- Dio 1 - Strategije razvoja proizvoda
- 1) Razvijte proizvod sami
- 2) Dovedite tehničkog suosnivača (e)
- 3) Predajte samostalne inženjere
- 4) Predajte tvrtki za razvoj
- 5) U suradnji s proizvođačem
- Dio 2 - Razvoj elektronike
- Korak 1 - Stvaranje idejnog proizvodnog projekta
- Korak 2 - Dizajnirajte shematski dijagram kruga
- Korak 3 - Dizajn tiskane pločice (PCB)
- Korak 4 - Izrada konačnog prijedloga materijala (BOM)
- Korak 5 - Naručite prototipove PCB-a
- Korak 6 - Procjena, programiranje, uklanjanje pogrešaka i ponavljanje
- Korak 7 - potvrdite svoj proizvod
- Dio 3 - Izrada kućišta
- Korak 1 - Stvorite 3D model
- Korak 2 - Naručite prototipove kućišta (ili kupite 3D pisač)
- Korak 3 - Procijenite prototipove ograde
- Korak 4 - Prijelaz na injekcijsko prešanje
- Zaključak
- o autoru
Dakle, želite razviti novi elektronički hardverski proizvod? Dopustite mi da započnem s dobrim vijestima - moguće je. Možete razviti hardverski proizvod bez obzira na vašu tehničku razinu i ne morate nužno biti inženjer da biste uspjeli (iako to sigurno pomaže).
Bez obzira jeste li poduzetnik, početnik , proizvođač, izumitelj ili mala tvrtka, ovaj vodič pomoći će vam da razumijete novi proces razvoja proizvoda.
Ipak vam neću lagati. Nevjerojatno je dug, težak put do lansiranja novog hardverskog proizvoda. Iako je hardver poznat po tome što je težak, pojedincima i malim timovima sada je lakše nego ikad dosad razvijati nove hardverske proizvode.
Međutim, ako tražite jednostavan i brz način za zaradu, predlažem da odmah prestanete čitati jer predstavljanje novog hardverskog proizvoda na tržištu daleko je od jednostavnog ili brzog.
U ovom ću vodiču prvo razmotriti strategije razvoja proizvoda kako za tehničke kreatore, tako i za netehničke poduzetnike koji žele stvoriti novi elektronički hardverski proizvod. Zatim ćemo prijeći na razvoj elektronike nakon čega slijedi razvoj plastičnog kućišta.
Dio 1 - Strategije razvoja proizvoda
U osnovi postoji pet mogućnosti za poduzetnike i startupe da razviju novi hardverski proizvod. Međutim, mnogo je puta najbolja ukupna strategija kombinacija ovih pet razvojnih strategija.
1) Razvijte proizvod sami
To je rijetko koja održiva strategija potpuno sama po sebi. Vrlo je malo ljudi koji imaju sve vještine potrebne da bi u potpunosti samostalno razvili elektronički proizvod spreman za tržište.
Čak i ako ste slučajno inženjer, jeste li stručnjak za dizajn elektronike, programiranje, 3D modeliranje, brizganje i proizvodnju? Vjerojatno ne. Također većinu ovih specijaliteta čine brojni sub-specijaliteti.
Imajući to u vidu, ako imate potrebne vještine, što dalje sami razvijate svoj proizvod, to ćete više novca uštedjeti i dugoročno ćete biti bolji.
Na primjer, donio sam svoj vlastiti hardverski proizvod na tržište prije otprilike 6 godina. Proizvod je bio složeniji mehanički nego električki. Po struci sam inženjer elektronike, a ne inženjer strojarstva, pa sam u početku zaposlio nekoliko slobodnih inženjera strojarstva.
Međutim, brzo sam se razočarao kako su sporo stvari napredovale. Napokon, o svom sam proizvodu razmišljao gotovo svakog budnog sata! Bila sam opsjednuta razvojem svog proizvoda i što bržim izlaskom na tržište. Ali inženjeri koje sam angažirao žonglirali su s puno drugih projekata i nisu mom projektu davali pažnju za koju sam smatrao da je zaslužuje.
Tako sam odlučio naučiti sve što je potrebno da bih sam radio mehanički dizajn. Nitko nije bio motiviraniji od mene da se moj proizvod razvije i plasira na tržište. U konačnici sam uspio dovršiti mehanički dizajn puno brže (i za puno manje novca).
Moral priče je da napravite onoliko razvoja koliko dopuštaju vaše vještine, ali isto tako nemojte to odvoditi predaleko. Ako zbog vaših vještina podstručnjaka razvijete proizvod manje od optimalnog, to je velika pogreška. Također, za nove vještine koje morate naučiti trebat će vremena i to će u konačnici produžiti vrijeme za tržište. Uvijek dovedite stručnjake da popune sve praznine u vašoj stručnosti.
Neke od mojih omiljenih web stranica za učenje o razvoju elektronike su Hackster.io, Build Electronic Circuits, Bald Engineer, Adafruit, Sparkfun, Make Magazine i All About Circuits. Svakako pogledajte YouTube kanal nazvan AddOhms koji ima apsolutno izvrsne uvodne videozapise za učenje elektronike.
2) Dovedite tehničkog suosnivača (e)
Ako ste netehnički osnivač, zasigurno bi bilo pametno dovesti tehničkog suosnivača. Jedan od osnivača vašeg startup tima mora barem razumjeti dovoljno o razvoju proizvoda za upravljanje postupkom.
Ako na kraju planirate potražiti vanjsko financiranje od profesionalnih investitora, tada vam zasigurno treba tim osnivača. Profesionalni startup investitori znaju da će tim osnivača puno vjerojatnije uspjeti od samostalnog osnivača.
Idealan tim suosnivača za većinu pokretanja hardvera je inženjer hardvera, programer i prodavač.
Dovođenje suosnivača možda zvuči kao savršeno rješenje za vaše probleme, ali postoje i ozbiljni nedostaci. Prije svega, teško je pronaći suosnivače i vjerojatno će trebati ogromno vremena. To je dragocjeno vrijeme koje se ne troši na razvoj vašeg proizvoda.
Pronalaženje suosnivača nije nešto što biste trebali požuriti i trebate uzeti vremena da pronađete pravo podudaranje. Ne samo da trebaju pohvaliti vaše vještine, već im se i stvarno trebaju svidjeti. U osnovi ćete biti u braku s njima barem nekoliko godina, pa budite sigurni da se dobro slažete.
Glavni nedostatak dovođenja suosnivača jest smanjenje vašeg kapitala u tvrtki. Svi osnivači tvrtke doista bi trebali imati jednak kapital u tvrtki. Dakle, ako trenutno idete solo, budite spremni dati bilo kojem suosnivaču polovicu svoje tvrtke.
3) Predajte samostalne inženjere
Jedan od najboljih načina za popunjavanje praznina u tehničkim mogućnostima vaših timova je prenošenje vanjskih inženjera.
Samo imajte na umu da će za većinu proizvoda biti potrebno više inženjera različitih specijalnosti, tako da ćete raznim inženjerima morati upravljati sami. U konačnici, netko iz osnivačkog tima morat će biti voditelj projekta.
Obavezno pronađite elektroinženjera s iskustvom u dizajniranju vrste elektronike koja je potrebna za vaš proizvod. Elektrotehnika je veliko područje studija i mnogim inženjerima nedostaje iskustva s dizajnom sklopa.
Za 3D dizajnera pobrinite se da nađete nekoga tko ima iskustva s tehnologijom ubrizgavanja u kalupe, inače ćete vjerojatno dobiti proizvod koji se može prototipizirati, ali ne i masovno proizvoditi.
4) Predajte tvrtki za razvoj
Najpoznatije tvrtke za dizajn proizvoda kao što su Frog, IDEO, Fuse Project itd. Mogu stvoriti fantastične dizajne proizvoda, ali su ludo skupe.
Startupi bi trebali izbjegavati skupe dizajnerske tvrtke pod svaku cijenu. Vrhunske dizajnerske tvrtke mogu naplatiti 500.000 USD više da bi u potpunosti razvile vaš novi proizvod. Čak i ako si možete priuštiti unajmljivanje skupe tvrtke za razvoj proizvoda, nemojte to raditi. Ne samo da vjerojatno nikada nećete povratiti taj novac, već ne želite pogriješiti ni osnivanjem hardverskog pokretanja koje nije u velikoj mjeri uključeno u stvarni razvoj proizvoda.
5) U suradnji s proizvođačem
Jedna od mogućnosti za postizanje partnerstva je s inozemnim proizvođačem koji već proizvodi proizvode koji su slični vašem proizvodu.
Veliki proizvođači imat će vlastite inženjerske i razvojne odjele koji će raditi na vlastitim proizvodima. Ako možete pronaći proizvođača koji već izrađuje nešto slično vašem vlastitom proizvodu, možda će moći učiniti sve za vas - razvoj, inženjering, izradu prototipa, proizvodnju i proizvodnju kalupa.
Ova strategija može smanjiti vaše početne troškove razvoja. Proizvođači će, međutim, amortizirati ove troškove, što znači dodavanje dodatnih troškova po proizvodu u prvim proizvodnim ciklusima. To u osnovi djeluje poput beskamatnog zajma, što vam omogućuje polako vraćanje troškova razvoja proizvođaču.
Zvuči sjajno i lako, pa u čemu je kvaka? Glavni rizik koji treba uzeti u obzir s ovom strategijom je da sve što je povezano s vašim proizvodom stavljate u jednu tvrtku.
Sigurno će željeti ekskluzivni ugovor o proizvodnji, barem dok im se ne povrate troškovi. To znači da ne možete prijeći na jeftiniju opciju proizvodnje kada se poveća vaš opseg proizvodnje.
Također upozorite da mnogi proizvođači možda žele dio ili sva intelektualna prava na vaš proizvod.
Dio 2 - Razvoj elektronike
Razvoj elektronike za vaš proizvod može se podijeliti u sedam koraka: preliminarni proizvodni dizajn, shematski dijagram, izgled PCB-a, konačna specifikacija, prototip, test i program i konačno certifikacija.
Korak 1 - Stvaranje idejnog proizvodnog projekta
Kada razvijate novi elektronički hardverski proizvod, prvo biste trebali započeti s idejnim proizvodnim projektom . To se ne smije zamijeniti s prototipom Proof-of-Concept (POC).
POC prototip obično se izrađuje pomoću razvojnog kompleta poput Arduina. Ponekad mogu biti korisni da dokažu da vaš koncept proizvoda rješava željeni problem. No, prototip POC-a daleko nije od proizvodnog dizajna. Rijetko možete izaći na tržište s Arduinom ugrađenim u vaš proizvod.
Idejni projekt za proizvodnju fokusira na proizvodnju komponenti vašeg proizvoda, troškova, profitna marža, performanse, mogućnosti, razvoj izvodljivosti i proizvodnju.
Preliminarni proizvodni dizajn možete koristiti za izradu procjena za svaki trošak koji će vaš proizvod trebati. Važno je točno znati troškove razvoja, prototipa, programiranja, certificiranja, skaliranja i proizvodnje proizvoda.
Preliminarni proizvodni dizajn odgovorit će na sljedeća odgovarajuća pitanja. Je li moj proizvod moguće razviti? Mogu li si priuštiti razvoj ovog proizvoda? Koliko će mi trebati da razvijem svoj proizvod? Mogu li masovno proizvoditi proizvod? Mogu li ga prodati s dobiti?
Mnogi poduzetnici griješe preskačući preliminarni korak dizajniranja proizvodnje i umjesto toga prelaze točno u dizajniranje shematske sheme. Čineći to, na kraju ćete možda otkriti da ste sav taj trud i teško stečeni novac potrošili na proizvod koji se ne može prihvatljivo razviti, proizvesti ili što je najvažnije prodati s dobiti.
Korak 1A - Blok dijagram sustava
Pri izradi preliminarnog proizvodnog dizajna trebali biste započeti definiranjem blok dijagrama na razini sustava. Ovaj dijagram određuje svaku elektroničku funkciju i kako se sve funkcionalne komponente međusobno povezuju.
Za većinu proizvoda potreban je mikrokontroler ili mikroprocesor s različitim komponentama (zasloni, senzori, memorija itd.) Koji su povezani s mikrokontrolerom putem različitih serijskih priključaka.
Stvaranjem sistemskog blok dijagrama možete lako prepoznati vrstu i broj potrebnih serijskih portova. Ovo je važan prvi korak za odabir ispravnog mikrokontrolera za vaš proizvod.
Korak 1B - Izbor komponenata proizvodnje
Zatim morate odabrati razne proizvodne komponente: mikročipove, senzore, zaslone i konektore na temelju željenih funkcija i ciljane maloprodajne cijene vašeg proizvoda. To će vam omogućiti da zatim napravite preliminarni prijedlog materijala (BOM).
U SAD-u su Newark, Digikey, Arrow, Mouser i Future najpopularniji dobavljači elektroničkih komponenata. Većinu elektroničkih komponenti možete kupiti u onim (za izradu prototipa i početno ispitivanje) ili u tisućama (za malu proizvodnju).
Jednom kad dosegnete veći opseg proizvodnje uštedjet ćete novac kupnjom nekih komponenata izravno od proizvođača.
Korak 1C - Procijenite proizvodne troškove
Sada biste trebali procijeniti proizvodni trošak (ili trošak prodane robe - COGS) za vaš proizvod. Ključno je što prije znati koliko će koštati proizvodnja vašeg proizvoda.
Morate znati cijenu proizvodne jedinice vašeg proizvoda kako biste odredili najbolju prodajnu cijenu, troškove zaliha i najvažnije koliko dobiti možete ostvariti.
Proizvodne komponente koje ste odabrali imat će, naravno, velik utjecaj na proizvodne troškove.
Ali da biste dobili preciznu procjenu troškova proizvodnje, također morate uključiti troškove sklopa PCB-a, montaže konačnog proizvoda, ispitivanja proizvoda, maloprodajnog pakiranja, brzine otpada, povrata, logistike, carina i skladištenja.
Korak 2 - Dizajnirajte shematski dijagram kruga
Sada je vrijeme za dizajn shematske sheme na temelju blokovne sheme sustava koju ste kreirali u koraku 1.
Shematski dijagram pokazuje kako se svaka komponenta, od mikročipova do otpornika, povezuje zajedno. Dok je blok dijagram sustava uglavnom usredotočen na funkcionalnost proizvoda više razine, shematski je dijagram posvećen malim detaljima.
Nešto tako jednostavno kao pogrešno numerirani pin na komponenti u shemi može uzrokovati potpuni nedostatak funkcionalnosti.
U većini slučajeva trebat će vam zasebni potkrug za svaki blok sheme vašeg sustava. Tada će se ti različiti potkrugovi povezati zajedno kako bi se formirao puni shematski dijagram.
Posebni softver za dizajn elektronike koristi se za izradu shematskog dijagrama i osiguravanje da nema grešaka. Preporučujem upotrebu paketa nazvanog DipTrace koji je pristupačan, moćan i jednostavan za upotrebu.
Korak 3 - Dizajn tiskane pločice (PCB)
Nakon što je shema gotova, sada ćete dizajnirati tiskanu pločicu (PCB). PCB je fizička ploča koja drži i povezuje sve elektroničke komponente.
Razvoj blok dijagrama sustava i shematskog kruga uglavnom je bio konceptualne prirode. Dizajn PCB-a ipak je vrlo stvaran svijet.
PCB je dizajniran u istom softveru koji je stvorio shematski dijagram. Softver će imati razne alate za provjeru kako bi se osiguralo da izgled PCB-a udovoljava pravilima dizajna za korišteni postupak PCB-a i da PCB odgovara shemi.
Općenito, što je proizvod manji i što su komponente čvršće spakirane, to će trebati više vremena za stvaranje izgleda PCB-a. Ako vaš proizvod usmjerava velike količine energije ili nudi bežično povezivanje, tada je izgled PCB-a još kritičniji i dugotrajniji.
Za većinu dizajna PCB-a najvažniji dijelovi su usmjeravanje napajanja, signali velike brzine (kristalni satovi, adresne / podatkovne linije, itd.) I svi bežični krugovi.
Korak 4 - Izrada konačnog prijedloga materijala (BOM)
Iako ste već trebali stvoriti preliminarnu specifikaciju kao dio vašeg idejnog proizvodnog dizajna, sada je vrijeme za kompletnu proizvodnu specifikaciju.
Glavna razlika između njih dvije su brojne jeftine komponente poput otpornika i kondenzatora. Te komponente obično koštaju samo lipu ili dvije, pa ih ne navodim zasebno u preliminarnoj specifikaciji.
Ali za stvarnu proizvodnju PCB-a potrebna vam je kompletna specifikacija sa svim navedenim komponentama. Ovu specifikaciju obično izrađuje automatski softver za shematski dizajn. BOM navodi brojeve dijelova, količine i sve specifikacije komponenata.
Korak 5 - Naručite prototipove PCB-a
Stvaranje elektroničkih prototipa postupak je u dva koraka. Prvi korak daje gole tiskane ploče. Softver za dizajn vašeg kruga omogućit će vam da iznesete izgled PCB-a u formatu zvanom Gerber s jednom datotekom za svaki sloj PCB-a.
Te Gerber datoteke mogu se poslati u trgovinu prototipa za male količine. Iste datoteke mogu se dostaviti i većem proizvođaču za veliku količinu proizvodnje.
Drugi korak je spajanje svih elektroničkih komponenata na ploču. Iz vašeg dizajnerskog softvera moći ćete izbaciti datoteku koja pokazuje točne koordinate svake komponente smještene na ploči. To omogućuje montažnoj radionici da u potpunosti automatizira lemljenje svake komponente na vašoj PCB-u.
Vaša najjeftinija opcija bit će proizvodnja svojih prototipa PCB-a u Kini. Iako je obično najbolje ako prototipiranje možete raditi bliže kući kako biste smanjili kašnjenja u isporuci, mnogim poduzetnicima je važnije smanjiti troškove.
Za proizvodnju svojih prototipa ploča u Kini toplo preporučujem Seeed Studio. Oni nude fantastične cijene za količine od 5 do 8000 ploča. Također nude usluge 3D ispisa što ih čini sve na jednom mjestu. Ostali kineski proizvođači prototipa PCB-a s dobrom reputacijom uključuju Gold Phoenix PCB i Bittele Electronics.
U SAD-u preporučujem Sunstone Circuits, Screaming Circuits i San Francisco Circuits koje sam intenzivno koristio za izradu prototipa vlastitih dizajna. Potrebna su 1-2 tjedna za dobivanje sastavljenih ploča, osim ako ne platite hitnu uslugu koju rijetko preporučujem.
Korak 6 - Procjena, programiranje, uklanjanje pogrešaka i ponavljanje
Sada je vrijeme za procjenu prototipa elektronike. Imajte na umu da će vaš prvi prototip rijetko raditi savršeno. Najvjerojatnije ćete proći kroz nekoliko ponavljanja prije nego što finalizirate dizajn. Tada ćete prepoznati, otkloniti pogreške i riješiti sve probleme sa svojim prototipom.
Ovo može biti teška faza za predviđanje u smislu troškova i vremena. Bilo koja programska pogreška koju ste pronašli naravno je neočekivana, pa je potrebno vrijeme kako biste shvatili izvor greške i kako je najbolje ispraviti.
Procjena i ispitivanje obično se rade paralelno s programiranjem mikrokontrolera. Prije nego što započnete s programiranjem, poželite barem obaviti osnovna testiranja kako biste osigurali da ploča nema većih problema.
Gotovo svi moderni elektronički proizvodi uključuju mikročip nazvan Jedinica mikrokontrolera (MCU) koji djeluje kao "mozak" proizvoda. Mikrokontroler je vrlo sličan mikroprocesoru koji se nalazi u računalu ili pametnom telefonu.
Mikroprocesor se odlikuje brzim premještanjem velikih količina podataka, dok mikrokontroler briljira u povezivanju i upravljanju uređajima poput prekidača, senzora, zaslona, motora itd. Mikrokontroler je u velikoj mjeri pojednostavljeni mikroprocesor.
Mikrokontroler treba programirati da izvršava željenu funkcionalnost.
Mikrokontroleri su gotovo uvijek programirani na uobičajenom računalnom jeziku koji se naziva 'C'. Program, koji se naziva firmware, pohranjen je u trajnu, ali reprogramibilnu memoriju, obično unutar čipa mikrokontrolera.
Korak 7 - potvrdite svoj proizvod
Svi prodani elektronički proizvodi moraju imati razne vrste certifikata. Potrebni certifikati razlikuju se ovisno o zemlji u kojoj će se proizvod prodavati. Pokriti ćemo certifikate potrebne u SAD-u, Kanadi i Europskoj uniji.
FCC (Savezna komisija za komunikacije)
FCC certifikat neophodan je za sve elektroničke proizvode koji se prodaju u Sjedinjenim Državama. Svi elektronički proizvodi emitiraju određenu količinu elektromagnetskog zračenja (tj. Radio valovi) pa FCC želi osigurati da proizvodi ne ometaju bežičnu komunikaciju.
Postoje dvije kategorije FCC certifikata. Koja je vrsta potrebna za vaš proizvod ovisi o tome sadrže li vaš proizvod mogućnosti bežične komunikacije kao što su Bluetooth, WiFi, ZigBee ili drugi bežični protokoli.
FCC klasificira proizvode s funkcijama bežične komunikacije kao namjerne radijatore . Proizvodi koji namjerno ne emitiraju radio valove klasificirani su kao nenamjerni radijatori . Namjerno certificiranje radijatora koštat će vas otprilike 10 puta više od nenamjernog certificiranja radijatora.
U početku razmislite o korištenju elektroničkih modula za bilo koju bežičnu funkciju vašeg proizvoda. To vam omogućuje da se snađete samo s nenamjernim certificiranjem radijatora, što će vam uštedjeti najmanje 10.000 USD.
UL (Underwriters Laboratories) / CSA (Canadian Standards Association)
Certifikat UL ili CSA neophodan je za sve električne proizvode koji se prodaju u Sjedinjenim Državama ili Kanadi i koji se uključuju u utičnicu naizmjenične struje.
Proizvodi samo za baterije koji se ne uključuju u utičnicu naizmjenične struje ne trebaju UL / CSA certifikat. Međutim, većina većih trgovaca i / ili osiguravajućih društava za proizvode tražit će da vaš proizvod ima certifikat UL ili CSA.
CE (Conformité Européene)
CE certifikat potreban je za većinu elektroničkih proizvoda koji se prodaju u Europskoj uniji (EU). Slično je FCC i UL certifikatima koji se traže u Sjedinjenim Državama.
RoHS
RoHS certifikat osigurava da proizvod nema olova. RoHS certifikat potreban je za električne proizvode koji se prodaju u Europskoj uniji (EU) ili državi Kalifornija. Budući da je kalifornijsko gospodarstvo toliko značajno, većina proizvoda koji se prodaju u SAD-u imaju RoHS certifikat.
Certifikati o litijevoj bateriji (UL1642, IEC61233 i UN38.3)
Punjive litij-ionske / polimerne baterije imaju ozbiljnih sigurnosnih problema. Ako su kratko spojeni ili prenapunjeni, mogu čak i planuti.
Sjećate li se dvostrukog opoziva na Samsung Galaxy Note 7 zbog ovog problema? Ili priče o raznim hoverboardima koji su planuli?
Zbog ovih sigurnosnih razloga punjive litijeve baterije moraju biti certificirane. Za većinu proizvoda u početku preporučujem upotrebu gotovih baterija koje već imaju ove certifikate. Međutim, ovo će ograničiti vaš izbor i većina litijevih baterija nije certificirana.
To je prije svega zbog činjenice da se većina hardverskih tvrtki odlučuje za bateriju prilagođenu dizajnu kako bi iskoristila sav prostor dostupan u proizvodu. Iz tog se razloga većina proizvođača baterija ne trudi se certificirati svoje gotove baterije.
Dio 3 - Izrada kućišta
Sada ćemo pokriti razvoj i izradu prototipova bilo kojih prilagođenih plastičnih komada. Za većinu proizvoda to uključuje barem kućište koje drži sve zajedno.
Za izradu dijelova plastike ili metala prilagođenih oblika bit će potreban stručnjak za 3D modeliranje, ili još bolje industrijski dizajner.
Ako su izgled i ergonomija presudni za vaš proizvod, morat ćete zaposliti industrijskog dizajnera. Primjerice, industrijski dizajneri inženjeri su koji čine da prijenosni uređaji poput iPhonea izgledaju tako cool i elegantno.
Ako izgled nije presudan za vaš proizvod, vjerojatno možete proći angažiranjem 3D modela, a oni su obično znatno jeftiniji od industrijskog dizajnera.
Korak 1 - Stvorite 3D model
Prvi korak u razvoju eksterijera vašeg proizvoda je stvaranje 3D računala
model. Dva velika softverska paketa koja se koriste za izradu 3D modela su Solidworks i PTC Creo (prije zvani Pro / Engineer).
Međutim, Autodesk sada nudi alat za 3D modeliranje zasnovan na oblaku koji je potpuno besplatan za studente, hobiste i startupe. Zove se Fusion 360. Ako želite napraviti svoje vlastito 3D modeliranje, a niste vezani ni za Solidworks ni za PTC Creo, onda svakako razmislite o Fusionu 360.
Nakon što vaš dizajner industrijskog ili 3D modeliranja dovrši 3D model, možete ga pretvoriti u fizičke prototipove. 3D model također se može koristiti u marketinške svrhe, posebno prije nego što imate na raspolaganju funkcionalne prototipove.
Ako svoj 3D model planirate koristiti u marketinške svrhe, poželjet ćete stvoriti fotorealističnu verziju modela. I Solidworks i PTC Creo imaju na raspolaganju fotorealistične module.
Također možete dobiti foto realističnu, 3D animaciju vašeg proizvoda. Imajte na umu da ćete možda trebati angažirati zasebnog dizajnera koji se bavi animacijom i postiže da 3D modeli izgledaju realno.
Najveći rizik kada je u pitanju razvoj 3D modela vašeg kućišta jest taj što dobijete dizajn koji se može prototipizirati, ali ne proizvesti u količini.
U konačnici, vaše će kućište biti proizvedeno metodom koja se naziva visokotlačno ubrizgavanje (za više detalja pogledajte korak 4 dolje).
Razvoj dijela za proizvodnju pomoću injekcijskog prešanja može biti prilično složen s mnogim pravilima koja treba slijediti. S druge strane, gotovo sve se može prototipirati 3D ispisom.
Stoga budite sigurni da ćete unajmiti samo nekoga tko u potpunosti razumije sve složenosti i zahtjeve dizajna za injekcijsko prešanje.
Korak 2 - Naručite prototipove kućišta (ili kupite 3D pisač)
Plastični prototipovi izrađuju se pomoću aditivnog postupka (najčešćeg) ili supstraktivnog postupka. Postupak dodavanja, poput 3D ispisa, stvara prototip slaganjem tankih slojeva plastike kako bi se stvorio konačni proizvod.
Aditivni procesi su daleko najčešći zbog njihove sposobnosti da stvore gotovo sve što možete zamisliti.
Subtraktivni postupak, poput CNC obrade, umjesto toga uzima blok čvrste plastike i izrađuje konačni proizvod.
Prednost suptraktivnih procesa je ta što upotrebljavate plastičnu smolu koja se točno podudara s konačnom plastikom koju ćete koristiti. To je važno za neke proizvode, ali za većinu proizvoda to nije bitno.
Uz postupke aditiva koristi se posebna prototipska smola koja može imati drugačiji osjećaj od proizvodne plastike. Smole koje se koriste u aditivnim postupcima znatno su se poboljšale, ali još uvijek se ne podudaraju s proizvodnom plastikom koja se koristi za injekcijsko prešanje.
To sam već spomenuo, ali zaslužuje da se ponovno istakne. Imajte na umu da su procesi izrade prototipova (aditivni i subtraktivni) potpuno različiti od tehnologije koja se koristi za proizvodnju (injekcijsko prešanje). Morate izbjegavati stvaranje prototipova (posebno s prototipovima aditiva) koje je nemoguće proizvesti.
U početku ne morate nužno natjerati prototip da slijedi sva pravila za injekcijsko prešanje, ali morate ih imati na umu kako bi se vaš dizajn lakše prebacio na prešanje.
Brojne tvrtke mogu uzeti vaš 3D model i pretvoriti ga u fizički prototip. Proto Labs je tvrtka koju osobno preporučujem. Oni nude i aditivno i suptraktivno prototipiranje, kao i injekcijsko prešanje malog volumena.
Također možete razmisliti o kupnji vlastitog 3D printera, posebno ako mislite da će vam trebati nekoliko iteracija da biste ispravno izradili svoj proizvod. 3D printere sada možete kupiti za samo nekoliko stotina dolara, što vam omogućuje stvaranje koliko god želite prototipa.
Prava prednost posjedovanja vlastitog 3D printera je što vam omogućuje da gotovo odmah ponovite svoj prototip, smanjujući tako vaše vrijeme za izlazak na tržište.
Korak 3 - Procijenite prototipove ograde
Sada je vrijeme da procijenimo prototipove kućišta i po potrebi promijenimo 3D model. Gotovo uvijek će trebati nekoliko iteracija prototipa da se dizajn kućišta prikaže kako treba.
Iako vam 3D računalni modeli omogućuju vizualizaciju kućišta, ništa se ne može usporediti s držanjem pravog prototipa u ruci. Gotovo sigurno će se dogoditi i funkcionalne i kozmetičke promjene koje ćete željeti napraviti nakon što dobijete svoj prvi pravi prototip. Planirajte potrebu za više prototipa kako biste sve popravili.
Razvoj plastike za vaš novi proizvod nije nužno jednostavan ili jeftin, pogotovo ako je estetika presudna za vaš proizvod. Međutim, stvarne komplikacije i troškovi nastaju kada prijeđete iz faze prototipa u potpunu proizvodnju.
Korak 4 - Prijelaz na injekcijsko prešanje
Iako je elektronika vjerojatno najsloženiji i najskuplji dio vašeg proizvoda za razvoj, plastika će biti najskuplja za proizvodnju. Postavljanje proizvodnje vaših plastičnih dijelova pomoću injekcijskog prešanja izuzetno je skupo.
Većina danas prodanih proizvoda od plastike izrađuje se uistinu staroj proizvodnoj tehnici koja se naziva brizganjem. Za vas je vrlo važno da razumijete ovaj proces.
Počinjete s čeličnim kalupom, koji je dva komada čelika koji se drže zajedno visokim pritiskom. Kalup ima urezanu šupljinu u obliku željenog proizvoda. Zatim se u kalup ubrizgava vruća rastaljena plastika.
Tehnologija injekcijskog prešanja ima jednu veliku prednost - to je jeftin način za izradu milijuna istih komada plastike. Trenutna tehnologija ubrizgavanja koristi divovski vijak za prisiljavanje plastike u kalup pod visokim tlakom, postupak izumljen 1946. U usporedbi s 3D ispisom, ubrizgavanje u kalup je prastaro!
Kalupi za ubrizgavanje izuzetno su učinkoviti u izradi puno istih stvari po stvarno niskoj cijeni po jedinici. Ali sami kalupi su šokantno skupi. Kalup dizajniran za izradu milijuna proizvoda može doseći 100 tisuća dolara! Ova visoka cijena uglavnom je zato što se plastika ubrizgava pod tako visokim tlakom, što je izuzetno žilavo na kalupu.
Da bi se izdržali ovi uvjeti kalupi se izrađuju od tvrdih metala. Što je potrebno više injekcija, metal je tvrđi i veći su troškovi.
Na primjer, aluminijske kalupe možete koristiti za izradu nekoliko tisuća jedinica. Aluminij je mekan pa se vrlo brzo razgrađuje. Međutim, jer je mekši, također je lakše izraditi kalup, pa su i troškovi niži - samo 1-2 tisuće dolara za jednostavan kalup.
Kako se predviđeni volumen kalupa povećava, tako se povećava i tvrdoća metala, a time i trošak. Vrijeme izrade kalupa također se povećava kod tvrdih metala poput čelika. Izrađivaču kalupa treba mnogo više vremena da izrezbare (naziva se strojna obrada) čelični kalup, nego mekšem aluminijskom.
Na kraju možete povećati brzinu izrade pomoću više kalupa za šupljinu.
Omogućuju vam izradu više kopija vašeg dijela jednim ubrizgavanjem plastike.
Ali nemojte uskakati u više kalupa za šupljinu dok ne preradite bilo kakve preinake na svojim početnim kalupima. Pametno je pokrenuti najmanje nekoliko tisuća jedinica prije nadogradnje na više kalupa za šupljinu.
Zaključak
Ovaj vam je članak dao osnovni pregled procesa razvoja novog elektroničkog hardverskog proizvoda, bez obzira na vašu tehničku razinu. Ovaj postupak uključuje odabir najbolje strategije razvoja i razvoj elektronike i kućišta za vaš proizvod.
o autoru
