- 1. del - Strategije razvoja izdelkov
- 1) Izdelek razvijte sami
- 2) Sodelovanje s tehničnimi soustanovitelji
- 3) Zunanje izvajanje samostojnih inženirjev
- 4) Zunanje izvajanje za razvojno podjetje
- 5) Povežite se s proizvajalcem
- 2. del - Razvijanje elektronike
- 1. korak - ustvarite idejni načrt proizvodnje
- 2. korak - oblikujte shematski diagram vezja
- 3. korak - Oblikujte tiskano vezje (PCB)
- Korak 4 - Pripravite končni opis materiala (BOM)
- 5. korak - Naročite prototipe PCB
- 6. korak - ocenite, programirajte, odpravite napake in ponovite
- 7. korak - potrdite svoj izdelek
- 3. del - Razvijte prilogo
- 1. korak - Ustvarite 3D model
- 2. korak - Naročite prototipe ohišja (ali kupite 3D-tiskalnik)
- 3. korak - Ocenite prototipe ohišja
- 4. korak - prehod na brizganje
- Zaključek
- O avtorju
Torej želite razviti nov elektronski strojni izdelek? Naj začnem z dobro novico - mogoče je. Strojni izdelek lahko razvijete ne glede na vašo tehnično raven in za uspeh vam ni treba biti inženir (čeprav to zagotovo pomaga).
Ne glede na to, ali ste podjetnik, zagonski podjetnik, izdelovalec, izumitelj ali majhno podjetje, vam bo ta vodnik pomagal razumeti postopek razvoja novega izdelka.
Vendar vam ne bom lagal. Izkoriščanje novega strojnega izdelka je neverjetno dolgo in težko potovanje. Čeprav je strojna oprema znano, je težko, je tudi lažje, zdaj kot kdajkoli za posameznike in majhne ekipe za razvoj novih izdelkov strojne opreme.
Če pa iščete enostaven in hiter način zaslužka, predlagam, da zdaj nehate brati, ker na trg nov izdelek strojne opreme še zdaleč ni enostaven ali hiter.
V tem priročniku bom najprej razpravljal o strategijah razvoja izdelkov tako za tehnične ustvarjalce kot za netehnične podjetnike, ki želijo ustvariti nov elektronski strojni izdelek. Nato bomo nadaljevali z razvojem elektronike, čemur bo sledil razvoj plastičnega ohišja.
1. del - Strategije razvoja izdelkov
V bistvu obstaja pet možnosti za podjetnike in zagonska podjetja, da razvijejo nov strojni izdelek. Vendar je velikokrat najboljša splošna strategija kombinacija teh petih razvojnih strategij.
1) Izdelek razvijte sami
To je le redko izvedljiva strategija povsem sama po sebi. Zelo malo ljudi ima vsa znanja, ki so potrebna, da popolnoma samostojno razvijejo tržno pripravljen elektronski izdelek.
Tudi če ste slučajno inženir, ste strokovnjak za oblikovanje elektronike, programiranje, 3D modeliranje, brizganje in izdelavo? Verjetno ne. Tudi večino teh specialitet sestavljajo številne pod-specialnosti.
Če imate potrebne veščine, dlje kot sami razvijate svoj izdelek, več denarja boste prihranili in bolje boste imeli dolgoročno.
Na primer, svoj lasten izdelek strojne opreme sem predstavil na trgu pred približno 6 leti. Izdelek je bil mehansko bolj zapleten kot električno. Po izobrazbi sem inženir elektronike in nisem strojnik, zato sem sprva najel nekaj samostojnih strojnikov.
Vendar sem bil hitro razočaran nad tem, kako počasi so stvari napredovale. Navsezadnje sem skoraj vsak trenutek budnosti razmišljal o svojem izdelku! Bil sem obseden s čim hitrejšim razvojem in trženjem svojega izdelka. Toda inženirji, ki sem jih najel, so ga žonglirali z veliko drugimi projekti in mojemu projektu niso namenili pozornosti, za katero sem menil, da si jo zasluži.
Zato sem se odločil, da se naučim vsega, kar je potrebno za mehansko zasnovo. Nihče ni bil bolj motiviran kot jaz, da sem svoj izdelek razvil in dal na trg. Na koncu sem mehansko zasnovo lahko zaključil veliko hitreje (in za veliko manj denarja).
Morala zgodbe je, da naredite toliko, kolikor vam omogočajo razvojne sposobnosti, vendar tega tudi ne jemljite predaleč. Če zaradi vaših strokovnih znanj razvijete manj kot optimalen izdelek, je to velika napaka. Vse nove veščine, ki se jih morate naučiti, bodo vzele čas, kar bo na koncu podaljšalo čas za trženje. Vedno pripeljite strokovnjake, ki bodo zapolnili vrzeli v vašem strokovnem znanju.
Nekatera moja najljubša spletna mesta za učenje o razvoju elektronike so Hackster.io, Build Electronic Circuits, Bald Engineer, Adafruit, Sparkfun, Make Magazine in All About Circuits. Ne pozabite si ogledati YouTubovega kanala AddOhms, ki vsebuje nekaj popolnoma odličnih uvodnih video posnetkov za učenje elektronike.
2) Sodelovanje s tehničnimi soustanovitelji
Če ste netehnični ustanovitelj, bi bilo vsekakor pametno, da pripeljete tehničnega soustanovitelja. Eden od ustanoviteljev vaše zagonske ekipe mora vsaj dovolj razumeti razvoj izdelka, da bo lahko vodil postopek.
Če nameravate sčasoma poiskati zunanja sredstva pri profesionalnih vlagateljih, potem zagotovo potrebujete skupino ustanoviteljev. Profesionalni vlagatelji v startup podjetja vedo, da je veliko uspešnejša skupina ustanoviteljev kot samostojni ustanovitelj.
Idealna skupina soustanoviteljev za večino zagonov strojne opreme je strojni inženir, programer in prodajalec.
Navajanje soustanoviteljev se morda sliši kot popolna rešitev za vaše težave, vendar obstaja tudi nekaj resnih slabosti. Najprej je iskanje soustanoviteljev težko in bo verjetno trajalo ogromno časa. To je dragocen čas, ki ga ne porabite za razvoj izdelka.
Iskanje soustanoviteljev ni nekaj, čemur bi morali hiteti in si morate vzeti čas, da najdete pravo tekmo. Ne samo, da morajo pohvaliti vaše veščine, ampak jih morate tudi osebno všeč. V bistvu boste z njimi poročeni vsaj nekaj let, zato se prepričajte, da se dobro razumete.
Glavna slabost vključevanja soustanoviteljev je, da zmanjšajo vaš kapital v podjetju. Vsi ustanovitelji podjetja bi morali imeti resnično enak kapital v podjetju. Torej, če greste solo zdaj, bodite pripravljeni dati kateremu koli soustanovitelju polovico svojega podjetja.
3) Zunanje izvajanje samostojnih inženirjev
Eden najboljših načinov za zapolnitev kakršnih koli vrzeli v tehničnih zmožnostih vaših ekip je zunanje izvajanje inženirjev.
Ne pozabite, da bo za večino izdelkov potrebnih več inženirjev različnih specialnosti, zato boste morali različne inženirje voditi sami. Na koncu bo nekdo v ustanovni ekipi moral služiti kot vodja projekta.
Najdite elektroinženirja, ki ima izkušnje z oblikovanjem vrste elektronike, ki jo zahteva vaš izdelek. Elektrotehnika je veliko področje študija in mnogi inženirji nimajo nobenih izkušenj z načrtovanjem vezij.
Za 3D oblikovalca poskrbite, da boste našli nekoga, ki ima izkušnje s tehnologijo brizganja, v nasprotnem primeru boste verjetno dobili izdelek, ki ga je mogoče prototipirati, ne pa tudi masovno izdelovati.
4) Zunanje izvajanje za razvojno podjetje
Najbolj znana podjetja za oblikovanje izdelkov, kot so Frog, IDEO, Fuse Project itd., Lahko ustvarijo fantastične izdelke, vendar so noro dragi.
Startupi se morajo za vsako ceno izogibati dragim oblikovalskim podjetjem. Vrhunska oblikovalska podjetja lahko za popoln razvoj vašega novega izdelka zaračunajo 500.000 USD +. Tudi če si lahko privoščite najeti drago podjetje za razvoj izdelkov, tega ne storite. Ne samo, da tega denarja ne boste nikoli več izterjali, ampak tudi ne želite narediti napake, ko ste ustanovili zagon strojne opreme, ki ni močno vpleten v dejanski razvoj izdelka.
5) Povežite se s proizvajalcem
Ena od možnosti je sodelovanje s čezmorskim proizvajalcem, ki že izdeluje izdelke, ki so podobni vašemu.
Veliki proizvajalci bodo imeli lastne inženirske in razvojne oddelke, ki bodo delali na svojih izdelkih. Če najdete proizvajalca, ki že izdeluje nekaj podobnega lastnemu izdelku, bo morda lahko naredil vse za vas - razvoj, inženiring, izdelavo prototipov, izdelavo in izdelavo kalupov.
Ta strategija vam lahko zniža vnaprejšnje razvojne stroške. Proizvajalci pa bodo te stroške amortizirali, kar pomeni dodajanje dodatnih stroškov na izdelek za prve proizvodne cikle. To v bistvu deluje kot brezobrestno posojilo in vam omogoča, da proizvajalcu počasi povrnete svoje razvojne stroške.
Sliši se super in enostavno, kaj je torej ulov? Glavno tveganje, ki ga je treba upoštevati pri tej strategiji, je, da vse, kar je povezano z vašim izdelkom, postavite v eno podjetje.
Zagotovo bodo želeli ekskluziven proizvodni sporazum, vsaj dokler si ne povrnejo stroškov. To pomeni, da ne morete preiti na cenejšo proizvodno možnost, ko se poveča obseg vaše proizvodnje.
Upoštevajte tudi, da si mnogi proizvajalci morda želijo del ali vse intelektualne pravice do vašega izdelka.
2. del - Razvijanje elektronike
Razvoj elektronike za vaš izdelek lahko razdelimo na sedem korakov: predhodni načrt proizvodnje, shematski diagram, postavitev PCB-ja, končna specifikacija, prototip, test in program ter nazadnje certificiranje.
1. korak - ustvarite idejni načrt proizvodnje
Pri razvoju novega izdelka elektronske strojne opreme najprej začnite s predhodnim načrtom proizvodnje . Tega ne gre zamenjati s prototipom Proof-of-Concept (POC).
Prototip POC je običajno izdelan z uporabo razvojnega kompleta, kot je Arduino. Včasih so lahko koristni za dokazovanje, da vaš koncept izdelka rešuje želeni problem. Toda prototip POC še zdaleč ni proizvodna zasnova. Redko se lahko odpravite na trg z Arduinom, vgrajenim v vaš izdelek.
Idejni proizvodnja se osredotoča na proizvodnih komponent vašega izdelka, stroški, razlike v ceni, učinkovitosti, značilnosti, razvoj izvedljivosti in izdelave.
S predhodnim načrtom izdelave lahko pripravite ocene za vse stroške, ki jih potrebuje vaš izdelek. Pomembno je natančno poznati stroške razvoja, prototipa, programiranja, certificiranja, spreminjanja in izdelave izdelka.
Preliminarni načrt proizvodnje bo odgovoril na naslednja ustrezna vprašanja. Ali je moj izdelek izvedljiv za razvoj? Si lahko privoščim razvoj tega izdelka? Kako dolgo bom potreboval, da razvijem svoj izdelek? Ali lahko masovno izdelam izdelek? Ali ga lahko prodam z dobičkom?
Mnogi podjetniki naredijo napako, da preskočijo korak predhodnega načrtovanja proizvodnje in namesto tega skočijo naravnost v oblikovanje shematskega vezja. S tem boste sčasoma ugotovili, da ste ves ta trud in težko prislužen denar porabili za izdelek, ki ga ni mogoče ugodno razviti, izdelati ali, kar je najpomembneje, prodati z dobičkom.
Korak 1A - Blokovni diagram sistema
Ko ustvarjate idejni načrt proizvodnje, najprej začnite z definiranjem blokovnega diagrama na sistemski ravni. Ta diagram določa vsako elektronsko funkcijo in način medsebojnega povezovanja vseh funkcionalnih komponent.
Za večino izdelkov je potreben mikrokrmilnik ali mikroprocesor z različnimi komponentami (zasloni, senzorji, pomnilnik itd.), Ki so povezani z mikrokrmilnikom prek različnih serijskih vrat.
Z ustvarjanjem sistemskega blokovnega diagrama lahko zlahka prepoznate vrsto in število zahtevanih serijskih vrat. To je bistveni prvi korak za izbiro ustreznega mikrokrmilnika za vaš izdelek.
Korak 1B - Izbira proizvodnih komponent
Nato morate izbrati različne proizvodne komponente: mikročipe, senzorje, zaslone in konektorje, ki temeljijo na želenih funkcijah in ciljni maloprodajni ceni vašega izdelka. Tako boste lahko ustvarili predhodni predlog materiala (BOM).
V ZDA so Newark, Digikey, Arrow, Mouser in Future najbolj priljubljeni dobavitelji elektronskih komponent. Večino elektronskih komponent lahko kupite v tistih (za izdelavo prototipov in začetno preskušanje) ali do tisoč (za majhno proizvodnjo).
Ko dosežete večji obseg proizvodnje, boste prihranili denar z nakupom nekaterih komponent neposredno pri proizvajalcu.
Korak 1C - Ocenite proizvodne stroške
Zdaj bi morali oceniti proizvodne stroške (ali stroške prodanega blaga - COGS) za vaš izdelek. Bistveno je, da čim prej veste, koliko bo stala izdelava vašega izdelka.
Za določitev najboljše prodajne cene, stroškov zalog in predvsem, koliko dobička lahko ustvarite, morate poznati stroške proizvodne enote vašega izdelka.
Izbrani sestavni deli proizvodnje bodo seveda močno vplivali na proizvodne stroške.
Če želite natančno oceniti proizvodne stroške, morate vključiti tudi stroške sestavljanja PCB, sestavljanja končnega izdelka, testiranja izdelkov, maloprodajne embalaže, stopnje odpadkov, donosov, logistike, dajatev in skladiščenja.
2. korak - oblikujte shematski diagram vezja
Zdaj je čas, da oblikujete shematski diagram vezja, ki temelji na sistemskem blokovnem diagramu, ki ste ga ustvarili v 1. koraku.
Shematski diagram prikazuje, kako se vsaka komponenta, od mikročipov do uporov, poveže skupaj. Medtem ko je sistemski diagram večinoma osredotočen na funkcionalnost izdelka višje ravni, je shematski diagram vse o majhnih podrobnostih.
Nekaj tako preprostega, kot je napačno oštevilčen zatič na komponenti v shemi, lahko povzroči popolno pomanjkanje funkcionalnosti.
V večini primerov boste potrebovali ločeno vezje za vsak blok blokovnega diagrama sistema. Ta različna podveza so nato povezana skupaj, da tvorijo celoten shematski diagram vezja.
Za izdelavo shematskega diagrama in za zagotovitev, da ni napak, se uporablja posebna programska oprema za načrtovanje elektronike. Priporočam uporabo paketa DipTrace, ki je cenovno ugoden, zmogljiv in enostaven za uporabo.
3. korak - Oblikujte tiskano vezje (PCB)
Ko je shema končana, boste zdaj oblikovali tiskano vezje (PCB). PCB je fizična plošča, ki vsebuje in povezuje vse elektronske komponente.
Razvoj sistemskega blokovnega diagrama in shematskega vezja je bil večinoma idejne narave. Zasnova PCB pa je zelo resnična.
PCB je zasnovan v isti programski opremi, ki je ustvarila shematski diagram. Programska oprema bo imela različna orodja za preverjanje, s katerimi bo zagotovila, da postavitev PCB ustreza načrtom za uporabljeni postopek PCB in da se PCB ujema s shemo.
Na splošno je manjši izdelek in bolj kot so tesno sestavljene komponente, dlje bo trajalo, da se ustvari postavitev tiskanega vezja. Če vaš izdelek usmerja velike količine energije ali ponuja brezžično povezljivost, je postavitev PCB-ja še bolj kritična in dolgotrajna.
Za večino oblik PCB so najbolj kritični deli usmerjanja električne energije, hitri signali (kristalne ure, naslovi / podatkovne linije itd.) In vsa brezžična vezja.
Korak 4 - Pripravite končni opis materiala (BOM)
Čeprav bi morali že izdelati predhodno specifikacijo specifikacije kot del predhodnega proizvodnega načrta, je zdaj čas za celotno proizvodno specifikacijo.
Glavna razlika med obema je v številnih poceni komponentah, kot so upori in kondenzatorji. Te komponente ponavadi stanejo le en ali dva drobiža, zato jih v predhodni specifikaciji ne navajam posebej.
Toda za dejansko izdelavo tiskanega vezja potrebujete popolno specifikacijo z vsemi navedenimi komponentami. To specifikacijo navadno samodejno ustvari programska oprema za shematsko načrtovanje. V tehnični specifikaciji so navedene številke delov, količine in vse specifikacije komponent.
5. korak - Naročite prototipe PCB
Ustvarjanje elektronskih prototipov je postopek v dveh korakih. V prvem koraku nastanejo gola tiskana vezja. Programska oprema za načrtovanje vezij vam omogoča, da postavite tiskano vezje v obliki, imenovani Gerber, z eno datoteko za vsako plast PCB.
Te datoteke Gerber lahko pošljete v trgovino s prototipi za majhne količine. Iste datoteke lahko dobite tudi večjemu proizvajalcu za obsežno proizvodnjo.
Drugi korak je spajanje vseh elektronskih komponent na ploščo. Iz programske opreme za oblikovanje boste lahko izdali datoteko, ki prikazuje natančne koordinate vsake komponente, nameščene na plošči. To omogoča montažni delavnici, da v celoti avtomatizira spajkanje vseh komponent na tiskani plošči.
Vaša najcenejša možnost bo izdelava svojih prototipov PCB na Kitajskem. Čeprav je ponavadi najbolje, če lahko svoje prototipe naredite bližje domu, da zmanjšate zamude pri pošiljanju, je za mnoge podjetnike bolj pomembno, da zmanjšajo stroške.
Za izdelavo svojih prototipnih plošč na Kitajskem toplo priporočam Seeed Studio. Ponujajo fantastične cene za količine od 5 do 8000 plošč. Ponujajo tudi storitve 3D tiskanja, zaradi česar so na enem mestu. Drugi kitajski proizvajalci prototipov PCB z dobrim ugledom vključujejo PCB Gold Phoenix in Bittele Electronics.
V ZDA priporočam Sunstone Circuits, Screaming Circuits in San Francisco Circuits, ki sem jih veliko uporabljal za izdelavo prototipov lastnih modelov. Pridobivanje sestavljenih desk traja 1-2 tedna, razen če plačate za hitenje, ki ga redko priporočam.
6. korak - ocenite, programirajte, odpravite napake in ponovite
Zdaj je čas, da ocenimo prototip elektronike. Upoštevajte, da bo vaš prvi prototip le redko deloval popolnoma. Najverjetneje boste pred dokončanjem projekta opravili več ponovitev. Takrat boste prepoznali, odpravili napake in odpravili morebitne težave s svojim prototipom.
To je lahko težko napovedati tako stroškovno kot časovno. Vse napake, ki jih najdete, so seveda nepričakovane, zato je potreben čas, da ugotovite vir napake in kako jo najbolje odpraviti.
Vrednotenje in testiranje se običajno izvajata vzporedno s programiranjem mikrokrmilnika. Preden začnete programirati, boste želeli opraviti vsaj nekaj osnovnih preizkusov, da zagotovite, da plošča nima večjih težav.
Skoraj vsi sodobni elektronski izdelki vključujejo mikročip, imenovan mikrokrmilna enota (MCU), ki deluje kot "možgani" izdelka. Mikrokrmilnik je zelo podoben mikroprocesorju, ki ga najdemo v računalniku ali pametnem telefonu.
Mikroprocesor se odlikuje s hitrim premikanjem velikih količin podatkov, medtem ko mikrokrmilnik odlikuje povezovanje in nadzor naprav, kot so stikala, senzorji, zasloni, motorji itd. Mikrokrmilnik je precej poenostavljen mikroprocesor.
Mikrokrmilnik mora biti programiran za izvajanje želene funkcionalnosti.
Mikrokrmilniki so skoraj vedno programirani v splošno uporabljenem računalniškem jeziku, imenovanem 'C'. Program, imenovan vdelana programska oprema, je shranjen v trajnem, a vnovično programiranem pomnilniku, ki je običajno v čipu mikrokrmilnika.
7. korak - potrdite svoj izdelek
Vsi elektronski izdelki, ki se prodajajo, morajo imeti različne vrste certifikatov. Zahtevani certifikati se razlikujejo glede na državo, v kateri se bo izdelek prodajal. Zajemali bomo certifikate, zahtevane v ZDA, Kanadi in Evropski uniji.
FCC (Zvezna komisija za komunikacije)
Potrdilo FCC je potrebno za vse elektronske izdelke, ki se prodajajo v ZDA. Vsi elektronski izdelki oddajajo določeno količino elektromagnetnega sevanja (npr. Radijske valove), zato želi FCC zagotoviti, da izdelki ne motijo brezžične komunikacije.
Obstajata dve kategoriji certificiranja FCC. Katera vrsta je potrebna za vaš izdelek, je odvisno od tega, ali ima vaš izdelek zmogljivosti brezžične komunikacije, kot so Bluetooth, WiFi, ZigBee ali drugi brezžični protokoli.
FCC izdelke z brezžično komunikacijsko funkcionalnostjo uvršča med namerne radiatorje . Izdelki, ki namerno ne oddajajo radijskih valov, so razvrščeni kot nenamerni radiatorji . Namerno certificiranje radiatorjev vas bo stalo približno 10-krat toliko kot nenamerno certificiranje radiatorjev.
Najprej razmislite o uporabi elektronskih modulov za katero koli brezžično funkcijo vašega izdelka. To vam omogoča, da se s samo nenamernim certificiranjem radiatorjev prihranite vsaj 10.000 USD.
UL (Underwriters Laboratories) / CSA (Canadian Standards Association)
Certifikat UL ali CSA je potreben za vse električne izdelke, ki se prodajajo v ZDA ali Kanadi in so priključeni na električno vtičnico.
Izdelki samo za baterije, ki se ne priključijo na električno vtičnico, ne potrebujejo certifikata UL / CSA. Vendar pa bo večina večjih trgovcev na drobno in / ali zavarovalnic za odgovornost izdelkov zahtevala, da vaš izdelek potrdi UL ali CSA.
CE (Conformité Européene)
Certifikat CE je potreben za večino elektronskih izdelkov, ki se prodajajo v Evropski uniji (EU). Podobno je certifikatom FCC in UL, ki se zahtevajo v ZDA.
RoHS
RoHS certifikat zagotavlja, da izdelek ne vsebuje svinca. Certifikat RoHS je potreben za električne izdelke, ki se prodajajo v Evropski uniji (EU) ali državi Kalifornija. Ker je kalifornijsko gospodarstvo tako pomembno, ima večina izdelkov, prodanih v ZDA, certifikat RoHS.
Certifikati o litijevi bateriji (UL1642, IEC61233 in UN38.3)
Polnilne litij-ionske / polimerne baterije imajo nekaj resnih varnostnih pomislekov. Če pride do kratkega stika ali prekomernega polnjenja, lahko celo plameni.
Ali se spomnite dvojnega odpoklica Samsung Galaxy Note 7 zaradi te težave? Ali zgodbe o raznih hoverboardih, ki plamenijo?
Zaradi teh varnostnih razlogov je treba litijeve baterije za ponovno polnjenje certificirati. Za večino izdelkov najprej priporočam uporabo baterij, ki že imajo te certifikate. Vendar bo to omejilo vašo izbiro in večina litijevih baterij ni certificiranih.
To je predvsem posledica dejstva, da se večina proizvajalcev strojne opreme odloči, da bodo baterije po meri oblikovale tako, da izkoristijo ves prostor, ki je na voljo v izdelku. Iz tega razloga se večina proizvajalcev baterij ne trudi s certificiranjem svojih baterij.
3. del - Razvijte prilogo
Zdaj bomo obravnavali razvoj in izdelavo prototipov vseh plastičnih kosov po meri. Za večino izdelkov to vključuje vsaj ohišje, ki vsebuje vse skupaj.
Za razvoj plastičnih ali kovinskih kosov po meri bo potreben strokovnjak za 3D modeliranje ali še bolje industrijski oblikovalec.
Če sta videz in ergonomija za vaš izdelek kritični, boste želeli najeti industrijskega oblikovalca. Na primer, industrijski oblikovalci so inženirji, ki naredijo prenosne naprave, kot je iPhone, videti tako kul in elegantne.
Če videz za vaš izdelek ni kritičen, lahko verjetno najamete 3D modelarja, ki je običajno bistveno cenejši od industrijskega oblikovalca.
1. korak - Ustvarite 3D model
Prvi korak pri razvoju zunanjosti izdelka je ustvarjanje 3D računalnika
model. Dva velika programska paketa, ki se uporabljata za ustvarjanje 3D modelov, sta Solidworks in PTC Creo (prej imenovan Pro / Engineer).
Vendar Autodesk zdaj ponuja orodje za 3D modeliranje v oblaku, ki je popolnoma brezplačno za študente, ljubitelje in startupe. Imenuje se Fusion 360. Če želite narediti svoje 3D modeliranje in niste vezani niti na Solidworks niti na PTC Creo, potem vsekakor razmislite o Fusion 360.
Ko je vaš oblikovalec industrijskega ali 3D modeliranja dokončal 3D model, ga lahko nato spremenite v fizične prototipe. 3D model lahko uporabite tudi za trženje, še posebej preden imate na voljo funkcionalne prototipe.
Če nameravate svoj 3D model uporabiti za tržne namene, boste želeli ustvariti fotorealistično različico modela. Tako Solidworks kot PTC Creo imajo na voljo fotorealistične module.
Prav tako lahko dobite foto realistično 3D animacijo izdelka. Upoštevajte, da boste morda morali najeti ločenega oblikovalca, ki je specializiran za animacijo in ustvarja realistične 3D modele.
Največje tveganje pri razvoju 3D-modela za vašo ohišje je, da dobite dizajn, ki ga lahko prototipirate, vendar ga ne izdelate v obsegu.
Na koncu bo vaše ohišje izdelano po metodi, imenovani visokotlačno brizganje (za več podrobnosti glejte 4. korak spodaj).
Razvoj dela za proizvodnjo z brizganjem je lahko precej zapleten, pri čemer je treba upoštevati številna pravila. Po drugi strani pa je mogoče s 3D tiskanjem prototipirati skoraj vse.
Zato ne pozabite najeti le nekoga, ki popolnoma razume vse zapletenosti in zahteve glede oblikovanja za brizganje.
2. korak - Naročite prototipe ohišja (ali kupite 3D-tiskalnik)
Plastični prototipi so izdelani bodisi z aditivnim postopkom (najpogosteje) bodisi s postopkom odštevanja. Aditivni postopek, na primer 3D tiskanje, ustvari prototip z zlaganjem tankih plasti plastike, da se ustvari končni izdelek.
Aditivni procesi so daleč najpogostejši zaradi njihove sposobnosti, da ustvarijo skoraj vse, kar si lahko predstavljate.
Subtraktivni postopek, kot je CNC obdelava, namesto tega vzame blok trdne proizvodne plastike in izreže končni izdelek.
Prednost postopkov odštevanja je, da uporabite plastično smolo, ki se popolnoma ujema s končno proizvodnjo plastike, ki jo boste uporabili. To je pomembno za nekatere izdelke, vendar za večino izdelkov to ni nujno.
Pri aditivnih postopkih se uporablja posebna smola za izdelavo prototipov, ki ima lahko drugačen občutek kot proizvodna plastika. Smole, uporabljene v aditivnih procesih, so se znatno izboljšale, vendar še vedno ne ustrezajo proizvodni plastiki, ki se uporablja pri brizganju.
To sem že omenil, vendar si zasluži, da je še enkrat poudarjen. Upoštevajte, da se postopki izdelave prototipov (aditivni in subtraktivni) popolnoma razlikujejo od tehnologije, ki se uporablja za proizvodnjo (brizganje). Izogibati se morate ustvarjanju prototipov (zlasti z izdelavo aditivov), ki jih je nemogoče izdelati.
Na začetku vam ni treba, da prototip upošteva vsa pravila za brizganje pod tlakom, vendar jih morate upoštevati, da lahko svojo zasnovo lažje prestavite v brizganje.
Številna podjetja lahko vzamejo vaš 3D model in ga spremenijo v fizični prototip. Proto Labs je podjetje, ki ga osebno priporočam. Ponujajo aditivno in subtraktivno izdelavo prototipov ter brizganje z majhnim volumnom.
Razmislite lahko tudi o nakupu lastnega 3D-tiskalnika, še posebej, če menite, da boste potrebovali več ponovitev, da bo vaš izdelek pravilen. 3D tiskalnike lahko zdaj kupite za le nekaj sto dolarjev, kar vam omogoča, da ustvarite toliko prototipov, kot želite.
Resnična prednost lastnega 3D-tiskalnika je, da vam omogoča, da skoraj takoj ponovite svoj prototip, s čimer skrajšate čas za prodajo.
3. korak - Ocenite prototipe ohišja
Zdaj je čas, da ocenimo prototipe ohišja in po potrebi spremenimo 3D model. Skoraj vedno bo potrebnih več ponovitev prototipov, da bo zasnova ohišja ravno pravšnja.
Čeprav vam računalniški modeli 3D omogočajo vizualizacijo ohišja, se nič ne primerja s tem, da v roki držite pravi prototip. Skoraj zagotovo bodo prišle tako funkcionalne kot tudi kozmetične spremembe, ko boste imeli prvi pravi prototip. Načrtujte več prototipov, da bo vse v redu.
Razvijanje plastike za vaš novi izdelek ni nujno enostavno ali poceni, še posebej, če je estetika za vaš izdelek ključnega pomena. Resnični zapleti in stroški pa se pojavijo ob prehodu iz faze prototipa v popolno proizvodnjo.
4. korak - prehod na brizganje
Čeprav je elektronika verjetno najbolj zapleten in najdražji del vašega izdelka za razvoj, bo plastika najdražja za izdelavo. Postavitev vaših plastičnih delov z brizganjem je izjemno draga.
Večina izdelkov iz plastike, ki se danes prodajajo, je narejena s pomočjo res stare tehnike izdelave, imenovane brizganje. Za vas je zelo pomembno, da razumete ta postopek.
Začnete z jeklenim kalupom, ki je dva kosa jekla, zlepljena z visokim pritiskom. Kalup ima izrezljano votlino v obliki želenega izdelka. Nato v kalup vbrizgamo vročo staljeno plastiko.
Tehnologija brizganja kalupov ima eno veliko prednost - to je poceni način za izdelavo milijonov istih kosov plastike. Trenutna tehnologija brizganja uporablja velikanski vijak za potiskanje plastike v kalup pod visokim pritiskom, postopek, izumljen leta 1946. V primerjavi s 3D tiskanjem je brizganje starodavno!
Injekcijski kalupi so izjemno učinkoviti pri izdelavi veliko istih stvari po resnično nizki ceni na enoto. A sami kalupi so šokantno dragi. Kalup, zasnovan za izdelavo milijonov izdelkov, lahko doseže 100 tisoč dolarjev! Ti visoki stroški so predvsem zato, ker se plastika vbrizga pri tako visokem tlaku, ki je na kalupu izredno trden.
Da bi zdržali te pogoje, kalupe izdelujemo iz trdih kovin. Več kot je potrebnih injekcij, trša je potrebna kovina in višji so stroški.
Na primer, iz aluminijastih kalupov lahko naredite več tisoč enot. Aluminij je mehak, zato se zelo hitro razgradi. Ker pa je mehkejši, ga je tudi lažje izdelati v kalupu, zato so stroški nižji - le 1-2 tisoč USD za preprost kalup.
Ko se predvidena prostornina kalupa poveča, se poveča tudi zahtevana trdota kovine in s tem stroški. Čas priprave kalupa se poveča tudi pri trdih kovinah, kot je jeklo. Izdelovalec kalupov potrebuje veliko dlje časa, da izreže (imenovano obdelava) jekleni kalup, kot mehkejši aluminijasti.
Hitrost izdelave lahko sčasoma povečate z uporabo več kalupov za votlino.
Omogočajo vam izdelavo več kopij vašega dela z enim vbrizgom plastike.
Toda ne skočite v več kalupov za votlino, dokler ne obdelate kakršnih koli sprememb začetnih kalupov. Pred nadgradnjo na več kalupov za votlino je pametno zagnati vsaj nekaj tisoč enot.
Zaključek
Ta članek vam daje osnovni pregled postopka razvoja novega izdelka elektronske strojne opreme, ne glede na vašo tehnično raven. Ta postopek vključuje izbiro najboljše razvojne strategije ter razvoj elektronike in ohišja za vaš izdelek.