypy krytu
Nyní je čas vyhodnotit prototypy skříně a podle potřeby změnit 3D model. Téměř vždy bude trvat několik iterací prototypu, aby byl design krytu správný.
Ačkoli 3D počítačové modely umožňují vizualizovat kryt, nic se nevyrovná tomu, že držíte v ruce skutečný prototyp. Až budete mít svůj první skutečný prototyp, téměř jistě dojde k funkčním i kosmetickým změnám, které budete chtít provést. Plánujte, že budete potřebovat více prototypových verzí, abyste vše dostali do pořádku.
Vývoj plastu pro váš nový produkt nemusí být nutně snadný nebo levný, zvláště pokud je pro váš produkt zásadní estetika. Skutečné komplikace a náklady však vznikají při přechodu z fáze prototypu do plné výroby.
Krok 4 - Přechod na vstřikování
Přestože elektronika je pravděpodobně nejsložitější a nejdražší částí vašeho produktu na vývoj, výroba plastů bude nejdražší. Nastavení výroby vašich plastových dílů pomocí vstřikování je extrémně nákladné.
Většina dnes prodávaných plastových výrobků se vyrábí pomocí opravdu staré výrobní techniky zvané vstřikování. Je velmi důležité, abyste tomuto procesu porozuměli.
Začnete ocelovou formou, což jsou dva kusy oceli, které drží pohromadě pomocí vysokého tlaku. Forma má vyřezávanou dutinu ve tvaru požadovaného produktu. Poté se do formy vstřikuje horký roztavený plast.
Technologie vstřikování má jednu velkou výhodu - je to levný způsob, jak vyrobit miliony stejných plastových dílů. Současná technologie vstřikování využívá obrovský šroub k vtlačování plastu do formy pod vysokým tlakem, což je proces vynalezený v roce 1946. Ve srovnání s 3D tiskem je vstřikování staré!
Vstřikovací formy jsou extrémně účinné při výrobě spousty stejných věcí při skutečně nízkých nákladech na jednotku. Samotné formy jsou však překvapivě drahé. Forma určená pro vydělávání milionů produktů může dosáhnout 100 000 $! Tato vysoká cena je hlavně proto, že plast je vstřikován za tak vysokého tlaku, který je na formě extrémně tvrdý.
Aby tyto podmínky odolaly, jsou formy vyráběny z tvrdých kovů. Čím více injekcí je požadováno, tím tvrdší je požadovaný kov a tím vyšší jsou náklady.
Například můžete použít hliníkové formy k výrobě několika tisíc jednotek. Hliník je měkký, takže se velmi rychle rozkládá. Protože je však měkčí, je také snazší z něj vyrobit formu, takže náklady jsou nižší - za jednoduchou formu pouze 1–2 000 $.
Se zvyšováním zamýšleného objemu formy se zvyšuje i požadovaná tvrdost kovu a tím i náklady. Dodací lhůta pro výrobu formy se také zvyšuje s tvrdými kovy, jako je ocel. Výrobci forem trvá mnohem déle, než vyřezávají (nazývají se obrábění) ocelové formy, než měkčí hliníkové.
Nakonec můžete zvýšit rychlost výroby pomocí více forem na dutiny.
Umožní vám vyrobit více kopií vašeho dílu pomocí jediné injekce plastu.
Ale neskákejte do více dutinových forem, dokud nepracujete s úpravami původních forem. Je rozumné spustit alespoň několik tisíc jednotek před upgradem na více forem pro dutiny.
Závěr
Tento článek poskytuje základní přehled o procesu vývoje nového elektronického hardwarového produktu bez ohledu na vaši technickou úroveň. Tento proces zahrnuje výběr nejlepší strategie vývoje a vývoj elektroniky a krytu pro váš produkt.
o autorovi
