- Part 1 - Estratègies de desenvolupament de productes
- 1) Desenvolupeu el producte vosaltres mateixos
- 2) Incorporeu els cofundadors tècnics
- 3) Subcontractar a enginyers autònoms
- 4) Subcontractar a una empresa de desenvolupament
- 5) Associar-se amb un fabricant
- Part 2: desenvolupar l'electrònica
- Pas 1: creeu un disseny de producció preliminar
- Pas 2: dissenyeu el diagrama de circuits esquemàtics
- Pas 3: dissenyar la placa de circuit imprès (PCB)
- Pas 4: generar la llista final de materials (BOM)
- Pas 5: demaneu els prototips de PCB
- Pas 6: avaluar, programar, depurar i repetir
- Pas 7: certifiqueu el vostre producte
- Part 3: desenvolupar el recinte
- Pas 1: creeu un model 3D
- Pas 2: demaneu prototips de casos (o bé compreu una impressora 3D)
- Pas 3: avaluar els prototips del recinte
- Pas 4: Transició al modelat per injecció
- Conclusió
- Sobre l'autor
Així que voleu desenvolupar un nou producte de maquinari electrònic? Deixeu-me començar amb les bones notícies: és possible. Podeu desenvolupar un producte de maquinari independentment del vostre nivell tècnic i no necessàriament heu de ser enginyer per tenir èxit (tot i que sens dubte us ajuda).
Tant si sou empresari, startup, creador, inventor o petita empresa, aquesta guia us ajudarà a entendre el procés de desenvolupament de nous productes.
Però no et mentiré. És un viatge increïblement llarg i difícil per llançar un nou producte de maquinari. Tot i que el maquinari és conegut per ser dur, ara també és més fàcil que mai per a particulars i petits equips desenvolupar nous productes de maquinari.
Tanmateix, si esteu buscant una manera ràpida i senzilla de guanyar diners, us suggereixo que deixeu de llegir ara mateix, ja que el fet de portar al mercat un producte de maquinari nou no és ni fàcil ni ràpid.
En aquesta guia parlaré primer de les estratègies de desenvolupament de productes tant per a creadors tècnics com per a empresaris no tècnics que vulguin crear un nou producte de maquinari electrònic. A continuació, passarem al desenvolupament de l'electrònica seguit del desenvolupament del recinte de plàstic.
Part 1 - Estratègies de desenvolupament de productes
Bàsicament, hi ha cinc opcions per a emprenedors i startups per desenvolupar un nou producte de maquinari. Tanmateix, moltes vegades la millor estratègia general és la combinació d’aquestes cinc estratègies de desenvolupament.
1) Desenvolupeu el producte vosaltres mateixos
Poques vegades aquesta és una estratègia viable per si sola. Molt poques persones tenen totes les habilitats necessàries per desenvolupar per separat un producte electrònic preparat per al mercat.
Fins i tot si sou enginyer, sou experts en disseny electrònic, programació, modelatge 3D, emmotllament per injecció i fabricació? Probablement no. A més, la majoria d’aquestes especialitats estan formades per nombroses subespecialitats.
Dit això, si teniu les habilitats necessàries, com més aviat porteu el desenvolupament del vostre producte, més estalviarà diners i millor estareu a la llarga.
Per exemple, vaig portar al mercat el meu propi producte de maquinari fa uns 6 anys. El producte era més complex mecànicament que elèctricament. Sóc enginyer en electrònica de formació i no enginyer mecànic, de manera que inicialment vaig contractar un parell d’enginyers mecànics independents.
Tanmateix, em vaig sentir ràpidament frustrat pel progrés de les coses. Al cap i a la fi, pensava en el meu producte gairebé cada hora de vigília. M’obsessionava que el meu producte es desenvolupés i es comercialitzés el més ràpidament possible. Però els enginyers que vaig contractar feien malabars amb molts altres projectes i no donaven al meu projecte l'atenció que sentia que es mereixia.
Així que vaig decidir aprendre tot el necessari per fer el disseny mecànic jo mateix. Ningú estava més motivat que jo per aconseguir que el meu producte es desenvolupés i sortís al mercat. En última instància, vaig poder completar el disseny mecànic molt més ràpidament (i per molts menys diners).
La moral de la història consisteix a desenvolupar tot el desenvolupament que les vostres habilitats ho permetin, però tampoc no ho porteu massa lluny. Si les vostres habilitats de subexpert us fan desenvolupar un producte menys que òptim, és un gran error. A més, totes les noves habilitats que haureu d’aprendre trigaran temps i, en última instància, poden allargar el temps de comercialització. Porteu sempre experts per suplir qualsevol buit en la vostra experiència.
Alguns dels meus llocs web preferits per aprendre sobre el desenvolupament d’electrònica són Hackster.io, Build Electronic Circuits, Bald Engineer, Adafruit, Sparkfun, Make Magazine i All About Circuits. Assegureu-vos de consultar el canal de YouTube anomenat AddOhms, que inclou uns vídeos d’introducció absolutament excel·lents per aprendre electrònica.
2) Incorporeu els cofundadors tècnics
Si sou un fundador no tècnic, sens dubte seria aconsellable contractar un cofundador tècnic. Un dels fundadors del vostre equip d’inici ha d’entendre, com a mínim, prou sobre el desenvolupament de productes per gestionar el procés.
Si voleu obtenir finançament extern per part d’inversors professionals, definitivament necessiteu un equip de fundadors. Els inversors professionals d’inici saben que és molt més probable que tingui èxit un equip de fundadors que un fundador en solitari.
L’equip cofundador ideal per a la majoria d’inicis de maquinari és un enginyer de maquinari, un programador i un venedor.
Aconseguir cofundadors pot semblar la solució perfecta als vostres problemes, però també hi ha alguns desavantatges greus. En primer lloc, trobar cofundadors és difícil i probablement trigarà una quantitat enorme de temps. Aquest és un temps valuós que no es gasta desenvolupant el vostre producte.
Trobar cofundadors no és una cosa que hauríeu d’afanyar-vos i heu de dedicar temps a trobar la coincidència adequada. No només necessiten complementar les vostres habilitats, sinó que també us han d’agradar personalment. Essencialment, estareu casats amb ells almenys uns anys, així que assegureu-vos que us porteu bé.
L’inconvenient més important que comporta la creació de cofundadors és que redueixen el seu patrimoni a l’empresa. Tots els fundadors d’una empresa haurien de tenir realment la mateixa equitat. Per tant, si esteu en solitari ara mateix, prepareu-vos per donar a qualsevol cofundador la meitat de la vostra empresa.
3) Subcontractar a enginyers autònoms
Una de les millors maneres de suplir qualsevol buit en la capacitat tècnica dels vostres equips és subcontractar a enginyers autònoms.
Tingueu en compte que la majoria de productes requeriran diversos enginyers de diferents especialitats, de manera que haureu de gestionar vosaltres mateixos els diferents enginyers. En última instància, algú de l’equip fundador haurà de ser el cap del projecte.
Assegureu-vos de trobar un enginyer elèctric que tingui experiència en el disseny del tipus d’electrònica que requereix el vostre producte. L’enginyeria elèctrica és un camp d’estudi enorme i molts enginyers no tenen experiència en el disseny de circuits.
Per al dissenyador 3D, assegureu-vos de trobar algú que tingui experiència amb la tecnologia d’emmotllament per injecció; en cas contrari, probablement acabareu amb un producte que es pugui prototipar però no fabricar-lo en massa.
4) Subcontractar a una empresa de desenvolupament
Les empreses de disseny de productes més conegudes com Frog, IDEO, Fuse Project, etc. poden generar dissenys de productes fantàstics, però són increïblement cars.
Les startups haurien d’evitar a tota costa les empreses de disseny cares. Les millors empreses de disseny poden cobrar més de 500.000 € per desenvolupar completament el vostre nou producte. Fins i tot si us podeu permetre contractar una empresa de desenvolupament de productes cara, no ho feu. No només és probable que no recuperis mai aquests diners, sinó que tampoc no vulguis cometre l’error de fundar un inici de maquinari que no estigui molt implicat en el desenvolupament real del producte.
5) Associar-se amb un fabricant
Una de les vies a seguir és col·laborar amb un fabricant estranger que ja fabrica productes similars al vostre producte.
Els grans fabricants tindran els seus propis departaments d’enginyeria i desenvolupament per treballar en els seus propis productes. Si podeu trobar un fabricant que ja fabriqui alguna cosa similar al vostre propi producte, pot ser que pugui fer tot per vosaltres: desenvolupament, enginyeria, prototipatge, producció i fabricació de motlles.
Aquesta estratègia pot reduir els costos de desenvolupament inicials. No obstant això, els fabricants amortitzaran aquests costos, cosa que significa afegir un cost addicional per producte durant les primeres sèries de producció. Això funciona essencialment com un préstec sense interessos, que us permetrà pagar lentament els costos de desenvolupament al fabricant.
Sona molt bé i fàcilment, per tant, quina és la trampa? El principal risc a tenir en compte amb aquesta estratègia és que poseu tot el relacionat amb el vostre producte en una sola empresa.
Segurament voldran un acord de fabricació exclusiu, almenys fins que no se’n recuperin els costos. Això vol dir que no podeu migrar a una opció de fabricació més econòmica quan el vostre volum de producció augmenti.
Tingueu en compte que molts fabricants poden voler part o tots els drets intel·lectuals del vostre producte.
Part 2: desenvolupar l'electrònica
El desenvolupament de l'electrònica per al vostre producte es pot desglossar en set passos: disseny preliminar de producció, diagrama esquemàtic, disseny de PCB, BOM final, prototip, prova i programa i, finalment, certificació.
Pas 1: creeu un disseny de producció preliminar
En desenvolupar un nou producte de maquinari electrònic, primer heu de començar amb un disseny preliminar de producció . Això no s’ha de confondre amb un prototip de prova de concepte (POC).
Un prototip POC es construeix normalment mitjançant un kit de desenvolupament com un Arduino. De vegades poden ser útils per demostrar que el vostre concepte de producte resol el problema desitjat. Però un prototip POC està lluny de ser un disseny de producció. Poques vegades podeu sortir al mercat amb un Arduino incrustat al vostre producte.
Un disseny preliminar de producció se centra en els components de producció del producte, el cost, el marge de benefici, el rendiment, les característiques, la viabilitat del desenvolupament i la fabricabilitat.
Podeu utilitzar un disseny de producció preliminar per produir estimacions de cada cost que necessiti el vostre producte. És important conèixer amb precisió els costos per desenvolupar, prototipar, programar, certificar, escalar i fabricar el producte.
Un disseny preliminar de producció respondrà a les següents preguntes pertinents. És possible desenvolupar el meu producte? Em puc permetre el luxe de desenvolupar aquest producte? Quant de temps trigaré a desenvolupar el meu producte? Puc fabricar en massa el producte? Puc vendre-ho amb beneficis?
Molts empresaris cometen l'error de saltar-se el pas preliminar del disseny de producció i, en canvi, salten directament al disseny del diagrama de circuits esquemàtics. En fer-ho, podreu descobrir que heu gastat tot aquest esforç i diners que heu guanyat dur en un producte que no es pot desenvolupar, fabricar o, sobretot, vendre de manera assequible.
Pas 1A: diagrama de blocs del sistema
En crear el disseny de producció preliminar, heu de començar definint el diagrama de blocs a nivell de sistema. Aquest diagrama especifica cada funció electrònica i com s’interconnecten tots els components funcionals.
La majoria de productes requereixen un microcontrolador o un microprocessador amb diversos components (pantalles, sensors, memòria, etc.) que s’interfacin amb el microcontrolador a través de diversos ports sèrie.
En crear un diagrama de blocs del sistema, podeu identificar fàcilment el tipus i el nombre de ports sèrie necessaris. Aquest és un primer pas essencial per seleccionar el microcontrolador correcte per al vostre producte.
Pas 1B: selecció de components de producció
A continuació, heu de seleccionar els diferents components de producció: microxips, sensors, pantalles i connectors en funció de les funcions desitjades i del preu objectiu al detall del vostre producte. Això us permetrà crear una llista preliminar de materials (BOM).
Als Estats Units, Newark, Digikey, Arrow, Mouser i Future són els proveïdors de components electrònics més populars. Podeu adquirir la majoria de components electrònics en alguns (per a prototips i proves inicials) o fins a milers (per a fabricacions de baix volum).
Un cop arribeu a volums de producció més elevats, estalvieu diners comprant alguns components directament del fabricant.
Pas 1C: calculeu el cost de producció
Ara hauríeu d' estimar el cost de producció (o Cost de les mercaderies venudes - COGS) per al vostre producte. És fonamental saber el més aviat possible quant costarà fabricar el vostre producte.
Heu de conèixer el cost unitari de fabricació del vostre producte per determinar el millor preu de venda, el cost de l'inventari i, sobretot, la quantitat de beneficis que podeu obtenir.
Els components de producció que hàgiu seleccionat tindran un gran impacte en el cost de fabricació.
Però, per obtenir una estimació precisa del cost de fabricació, també heu d’incloure el cost del muntatge del PCB, el muntatge del producte final, les proves del producte, l’envasament al detall, la taxa de ferralla, les devolucions, la logística, els drets i l’emmagatzematge.
Pas 2: dissenyeu el diagrama de circuits esquemàtics
Ara és hora de dissenyar el diagrama esquemàtic de circuits basat en el diagrama de blocs del sistema que heu creat al pas 1.
El diagrama esquemàtic mostra com es connecten tots els components, des de microxips fins a resistències. Mentre que un diagrama de blocs del sistema es centra principalment en la funcionalitat del producte de nivell superior, un diagrama esquemàtic tracta de petits detalls.
Una cosa tan simple com un pin mal numerat en un component d’un esquema pot provocar una manca total de funcionalitat.
En la majoria dels casos, necessitareu un subcircuit separat per a cada bloc del diagrama de blocs del sistema. Aquests diversos sub-circuits es connectaran junts per formar el diagrama esquemàtic complet del circuit.
S'utilitza un programari especial de disseny d'electrònica per crear el diagrama esquemàtic i assegurar-se que estigui lliure d'errors. Recomano utilitzar un paquet anomenat DipTrace que sigui assequible, potent i fàcil d'utilitzar.
Pas 3: dissenyar la placa de circuit imprès (PCB)
Un cop fet l'esquema, ara dissenyareu la placa de circuit imprès (PCB). El PCB és la placa física que subjecta i connecta tots els components electrònics.
El desenvolupament del diagrama de blocs del sistema i del circuit esquemàtic han estat sobretot de naturalesa conceptual. Un disseny de PCB és un món molt real.
El PCB està dissenyat amb el mateix programari que va crear el diagrama esquemàtic. El programari disposarà de diverses eines de verificació per garantir que el disseny del PCB compleixi les regles de disseny del procés de PCB utilitzat i que el PCB coincideixi amb l’esquema.
En general, com més petit sigui el producte i més ajustats siguin els components, més tardarà la creació del disseny del PCB. Si el vostre producte envia grans quantitats d’energia o ofereix connectivitat sense fils, el disseny del PCB és encara més crític i requereix temps.
Per a la majoria de dissenys de PCB, les parts més crítiques són l'enrutament de potència, els senyals d'alta velocitat (rellotges de cristall, adreces / línies de dades, etc.) i qualsevol circuit sense fils.
Pas 4: generar la llista final de materials (BOM)
Tot i que ja hauríeu d’haver creat una llista inicial preliminar com a part del disseny preliminar de producció, ara és hora de la llista completa de material.
La principal diferència entre tots dos són els nombrosos components de baix cost com resistències i condensadors. Aquests components solen costar un cèntim o dos, de manera que no els enumero per separat a la llista inicial de material.
Però per fabricar el PCB necessiteu una llista de materials completa amb tots els components que apareixen a la llista. Aquesta llista de material normalment es crea automàticament mitjançant el programari de disseny esquemàtic. El BOM llista els números de peça, les quantitats i totes les especificacions dels components.
Pas 5: demaneu els prototips de PCB
La creació de prototips electrònics és un procés en dos passos. El primer pas és produir les plaques de circuits impresos nus. El vostre programari de disseny de circuits us permetrà generar el disseny de PCB en un format anomenat Gerber amb un fitxer per a cada capa de PCB.
Aquests fitxers Gerber es poden enviar a una botiga de prototips per a petites tirades de volum. Els mateixos fitxers també es poden proporcionar a un fabricant més gran per a la producció de gran volum.
El segon pas consisteix a soldar tots els components electrònics al tauler. Des del vostre programari de disseny podreu emetre un fitxer que mostri les coordenades exactes de tots els components col·locats al tauler. Això permet al taller de muntatges automatitzar completament la soldadura de tots els components del vostre PCB.
La vostra opció més barata serà produir els vostres prototips de PCB a la Xina. Tot i que normalment és millor si podeu fer els vostres prototips més a prop de casa per reduir els retards d’enviament, per a molts empresaris és més important minimitzar els costos.
Per produir els vostres prototips a la Xina, us recomano Seeed Studio. Ofereixen preus fantàstics en quantitats de 5 a 8.000 taulers. També ofereixen serveis d’impressió 3D que els converteixen en una finestreta única. Altres fabricants xinesos de prototips de PCB amb bona reputació són Gold Phoenix PCB i Bittele Electronics.
Als EUA recomano Circuits Sunstone, Circuits Screaming, i Sant Francesc Circuits la que he utilitzat àmpliament per crear prototips dels meus propis dissenys. Es necessiten 1-2 setmanes per aconseguir les taules muntades, tret que pagueu per un servei de pressa que poques vegades us recomano.
Pas 6: avaluar, programar, depurar i repetir
Ara toca avaluar el prototip de l’electrònica. Tingueu en compte que el vostre primer prototip poques vegades funcionarà perfectament. Probablement passareu per diverses iteracions abans de finalitzar el disseny. És llavors quan identificareu, depureu i solucioneu qualsevol problema amb el vostre prototip.
Aquesta pot ser una etapa difícil de preveure tant en termes de cost com de temps. Tots els errors que trobeu són, per descomptat, inesperats, de manera que es necessita temps per esbrinar l’origen de l’error i la millor manera de solucionar-lo.
L’avaluació i les proves solen fer-se en paral·lel a la programació del microcontrolador. Abans de començar a programar, voldreu fer almenys algunes proves bàsiques per assegurar-vos que la placa no tingui problemes importants.
Gairebé tots els productes electrònics moderns inclouen un microxip anomenat unitat de microcontrolador (MCU) que actua com a "cervell" del producte. Un microcontrolador és molt similar a un microprocessador que es troba en un ordinador o un telèfon intel·ligent.
Un microprocessador sobresurt en moure grans quantitats de dades ràpidament, mentre que un microcontrolador destaca en la interfície i el control de dispositius com ara commutadors, sensors, pantalles, motors, etc. Un microcontrolador és gairebé un microprocessador simplificat.
Cal programar el microcontrolador per realitzar la funcionalitat desitjada.
Els microcontroladors gairebé sempre es programen en el llenguatge informàtic d'ús habitual anomenat "C". El programa, anomenat firmware, s'emmagatzema en memòria permanent, però reprogramable, normalment interna al xip del microcontrolador.
Pas 7: certifiqueu el vostre producte
Tots els productes electrònics venuts han de tenir diversos tipus de certificació. Les certificacions necessàries varien en funció de quin país es vendrà el producte. Cobrirem les certificacions requerides als EUA, al Canadà i a la Unió Europea.
FCC (Comissió Federal de Comunicacions)
La certificació FCC és necessària per a tots els productes electrònics venuts als Estats Units. Tots els productes electrònics emeten una certa quantitat de radiació electromagnètica (és a dir, ones de ràdio), de manera que la FCC vol assegurar-se que els productes no interfereixin amb la comunicació sense fils.
Hi ha dues categories de certificació FCC. El tipus que es requereix per al vostre producte depèn de si el producte té funcions de comunicació sense fils, com ara Bluetooth, WiFi, ZigBee o altres protocols sense fils.
La FCC classifica els productes amb funcionalitat de comunicació sense fils com a radiadors intencionats . Els productes que no emeten intencionadament ones de ràdio es classifiquen com a radiadors no intencionats . La certificació intencionada del radiador us costarà aproximadament 10 vegades més que la certificació no intencionada del radiador.
Penseu inicialment a utilitzar mòduls electrònics per a qualsevol de les funcions sense fils del vostre producte. Això us permetrà sortir amb la certificació de radiadors no intencionals, cosa que us estalviarà almenys 10.000 dòlars.
UL (Underwriters Laboratories) / CSA (Canadian Standards Association)
La certificació UL o CSA és necessària per a tots els productes elèctrics venuts als Estats Units o al Canadà que es connecten a una presa de corrent altern.
Els productes només amb bateria que no es connecten a una presa de corrent altern no requereixen la certificació UL / CSA. No obstant això, la majoria de minoristes importants i / o companyies d'assegurances de responsabilitat civil del producte exigiran que el vostre producte estigui certificat UL o CSA.
CE (Conformité Européene)
Cal la certificació CE per a la majoria de productes electrònics venuts a la Unió Europea (UE). És similar a les certificacions FCC i UL requerides als Estats Units.
RoHS
La certificació RoHS garanteix que un producte no tingui plom. Es requereix la certificació RoHS per als productes elèctrics venuts a la Unió Europea (UE) o a l’estat de Califòrnia. Atès que l’economia de Califòrnia és tan important, la majoria dels productes venuts als Estats Units tenen la certificació RoHS.
Certificacions de bateria de liti (UL1642, IEC61233 i UN38.3)
Les bateries recarregables d’ió-liti / polímer presenten serioses preocupacions de seguretat. Si són curtcircuitats o sobrecarregats, fins i tot poden esclatar en flames.
Recordeu el doble record al Samsung Galaxy Note 7 a causa d’aquest problema? O les històries sobre diversos hoverboards que van esclatar en flames?
Per aquestes qüestions de seguretat, cal certificar les bateries de liti recarregables. Per a la majoria de productes, recomano utilitzar inicialment bateries disponibles que ja tinguin aquestes certificacions. Tot i això, això limitarà les vostres opcions i la majoria de les bateries de liti no estan certificades.
Això es deu principalment al fet que la majoria de les empreses de maquinari opten per tenir una bateria personalitzada dissenyada per aprofitar tot l'espai disponible en un producte. Per aquest motiu, la majoria de fabricants de bateries no es molesten a obtenir la certificació de les bateries disponibles.
Part 3: desenvolupar el recinte
Ara tractarem el desenvolupament i prototipatge de qualsevol peça de plàstic personalitzada. Per a la majoria de productes, això inclou almenys el recinte que ho manté unit.
El desenvolupament de peces de plàstic o metall amb forma personalitzada requerirà un expert en modelatge 3D o, millor encara, un dissenyador industrial.
Si l’aspecte i l’ergonomia són fonamentals per al vostre producte, voldreu contractar un dissenyador industrial. Per exemple, els dissenyadors industrials són els enginyers que fan que els dispositius portàtils com un iPhone tinguin un aspecte tan fresc i elegant.
Si l’aspecte no és fonamental per al vostre producte, és probable que pugueu contractar un modelador en 3D i solen ser molt més econòmics que un dissenyador industrial.
Pas 1: creeu un model 3D
El primer pas per desenvolupar l'exterior del producte és la creació d'un equip 3D
model. Els dos grans paquets de programari que s’utilitzen per crear models 3D són Solidworks i PTC Creo (abans anomenat Pro / Engineer).
Tot i això, Autodesk ara ofereix una eina de modelatge en 3D basada en el núvol que és totalment gratuïta per a estudiants, aficionats i startups. Es diu Fusion 360. Si voleu fer el vostre propi modelatge 3D i no esteu lligat ni a Solidworks ni a PTC Creo, tingueu en compte definitivament Fusion 360.
Un cop el vostre dissenyador de modelatge industrial o 3D hagi completat el model 3D, el podeu convertir en prototips físics. El model 3D també es pot utilitzar amb finalitats de màrqueting, sobretot abans de tenir prototips funcionals disponibles.
Si teniu previst utilitzar el vostre model 3D amb finalitats de màrqueting, voldreu que es creï una versió fotogràfica del model. Tant Solidworks com PTC Creo tenen mòduls fotorrealistes disponibles.
També podeu fer una fotografia realista i animada en 3D del vostre producte. Tingueu en compte que és possible que hàgiu de contractar un dissenyador independent que s'especialitzi en animació i que els models 3D semblin realistes.
El major risc a l’hora de desenvolupar el model 3D per al vostre armari és que acabeu amb un disseny que es pugui prototipar però no es fabriqui en volum.
En última instància, el vostre recinte es produirà mitjançant un mètode anomenat emmotllament per injecció d'alta pressió (consulteu el pas 4 a continuació per obtenir més detalls).
Desenvolupar una peça per a la producció mitjançant emmotllament per injecció pot ser bastant complex, amb moltes regles a seguir. D’altra banda, es pot prototipar pràcticament qualsevol cosa mitjançant la impressió 3D.
Assegureu-vos, doncs, de contractar només algú que entengui plenament totes les complexitats i requisits de disseny per al modelat per injecció.
Pas 2: demaneu prototips de casos (o bé compreu una impressora 3D)
Els prototips de plàstic es construeixen mitjançant un procés additiu (el més comú) o un procés subtractiu. Un procés additiu, com la impressió 3D, crea el prototip apilant capes fines de plàstic per crear el producte final.
Els processos additius són, amb diferència, els més habituals per la seva capacitat de crear pràcticament qualsevol cosa que pugueu imaginar.
En canvi, un procés subtractiu, com el mecanitzat CNC, pren un bloc de plàstic de producció sòlida i esculpeix el producte final.
L'avantatge dels processos subtractius és que s'utilitza una resina de plàstic que coincideix exactament amb el plàstic de producció final que utilitzarà. Això és important per a alguns productes, però per a la majoria de productes això no és essencial.
Amb processos additius, s’utilitza una resina de prototipatge especial, que pot tenir una sensació diferent a la del plàstic de producció. Les resines utilitzades en processos additius han millorat significativament, però encara no coincideixen amb els plàstics de producció utilitzats en el modelat per injecció.
Ja ho he esmentat, però mereix ser ressaltat de nou. Tingueu en compte que els processos de prototipatge (additius i subtractius) són completament diferents de la tecnologia utilitzada per a la producció (emmotllament per injecció). Heu d'evitar crear prototips (especialment amb prototips additius) que siguin impossibles de fabricar.
Al principi, no necessàriament heu de fer que el prototip segueixi totes les normes per al modelat per injecció, però heu de tenir-los presents perquè el vostre disseny es pugui transmetre més fàcilment al modelat per injecció.
Nombroses empreses poden agafar el vostre model 3D i convertir-lo en un prototip físic. Proto Labs és l’empresa que recomano personalment. Ofereixen prototips additius i subtractius, així com emmotllament per injecció de baix volum.
També podeu plantejar-vos la compra de la vostra pròpia impressora 3D, sobretot si creieu que necessitareu diverses iteracions per encertar el vostre producte. Les impressores 3D es poden comprar ara per només uns quants centenars de dòlars, cosa que us permetrà crear tantes versions de prototips com vulgueu.
L’avantatge real de tenir la vostra pròpia impressora 3D és que us permet iterar el vostre prototip gairebé immediatament, reduint així el vostre temps al mercat.
Pas 3: avaluar els prototips del recinte
Ara és hora d’avaluar els prototips del recinte i canviar el model 3D si cal. Gairebé sempre es necessitaran diverses iteracions de prototips per aconseguir el disseny del recinte correcte.
Tot i que els models d’ordinadors 3D us permeten visualitzar el recinte, res no es compara amb tenir un prototip real a la mà. Gairebé segur que hi haurà canvis tant funcionals com estètics que voldreu fer un cop tingueu el vostre primer prototip real. Planifiqueu la necessitat de diverses versions de prototips per fer-ho tot bé.
Desenvolupar el plàstic per al vostre nou producte no és necessàriament fàcil ni econòmic, sobretot si l’estètica és fonamental per al vostre producte. No obstant això, les complicacions i els costos reals sorgeixen quan es passa de l'etapa del prototip a la producció completa.
Pas 4: Transició al modelat per injecció
Tot i que l’electrònica és probablement la part més complexa i cara de desenvolupar del vostre producte, el plàstic serà el més car de fabricar. Configurar la producció de les seves peces de plàstic mitjançant emmotllament per injecció és extremadament costós.
La majoria dels productes de plàstic que es venen avui es fabriquen amb una tècnica de fabricació molt antiga anomenada emmotllament per injecció. És molt important que entengueu aquest procés.
Comenceu amb un motlle d’acer, que consisteix en dues peces d’acer unides a alta pressió. El motlle té una cavitat tallada amb la forma del producte desitjat. A continuació, s’injecta plàstic fos calent al motlle.
La tecnologia d’emmotllament per injecció té un gran avantatge: és una manera barata de fabricar milions de les mateixes peces de plàstic. La tecnologia actual d’emmotllament per injecció fa servir un cargol gegant per forçar el plàstic a un motlle a alta pressió, un procés inventat el 1946. En comparació amb la impressió 3D, el modelat per injecció és antic.
Els motlles d’injecció són extremadament eficients a l’hora de produir el mateix a un cost per unitat molt baix. Però els motlles en sí són sorprenentment cars. Un motlle dissenyat per obtenir milions de productes pot arribar als 100.000 dòlars. Aquest elevat cost es deu principalment a que el plàstic s’injecta a una pressió tan alta, que és extremadament resistent en un motlle.
Per suportar aquestes condicions, els motlles es fabriquen amb metalls durs. Com més injeccions es necessitin, més dur serà el metall i més elevat serà el cost.
Per exemple, podeu utilitzar motlles d'alumini per fer diversos milers d'unitats. L’alumini és tou, de manera que es degrada molt ràpidament. Tanmateix, com que és més suau, també és més fàcil transformar-lo en un motlle, de manera que el cost és més baix: només 1-2.000 dòlars per a un motlle senzill.
A mesura que augmenta el volum previst per al motlle, augmenta la duresa del metall requerida i, per tant, el cost. El temps de lliurament per produir un motlle també augmenta amb metalls durs com l’acer. El fabricant de motlles triga molt més a tallar (anomenat mecanitzat) un motlle d’acer que un d’alumini més tou.
Finalment, podeu augmentar la velocitat de producció mitjançant motlles de cavitats múltiples.
Permeten produir diverses còpies de la vostra peça amb una única injecció de plàstic.
Però no salteu a motlles de múltiples cavitats fins que no hàgiu modificat els motlles inicials. És aconsellable executar almenys diversos milers d’unitats abans d’actualitzar a motlles de múltiples cavitats.
Conclusió
Aquest article us ofereix una visió general bàsica del procés de desenvolupament d’un nou producte de maquinari electrònic, independentment del vostre nivell tècnic. Aquest procés inclou seleccionar la millor estratègia de desenvolupament i desenvolupar l'electrònica i el recinte per al vostre producte.
Sobre l'autor
