Panduan utama - bagaimana mengembangkan produk perkakasan elektronik baru

Oleh itu, anda ingin membangunkan produk perkakasan elektronik baru? Mari saya mulakan dengan berita baik - mungkin. Anda boleh mengembangkan produk perkakasan tanpa mengira tahap teknikal anda dan anda tidak semestinya menjadi jurutera untuk berjaya (walaupun ia pasti membantu).

Sama ada anda seorang usahawan, pemula, pembuat, pencipta, atau perniagaan kecil, panduan ini akan membantu anda memahami proses pengembangan produk baru.

Saya tidak akan berbohong kepada anda. Ini adalah perjalanan yang sangat panjang dan sukar untuk melancarkan produk perkakasan baru. Walaupun perkakasan terkenal keras, kini lebih mudah berbanding individu dan pasukan kecil untuk mengembangkan produk perkakasan baru.

Namun, jika anda mencari kaedah menjana wang yang mudah dan cepat, maka saya cadangkan anda berhenti membaca sekarang kerana membawa produk perkakasan baru ke pasaran jauh dari senang atau cepat.

Dalam panduan ini saya akan membincangkan terlebih dahulu strategi pengembangan produk untuk kedua-dua pencipta teknikal dan pengusaha bukan teknikal yang ingin membuat produk perkakasan elektronik baru. Kemudian, kita akan terus mengembangkan elektronik diikuti dengan pengembangan penutup plastik.

Bahagian 1 - Strategi Pembangunan Produk

Pada asasnya terdapat lima pilihan untuk pengusaha dan pemula untuk mengembangkan produk perkakasan baru. Walau bagaimanapun, berkali-kali strategi keseluruhan terbaik adalah gabungan dari lima strategi pembangunan ini.

1) Kembangkan Produk Sendiri

Ini jarang sekali merupakan strategi yang boleh dilaksanakan dengan sendirinya. Sangat sedikit orang yang mempunyai semua kemahiran yang diperlukan untuk mengembangkan produk elektronik yang siap pasaran sepenuhnya.

Walaupun anda seorang jurutera, adakah anda pakar dalam reka bentuk elektronik, pengaturcaraan, pemodelan 3D, pencetakan suntikan, dan pembuatan? Mungkin tidak. Sebilangan besar kepakaran ini terdiri daripada banyak kepakaran.

Walaupun begitu, jika anda mempunyai kemahiran yang diperlukan, semakin jauh anda mengembangkan produk anda sendiri, semakin banyak wang yang akan anda simpan dan semakin baik anda akan berada dalam jangka masa panjang.

Sebagai contoh, saya membawa produk perkakasan saya sendiri ke pasaran sekitar 6 tahun yang lalu. Produknya lebih kompleks secara mekanikal daripada elektrik. Saya seorang jurutera elektronik dengan latihan dan bukan jurutera mekanikal, jadi pada mulanya saya mengupah beberapa jurutera mekanikal bebas.

Namun, saya cepat kecewa dengan bagaimana lambatnya perkara berjalan. Lagipun, saya memikirkan produk saya hampir setiap jam bangun tidur! Saya terobsesi untuk mengembangkan produk saya dan di pasaran secepat mungkin. Tetapi jurutera yang saya pekerjakan telah memperjelasnya dengan banyak projek lain dan tidak memberikan perhatian kepada projek saya yang saya rasa patut.

Oleh itu, saya memutuskan untuk belajar semua yang diperlukan untuk membuat reka bentuk mekanikal sendiri. Tidak ada yang lebih bermotivasi daripada saya untuk mengembangkan produk saya dan di pasaran. Pada akhirnya, saya dapat menyelesaikan reka bentuk mekanikal dengan lebih pantas (dan dengan lebih sedikit wang).

Moral ceritanya adalah melakukan seberapa banyak pengembangan yang dibenarkan oleh kemahiran anda, tetapi juga jangan terlalu jauh. Sekiranya kemahiran sub-pakar anda menyebabkan anda mengembangkan produk yang kurang optimum maka itu adalah kesalahan besar. Juga, sebarang kemahiran baru yang mesti anda pelajari akan memakan masa dan akhirnya dapat memanjangkan masa untuk memasarkan. Sentiasa bawa pakar untuk mengisi jurang kepakaran anda.

Beberapa laman web kegemaran saya untuk belajar mengenai pengembangan elektronik adalah Hackster.io, Build Electronic Circuits, Bald Engineer, Adafruit, Sparkfun, Make Magazine, dan All About Circuits. Pastikan untuk melihat saluran YouTube yang disebut AddOhms yang mempunyai beberapa video pengenalan yang sangat baik untuk belajar elektronik.

2) Bawa Pengasas Teknikal

Sekiranya anda seorang pengasas bukan teknikal, anda pasti bijak untuk membawa pengasas teknikal. Salah seorang pengasas pasukan permulaan anda sekurang-kurangnya perlu cukup memahami tentang pengembangan produk untuk menguruskan prosesnya.

Sekiranya anda merancang untuk akhirnya mendapatkan dana dari pelabur profesional maka anda pasti memerlukan pasukan pengasas. Pelabur permulaan profesional tahu bahawa pasukan pengasas lebih cenderung berjaya daripada pengasas solo.

Pasukan pengasas bersama yang ideal untuk kebanyakan permulaan perkakasan adalah jurutera perkakasan, pengaturcara, dan pemasar.

Membawa rakan pengasas mungkin kelihatan seperti penyelesaian terbaik untuk masalah anda, tetapi ada beberapa kelemahan yang serius juga. Pertama sekali, mencari pengasas bersama adalah sukar dan mungkin memerlukan banyak masa. Itu adalah masa berharga yang tidak dihabiskan untuk mengembangkan produk anda.

Mencari rakan pengasas bukanlah sesuatu yang harus anda tergesa-gesa dan anda perlu meluangkan masa untuk mencari perlawanan yang tepat. Mereka bukan sahaja perlu memuji kemahiran anda, tetapi anda juga perlu menyukainya secara peribadi. Anda pada dasarnya akan berkahwin dengan mereka sekurang-kurangnya beberapa tahun jadi pastikan anda bergaul dengan baik.

Kelemahan utama membawa pengasas bersama ialah mereka mengurangkan ekuiti anda dalam syarikat. Semua pengasas syarikat semestinya mempunyai ekuiti yang sama dalam syarikat. Oleh itu, jika anda pergi solo sekarang, bersiaplah untuk memberikan separuh syarikat anda kepada semua pengasas.

3) Penyumberan Luar kepada Jurutera Bebas

Salah satu kaedah terbaik untuk mengisi jurang kemampuan teknikal pasukan anda adalah dengan melakukan penyumberan luar kepada jurutera bebas.

Perlu diingat bahawa kebanyakan produk memerlukan pelbagai jurutera dengan kepakaran yang berbeza, jadi anda perlu menguruskan sendiri pelbagai jurutera. Pada akhirnya, seseorang dalam pasukan pengasas perlu berkhidmat sebagai pengurus projek.

Pastikan anda mencari jurutera elektrik yang mempunyai pengalaman merancang jenis elektronik yang diperlukan oleh produk anda. Kejuruteraan elektrik adalah bidang kajian yang besar dan banyak jurutera tidak mempunyai pengalaman dengan reka bentuk litar.

Untuk pereka 3D pastikan anda menjumpai seseorang yang berpengalaman dengan teknologi cetakan suntikan, jika tidak, anda mungkin akan mendapat produk yang boleh dijadikan prototaip tetapi tidak dihasilkan secara besar-besaran.

4) Penyumberan Luar kepada Firma Pembangunan

Firma reka bentuk produk yang terkenal seperti Frog, IDEO, Fuse Project, dan lain-lain boleh menghasilkan reka bentuk produk yang hebat, tetapi sangat mahal.

Permulaan harus mengelakkan firma reka bentuk yang mahal dengan segala kos. Firma reka bentuk teratas boleh mengenakan $ 500k + untuk mengembangkan sepenuhnya produk baru anda. Walaupun anda mampu mengupah syarikat pengembangan produk yang mahal, jangan lakukannya. Anda bukan sahaja mungkin tidak akan mendapatkan semula wang itu, anda juga tidak mahu membuat kesilapan dalam mencari permulaan perkakasan yang tidak terlalu terlibat dalam pembangunan produk sebenar.

5) Berkongsi dengan Pengilang

Salah satu jalan untuk dicari adalah bekerjasama dengan pengeluar luar negara yang sudah membuat produk yang serupa dengan produk anda.

Pengilang besar akan mempunyai jabatan kejuruteraan dan pembangunan mereka sendiri untuk mengusahakan produk mereka sendiri. Sekiranya anda dapati pengeluar sudah membuat sesuatu yang serupa dengan produk anda sendiri, mereka mungkin dapat melakukan segalanya untuk anda - pembangunan, kejuruteraan, pembuatan prototaip, pengeluaran dan pembuatan acuan.

Strategi ini dapat menurunkan kos pembangunan awal anda. Walau bagaimanapun, pengeluar akan melunaskan kos ini, yang bermaksud menambahkan kos tambahan bagi setiap produk untuk pengeluaran pertama. Ini pada dasarnya berfungsi seperti pinjaman tanpa faedah, yang membolehkan anda membayar balik kos pembangunan anda secara perlahan-lahan kepada pengilang.

Kedengarannya hebat dan senang, jadi apa tangkapannya? Risiko utama yang perlu dipertimbangkan dengan strategi ini ialah anda memasukkan semua yang berkaitan dengan produk anda ke dalam satu syarikat.

Mereka pasti mahukan perjanjian pembuatan eksklusif, sekurang-kurangnya sehingga kos mereka pulih. Ini bermakna anda tidak boleh berpindah ke pilihan pembuatan yang lebih murah apabila jumlah pengeluaran anda meningkat.

Juga diperingatkan bahawa banyak pengeluar mungkin menginginkan sebahagian atau keseluruhan hak intelektual terhadap produk anda.

Bahagian 2 - Kembangkan Elektronik

Pengembangan elektronik untuk produk anda dapat dibahagikan kepada tujuh langkah: reka bentuk pengeluaran awal, rajah skematik, susun atur PCB, BOM akhir, prototaip, ujian dan program, dan akhirnya pensijilan.

Langkah 1 - Buat Reka Bentuk Pengeluaran Awal

Semasa mengembangkan produk perkakasan elektronik yang baru, anda harus memulakan dengan reka bentuk pengeluaran awal . Ini tidak boleh dikelirukan dengan prototaip Proof-of-Concept (POC).

Prototaip POC biasanya dibina menggunakan kit pengembangan seperti Arduino. Kadang-kadang ia berguna untuk membuktikan bahawa konsep produk anda menyelesaikan masalah yang diinginkan. Tetapi prototaip POC jauh dari reka bentuk pengeluaran. Jarang anda boleh pergi ke pasar dengan Arduino yang disertakan dalam produk anda.

A reka bentuk pengeluaran awal memberi tumpuan kepada komponen produk anda pengeluaran, kos, margin keuntungan, prestasi, ciri-ciri, pembangunan kemungkinan dan manufacturability.

Anda boleh menggunakan reka bentuk pengeluaran awal untuk menghasilkan anggaran bagi setiap kos yang diperlukan oleh produk anda. Penting untuk mengetahui dengan tepat kos untuk mengembangkan, prototaip, program, perakuan, skala, dan pembuatan produk.

Reka bentuk pengeluaran awal akan menjawab soalan berkaitan berikut. Adakah produk saya boleh dikembangkan? Bolehkah saya mengembangkan produk ini? Berapa lama masa yang diperlukan untuk mengembangkan produk saya? Bolehkah saya mengeluarkan produk secara besar-besaran? Bolehkah saya menjualnya dengan keuntungan?

Banyak pengusaha membuat kesilapan melangkau langkah reka bentuk pengeluaran awal, dan sebaliknya melompat tepat untuk merancang rajah litar skematik. Dengan berbuat demikian, anda akhirnya dapat mengetahui bahawa anda telah menghabiskan semua usaha ini dan menghasilkan wang yang sukar untuk produk yang tidak dapat dikembangkan, dihasilkan, atau yang paling penting, dijual dengan keuntungan.

Langkah 1A - Rajah Blok Sistem

Semasa membuat reka bentuk pengeluaran awal, anda harus memulakan dengan menentukan gambarajah blok peringkat sistem. Gambar rajah ini menentukan setiap fungsi elektronik dan bagaimana semua komponen berfungsi saling berkaitan.

Sebilangan besar produk memerlukan mikrokontroler atau mikropemproses dengan pelbagai komponen (paparan, sensor, memori, dll.) Bersambung dengan mikrokontroler melalui pelbagai port bersiri.

Dengan membuat gambarajah blok sistem anda dapat mengenal pasti jenis dan bilangan port bersiri yang diperlukan dengan mudah. Ini adalah langkah pertama yang penting untuk memilih mikrokontroler yang betul untuk produk anda.

Langkah 1B - Pemilihan Komponen Pengeluaran

Seterusnya, anda mesti memilih pelbagai komponen pengeluaran: cip mikro, sensor, paparan, dan penyambung berdasarkan fungsi yang diinginkan dan harga runcit sasaran produk anda. Ini akan membolehkan anda membuat Bil Bahan Awal (BOM).

Di AS, Newark, Digikey, Arrow, Mouser, dan Future adalah pembekal komponen elektronik yang paling popular. Anda boleh membeli kebanyakan komponen elektronik dalam komponen (untuk prototaip dan ujian awal) atau hingga ribuan (untuk pembuatan dengan jumlah rendah).

Sebaik sahaja anda mencapai jumlah pengeluaran yang lebih tinggi, anda akan menjimatkan wang dengan membeli beberapa komponen terus dari pengeluar.

Langkah 1C - Anggarkan Kos Pengeluaran

Anda sekarang harus menganggarkan kos pengeluaran (atau Kos Barang Dijual - COGS) untuk produk anda. Sangat penting untuk mengetahui secepat mungkin berapa kos pembuatan produk anda.

Anda perlu mengetahui kos unit pembuatan produk anda untuk menentukan harga jualan terbaik, kos inventori, dan yang paling penting berapa banyak keuntungan yang anda dapat.

Komponen pengeluaran yang anda pilih tentunya akan memberi kesan besar kepada kos pembuatan.

Tetapi untuk mendapatkan anggaran kos pembuatan yang tepat, anda juga mesti memasukkan kos pemasangan PCB, pemasangan produk akhir, pengujian produk, pembungkusan runcit, kadar sekerap, pulangan, logistik, tugas, dan pergudangan.

Langkah 2 - Reka Bentuk Litar Skematik

Kini tiba masanya untuk merancang gambarajah litar skematik berdasarkan gambarajah blok sistem yang anda buat pada langkah 1.

Gambarajah skematik menunjukkan bagaimana setiap komponen, dari cip mikro hingga perintang, saling bersambung. Walaupun rajah blok sistem kebanyakannya tertumpu pada fungsi produk tahap yang lebih tinggi, gambarajah skematik adalah mengenai perincian kecil.

Sesuatu yang semudah pin yang salah bernombor pada komponen dalam skema boleh menyebabkan kekurangan fungsi sepenuhnya.

Dalam kebanyakan kes, anda memerlukan sub-litar yang berasingan untuk setiap blok rajah blok sistem anda. Pelbagai sub-litar ini kemudian akan dihubungkan bersama untuk membentuk gambarajah litar skematik penuh.

Perisian reka bentuk elektronik khas digunakan untuk membuat rajah skematik dan membantu memastikannya bebas daripada kesilapan. Saya cadangkan menggunakan pakej yang dipanggil DipTrace yang berpatutan, berkuasa, dan mudah digunakan.

Langkah 3 - Reka Papan Litar Bercetak (PCB)

Setelah skema selesai, anda sekarang akan merancang Printed Circuit Board (PCB). PCB adalah papan fizikal yang memegang dan menghubungkan semua komponen elektronik.

Pengembangan gambarajah blok sistem dan litar skematik kebanyakannya bersifat konseptual. Reka bentuk PCB adalah dunia yang sangat nyata.

PCB direka dalam perisian yang sama yang membuat rajah skematik. Perisian ini akan mempunyai pelbagai alat pengesahan untuk memastikan susun atur PCB memenuhi peraturan reka bentuk untuk proses PCB yang digunakan, dan bahawa PCB sesuai dengan skema.

Secara amnya, semakin kecil produknya, dan semakin ketat komponennya dikemas, semakin lama waktu yang diperlukan untuk membuat susun atur PCB. Sekiranya produk anda menggunakan banyak kuasa, atau menawarkan sambungan tanpa wayar, susun atur PCB lebih kritikal dan memakan masa.

Bagi kebanyakan reka bentuk PCB, bahagian yang paling kritikal adalah penghalaan kuasa, isyarat berkelajuan tinggi (jam kristal, garis alamat / data, dll.) Dan litar tanpa wayar.

Langkah 4 - Hasilkan Bil Bahan Akhir (BOM)

Walaupun anda semestinya telah membuat BOM awal sebagai sebahagian daripada reka bentuk pengeluaran awal anda, kini saatnya untuk BOM pengeluaran penuh.

Perbezaan utama antara keduanya adalah banyak komponen kos rendah seperti perintang dan kapasitor. Komponen ini biasanya hanya berharga satu atau dua sen, jadi saya tidak menyenaraikannya secara berasingan dalam BOM awal.

Tetapi untuk benar-benar menghasilkan PCB, anda memerlukan BOM lengkap dengan setiap komponen yang disenaraikan. BOM ini biasanya dibuat secara automatik oleh perisian reka bentuk skematik. BOM menyenaraikan nombor bahagian, kuantiti, dan semua spesifikasi komponen.

Langkah 5 - Perintahkan Prototaip PCB

Membuat prototaip elektronik adalah proses dua langkah. Langkah pertama menghasilkan papan litar bercetak yang kosong. Perisian reka bentuk litar anda akan membolehkan anda mengeluarkan susun atur PCB dalam format yang disebut Gerber dengan satu fail untuk setiap lapisan PCB.

Fail Gerber ini boleh dihantar ke kedai prototaip untuk jumlah kecil. Fail yang sama juga dapat diberikan kepada pengeluar yang lebih besar untuk pengeluaran dengan jumlah yang tinggi.

Langkah kedua ialah memasukkan semua komponen elektronik ke papan. Dari perisian reka bentuk anda akan dapat mengeluarkan fail yang menunjukkan koordinat tepat bagi setiap komponen yang diletakkan di papan tulis. Ini membolehkan kedai pemasangan mengotomatisasi pematerian sepenuhnya setiap komponen pada PCB anda.

Pilihan termurah anda adalah dengan menghasilkan prototaip PCB anda di China. Walaupun biasanya terbaik jika anda dapat membuat prototaip lebih dekat ke rumah untuk mengurangkan kelewatan penghantaran, bagi banyak pengusaha, lebih penting untuk mengurangkan kos.

Untuk menghasilkan papan prototaip anda di China, saya sangat mengesyorkan Seeed Studio. Mereka menawarkan harga yang hebat untuk jumlah dari 5 hingga 8,000 papan. Mereka juga menawarkan perkhidmatan percetakan 3D menjadikannya kedai sehenti. Pengilang prototaip PCB China yang lain dengan reputasi baik termasuk Gold Phoenix PCB dan Bittele Electronics.

Di AS saya mengesyorkan Sunstone Circuits, Screaming Circuits, dan San Francisco Circuits yang telah saya gunakan secara meluas untuk membuat prototaip rekaan saya sendiri. Diperlukan 1-2 minggu untuk memasang papan, kecuali anda membayar untuk perkhidmatan terburu-buru yang jarang saya cadangkan.

Langkah 6 - Nilai, Program, Debug, dan Ulangi

Kini tiba masanya untuk menilai prototaip elektronik. Perlu diingat bahawa prototaip pertama anda jarang berfungsi dengan sempurna. Anda kemungkinan besar akan melalui beberapa lelaran sebelum menyelesaikan reka bentuk. Ini adalah ketika anda akan mengenal pasti, men-debug dan menyelesaikan masalah dengan prototaip anda.

Ini boleh menjadi tahap yang sukar untuk diramalkan dari segi kos dan masa. Sebarang pepijat yang anda temui tentu saja tidak dijangka, jadi memerlukan masa untuk mengetahui sumber bug dan cara terbaik untuk memperbaikinya.

Penilaian dan pengujian biasanya dilakukan selari dengan pengaturcaraan mikrokontroler. Sebelum anda memulakan pengaturcaraan walaupun anda sekurang-kurangnya ingin melakukan beberapa ujian asas untuk memastikan papan tidak mempunyai masalah besar.

Hampir semua produk elektronik moden termasuk microchip yang disebut Unit Mikrokontroler (MCU) yang bertindak sebagai "otak" untuk produk tersebut. Pengawal mikro sangat mirip dengan mikropemproses yang terdapat di komputer atau telefon pintar.

Mikroprosesor unggul dalam menggerakkan sejumlah besar data dengan cepat, sementara mikrokontroler unggul di antara muka dan mengawal peranti seperti suis, sensor, paparan, motor, dll. Mikrokontroler adalah mikropemproses yang disederhanakan.

Mikrokontroler perlu diprogramkan untuk menjalankan fungsi yang diinginkan.

Pengawal mikro hampir selalu diprogramkan dalam bahasa komputer yang biasa digunakan yang disebut 'C'. Program ini, yang disebut firmware, disimpan dalam memori tetap tetapi dapat diprogramkan selalunya dalaman ke cip mikrokontroler.

Langkah 7 - Memperakui Produk Anda

Semua produk elektronik yang dijual mesti mempunyai pelbagai jenis sijil. Sijil yang diperlukan berbeza-beza bergantung pada negara mana produk akan dijual. Kami akan merangkumi sijil yang diperlukan di Amerika Syarikat, Kanada, dan Kesatuan Eropah.

FCC (Suruhanjaya Komunikasi Persekutuan)

Pensijilan FCC diperlukan untuk semua produk elektronik yang dijual di Amerika Syarikat. Semua produk elektronik mengeluarkan sejumlah radiasi elektromagnetik (iaitu gelombang radio) sehingga FCC ingin memastikan bahawa produk tidak mengganggu komunikasi tanpa wayar.

Terdapat dua kategori pensijilan FCC. Jenis mana yang diperlukan untuk produk anda bergantung pada apakah produk anda mempunyai keupayaan komunikasi tanpa wayar seperti Bluetooth, WiFi, ZigBee, atau protokol tanpa wayar lain.

FCC mengklasifikasikan produk dengan fungsi komunikasi tanpa wayar sebagai radiator yang disengajakan . Produk yang tidak sengaja memancarkan gelombang radio diklasifikasikan sebagai radiator yang tidak disengajakan . Sijil radiator yang disengajakan akan dikenakan biaya kira-kira 10 kali ganda daripada pensijilan radiator yang tidak disengaja.

Pertimbangkan untuk menggunakan modul elektronik untuk fungsi wayarles produk anda. Ini membolehkan anda mendapatkannya hanya dengan pensijilan radiator yang tidak disengajakan, yang akan menjimatkan sekurang-kurangnya $ 10k.

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

Pensijilan UL atau CSA diperlukan untuk semua produk elektrik yang dijual di Amerika Syarikat atau Kanada yang disambungkan ke soket AC.

Produk hanya dengan bateri yang tidak disambungkan ke soket AC tidak memerlukan sijil UL / CSA. Walau bagaimanapun, kebanyakan peruncit utama dan / atau syarikat insurans liabiliti produk memerlukan produk anda disahkan UL atau CSA.

CE (Conformité Européene)

Sijil CE diperlukan untuk kebanyakan produk elektronik yang dijual di Kesatuan Eropah (EU). Ia serupa dengan pensijilan FCC dan UL yang diperlukan di Amerika Syarikat.

RoHS

Pensijilan RoHS memastikan bahawa produk bebas plumbum. Pensijilan RoHS diperlukan untuk produk elektrik yang dijual di Kesatuan Eropah (EU) atau negara bagian California. Oleh kerana ekonomi California begitu ketara, sebahagian besar produk yang dijual di AS disahkan RoHS.

Pensijilan Bateri Lithium (UL1642, IEC61233, dan UN38.3)

Bateri lithium-ion / polimer yang boleh dicas semula mempunyai beberapa masalah keselamatan yang serius. Sekiranya litar pintas atau berlebihan, malah boleh terbakar.

Adakah anda ingat penarikan dua kali pada Samsung Galaxy Note 7 kerana masalah ini? Atau cerita mengenai pelbagai papan iklan meletup?

Kerana masalah keselamatan ini, bateri litium yang boleh dicas semula mesti disahkan. Untuk kebanyakan produk, saya cadangkan pada mulanya menggunakan bateri luar rak yang sudah mempunyai perakuan ini. Walau bagaimanapun, ini akan menghadkan pilihan anda dan kebanyakan bateri litium belum diperakui.

Ini terutama disebabkan oleh kenyataan bahawa kebanyakan syarikat perkakasan memilih untuk membuat bateri yang dirancang khusus untuk memanfaatkan semua ruang yang ada dalam produk. Atas sebab ini, kebanyakan pengeluar bateri tidak bersusah payah untuk mendapatkan sijil bateri luar rak.

Bahagian 3 - Kembangkan Pagar

Sekarang kita akan merangkumi pengembangan dan prototaip kepingan plastik tersuai. Untuk kebanyakan produk, ini merangkumi sekurang-kurangnya kandang yang menyatukan semuanya.

Pembangunan kepingan plastik atau logam berbentuk khusus akan memerlukan pakar pemodelan 3D, atau lebih baik lagi tetapi perancang industri.

Sekiranya penampilan dan ergonomi sangat penting untuk produk anda, maka anda pasti ingin menyewa pereka industri. Sebagai contoh, pereka industri adalah jurutera yang menjadikan peranti mudah alih seperti iPhone kelihatan begitu sejuk dan anggun.

Sekiranya penampilan tidak penting untuk produk anda, anda mungkin boleh mendapatkannya dengan menyewa pemodel 3D, dan mereka biasanya lebih murah daripada pereka industri.

Langkah 1 - Buat Model 3D

Langkah pertama untuk mengembangkan luaran produk anda adalah penciptaan komputer 3D

model. Dua pakej perisian besar yang digunakan untuk membuat model 3D adalah Solidworks dan PTC Creo (sebelumnya disebut Pro / Engineer).

Walau bagaimanapun, Autodesk kini menawarkan alat pemodelan 3D berasaskan awan yang benar-benar percuma untuk pelajar, penggemar hobi, dan pemula. Ia dipanggil Fusion 360. Sekiranya anda ingin melakukan pemodelan 3D anda sendiri, dan anda tidak terikat dengan Solidworks atau PTC Creo, maka pertimbangkan Fusion 360.

Setelah pereka model industri atau 3D anda melengkapkan model 3D, anda boleh mengubahnya menjadi prototaip fizikal. Model 3D juga dapat digunakan untuk tujuan pemasaran, terutama sebelum Anda mempunyai prototaip fungsional.

Sekiranya anda merancang untuk menggunakan model 3D anda untuk tujuan pemasaran, anda pasti ingin membuat versi model foto yang realistik. Solidworks dan PTC Creo mempunyai modul foto realistik yang tersedia.

Anda juga boleh menyelesaikan gambar animasi 3D produk anda. Perlu diingat bahawa anda mungkin perlu menyewa pereka berasingan yang pakar dalam animasi dan menjadikan model 3D kelihatan realistik.

Risiko terbesar ketika mengembangkan model 3D untuk kandang anda ialah anda mempunyai reka bentuk yang dapat dijadikan prototaip tetapi tidak dihasilkan secara besar-besaran.

Pada akhirnya, kandang anda akan dihasilkan dengan kaedah yang disebut cetakan suntikan tekanan tinggi (lihat langkah 4 di bawah untuk keterangan lebih lanjut).

Membangunkan bahagian untuk pengeluaran menggunakan cetakan suntikan boleh menjadi sangat rumit dengan banyak peraturan yang harus diikuti. Sebaliknya, apa sahaja yang boleh dibuat prototaip melalui percetakan 3D.

Oleh itu, pastikan anda hanya menggaji seseorang yang memahami sepenuhnya semua kerumitan dan keperluan reka bentuk untuk pembuatan suntikan.

Langkah 2 - Pesan Prototaip Kes (atau Beli Pencetak 3D)

Prototaip plastik dibina menggunakan proses penambahan (paling biasa) atau proses penolakan. Proses penambahan, seperti pencetakan 3D, membuat prototaip dengan menyusun lapisan plastik nipis untuk membuat produk akhir.

Proses aditif adalah yang paling biasa kerana kemampuan mereka untuk membuat apa sahaja yang anda bayangkan.

Proses penolakan, seperti pemesinan CNC, sebaliknya mengambil sekumpulan plastik pengeluaran pepejal dan mengukir produk akhir.

Kelebihan proses penolakan ialah anda dapat menggunakan resin plastik yang sama dengan plastik pengeluaran akhir yang akan anda gunakan. Ini penting untuk beberapa produk, namun bagi kebanyakan produk ini tidak penting.

Dengan proses penambahan, resin prototaip khas digunakan, dan ia mungkin mempunyai rasa yang berbeza daripada plastik pengeluaran. Resin yang digunakan dalam proses aditif telah meningkat dengan ketara tetapi masih tidak sesuai dengan plastik pengeluaran yang digunakan dalam pembuatan suntikan.

Saya sudah menyebutkan perkara ini, tetapi wajar diketengahkan lagi. Berhati-hati bahawa proses prototaip (aditif dan subtraktif) sama sekali berbeza daripada teknologi yang digunakan untuk pengeluaran (injection molding). Anda mesti mengelakkan membuat prototaip (terutamanya dengan prototaip tambahan) yang mustahil dihasilkan.

Pada mulanya, anda tidak semestinya membuat prototaip mengikut semua peraturan untuk mencetak suntikan, tetapi anda perlu mengingatnya supaya reka bentuk anda dapat lebih mudah beralih ke cetakan suntikan.

Banyak syarikat boleh mengambil model 3D anda dan mengubahnya menjadi prototaip fizikal. Proto Labs adalah syarikat yang saya cadangkan secara peribadi. Mereka menawarkan prototaip tambahan dan subtraktif, serta cetakan suntikan isipadu rendah.

Anda juga mungkin mempertimbangkan untuk membeli pencetak 3D anda sendiri, terutamanya jika anda fikir anda memerlukan beberapa lelaran untuk mendapatkan produk anda dengan betul. Pencetak 3D boleh dibeli sekarang hanya dengan beberapa ratus dolar yang membolehkan anda membuat seberapa banyak versi prototaip yang dikehendaki.

Kelebihan sebenar memiliki pencetak 3D anda sendiri ialah membolehkan anda melakukan lelaran prototaip anda dengan segera, sehingga mengurangkan masa anda untuk memasarkan.

Langkah 3 - Nilaikan Prototaip Lampiran

Kini tiba masanya untuk menilai prototaip lampiran dan mengubah model 3D jika perlu. Hampir selalu memerlukan beberapa lelaran prototaip untuk mendapatkan reka bentuk kandang dengan tepat.

Walaupun model komputer 3D membolehkan anda memvisualisasikan kandang, tidak ada yang setanding dengan memegang prototaip sebenar di tangan anda. Terdapat hampir pasti perubahan fungsi dan kosmetik yang anda mahu lakukan setelah anda mempunyai prototaip sebenar pertama anda. Rancang untuk memerlukan pelbagai versi prototaip untuk menyelesaikan semuanya.

Membangunkan plastik untuk produk baru anda tidak semestinya mudah atau murah, terutamanya jika estetika sangat penting untuk produk anda. Walau bagaimanapun, komplikasi dan kos sebenar timbul apabila anda beralih dari tahap prototaip ke pengeluaran penuh.

Langkah 4 - Peralihan ke Pencetakan Suntikan

Walaupun elektronik mungkin merupakan bahagian paling kompleks dan mahal dari produk anda untuk dikembangkan, plastik akan menjadi yang paling mahal untuk dihasilkan. Menyiapkan pengeluaran bahagian plastik anda menggunakan cetakan suntikan sangat mahal.

Sebilangan besar produk plastik yang dijual hari ini dibuat menggunakan teknik pembuatan yang sangat lama yang disebut injection moulding. Sangat penting bagi anda untuk memahami proses ini.

Anda mulakan dengan acuan keluli, iaitu dua kepingan keluli yang disatukan menggunakan tekanan tinggi. Acuan mempunyai rongga yang diukir dalam bentuk produk yang diinginkan. Kemudian, plastik cair panas disuntik ke dalam acuan.

Teknologi cetakan suntikan mempunyai satu kelebihan besar - ini adalah kaedah murah untuk membuat berjuta-juta kepingan plastik yang sama. Teknologi cetakan suntikan semasa menggunakan skru gergasi untuk memaksa plastik menjadi acuan pada tekanan tinggi, suatu proses yang diciptakan pada tahun 1946. Berbanding dengan percetakan 3D, cetakan suntikan adalah kuno!

Acuan suntikan sangat cekap dalam membuat banyak perkara yang sama dengan kos per unit yang sangat rendah. Tetapi acuan itu sendiri sangat mahal. Cetakan yang direka untuk menghasilkan berjuta-juta produk boleh mencapai $ 100k! Kos tinggi ini disebabkan plastik disuntik pada tekanan tinggi, yang sangat sukar pada acuan.

Untuk menahan keadaan ini, acuan dibuat menggunakan logam keras. Semakin banyak suntikan yang diperlukan, semakin sukar logam yang diperlukan, dan semakin tinggi kosnya.

Sebagai contoh, anda boleh menggunakan acuan aluminium untuk membuat beberapa ribu unit. Aluminium lembut sehingga merosot dengan cepat. Walau bagaimanapun, kerana lebih lembut juga lebih mudah dibuat menjadi acuan, jadi harganya lebih rendah - hanya $ 1-2k untuk cetakan sederhana.

Oleh kerana jumlah yang dimaksudkan untuk acuan meningkat, maka kekerasan logam yang diperlukan dan kosnya. Masa utama untuk menghasilkan acuan juga meningkat dengan logam keras seperti keluli. Pembuat acuan memerlukan lebih lama untuk mengukir (disebut pemesinan) cetakan keluli, daripada aluminium yang lebih lembut.

Anda akhirnya dapat meningkatkan kelajuan pengeluaran anda dengan menggunakan pelbagai acuan rongga.

Mereka membolehkan anda menghasilkan banyak salinan bahagian anda dengan satu suntikan plastik.

Tetapi jangan masuk ke dalam pelbagai acuan rongga sehingga anda dapat melakukan pengubahsuaian pada acuan awal anda. Adalah bijak untuk menjalankan sekurang-kurangnya beberapa ribu unit sebelum menaik taraf ke pelbagai acuan rongga.

Kesimpulannya

Artikel ini telah memberi anda gambaran asas mengenai proses pengembangan produk perkakasan elektronik baru, tanpa mengira tahap teknikal anda. Proses ini termasuk memilih strategi pengembangan terbaik, dan mengembangkan elektronik dan penutup untuk produk anda.

Mengenai Pengarang

John Teel adalah presiden Predictable Designs sebuah syarikat yang membantu usahawan, syarikat permulaan, pembuat, pencipta, dan syarikat kecil membawa produk elektronik baru ke pasaran. John pernah menjadi jurutera reka bentuk kanan untuk Texas Instruments di mana dia mencipta reka bentuk elektronik yang kini digunakan dalam berjuta-juta produk (termasuk beberapa dari Apple). Dia juga merupakan usahawan berjaya yang mengembangkan produknya sendiri, telah dihasilkan di Asia, dan dijual di ratusan lokasi runcit di beberapa negara. Muat turun cheat sheet percuma: 15 Langkah untuk Membangunkan Produk Elektronik Baru Anda.