Panduan utama - bagaimana mengembangkan produk perangkat keras elektronik baru

Jadi Anda ingin mengembangkan produk perangkat keras elektronik baru? Mari saya mulai dengan kabar baik - itu mungkin. Anda dapat mengembangkan produk perangkat keras terlepas dari tingkat teknis Anda dan Anda tidak perlu menjadi seorang insinyur untuk berhasil (meskipun itu pasti membantu).

Baik Anda seorang pengusaha, pemula, pembuat, penemu, atau bisnis kecil, panduan ini akan membantu Anda memahami proses pengembangan produk baru.

Aku tidak akan berbohong padamu. Ini adalah perjalanan yang sangat panjang dan sulit untuk meluncurkan produk perangkat keras baru. Meskipun hardware yang dikenal sebagai keras, itu juga lebih mudah sekarang daripada sebelumnya bagi individu dan tim kecil untuk mengembangkan produk perangkat keras baru.

Namun, jika Anda mencari cara yang mudah dan cepat untuk menghasilkan uang, saya sarankan Anda berhenti membaca sekarang karena membawa produk perangkat keras baru ke pasar jauh dari mudah atau cepat.

Dalam panduan ini, saya pertama-tama akan membahas strategi pengembangan produk untuk pembuat teknis dan wirausahawan non-teknis yang ingin membuat produk perangkat keras elektronik baru. Kemudian, kami akan melanjutkan ke pengembangan elektronik diikuti dengan pengembangan penutup plastik.

Bagian 1 - Strategi Pengembangan Produk

Pada dasarnya ada lima opsi bagi wirausahawan dan pemula untuk mengembangkan produk perangkat keras baru. Namun, seringkali strategi keseluruhan terbaik adalah kombinasi dari lima strategi pengembangan ini.

1) Kembangkan Produk Sendiri

Ini jarang menjadi strategi yang bisa berjalan dengan sendirinya. Sangat sedikit orang yang memiliki semua keterampilan yang dibutuhkan untuk mengembangkan produk elektronik siap pasar sepenuhnya sendiri.

Meskipun Anda seorang insinyur, apakah Anda ahli dalam desain elektronik, pemrograman, pemodelan 3D, pencetakan injeksi, dan manufaktur? Mungkin tidak. Juga kebanyakan dari spesialisasi ini terdiri dari banyak sub-spesialisasi.

Dengan kata lain, jika Anda memiliki keterampilan yang diperlukan, semakin jauh Anda mengembangkan produk sendiri, semakin banyak uang yang akan Anda hemat dan semakin baik Anda dalam jangka panjang.

Misalnya, saya membawa produk perangkat keras saya sendiri ke pasar sekitar 6 tahun yang lalu. Produk lebih kompleks secara mekanis daripada elektrik. Saya adalah insinyur elektronik dengan pelatihan dan bukan insinyur mesin, jadi saya awalnya mempekerjakan beberapa insinyur mekanik lepas.

Namun, saya dengan cepat menjadi frustrasi dengan betapa lambatnya kemajuan. Lagi pula, saya memikirkan produk saya hampir setiap jam bangun! Saya terobsesi untuk membuat produk saya dikembangkan dan dipasarkan secepat mungkin. Tetapi para insinyur yang saya pekerjakan menyulapnya dengan banyak proyek lain dan tidak memberikan perhatian pada proyek saya, saya rasa itu pantas.

Jadi saya memutuskan untuk mempelajari semua yang diperlukan untuk melakukan desain mekanis sendiri. Tidak ada yang lebih termotivasi daripada saya untuk mengembangkan produk saya dan dipasarkan. Pada akhirnya, saya dapat menyelesaikan desain mekanis lebih cepat (dan dengan biaya yang jauh lebih sedikit).

Moral dari cerita ini adalah melakukan sebanyak mungkin pengembangan sesuai kemampuan Anda, tetapi juga jangan sampai terlalu jauh. Jika keahlian sub-ahli Anda menyebabkan Anda mengembangkan produk yang kurang optimal maka itu adalah kesalahan besar. Selain itu, keterampilan baru apa pun yang harus Anda pelajari akan membutuhkan waktu dan pada akhirnya dapat memperpanjang waktu pemasaran. Selalu bawa ahli untuk mengisi celah dalam keahlian Anda.

Beberapa situs favorit saya untuk belajar tentang pengembangan elektronika adalah Hackster.io, Build Electronic Circuits, Bald Engineer, Adafruit, Sparkfun, Make Magazine, dan All About Circuits. Pastikan untuk memeriksa saluran YouTube bernama AddOhms yang memiliki beberapa video pengantar yang sangat bagus untuk belajar elektronik.

2) Ajaklah Pendiri Bersama Teknis

Jika Anda adalah seorang pendiri non-teknis maka Anda pasti akan bijaksana untuk membawa seorang pendiri teknis. Salah satu pendiri di tim startup Anda setidaknya harus cukup memahami tentang pengembangan produk untuk mengelola prosesnya.

Jika Anda berencana untuk mencari pendanaan dari luar dari investor profesional, Anda pasti membutuhkan tim pendiri. Investor pemula profesional tahu bahwa tim pendiri jauh lebih mungkin berhasil daripada seorang pendiri tunggal.

Tim salah satu pendiri yang ideal untuk sebagian besar perintis perangkat keras adalah insinyur perangkat keras, pemrogram, dan pemasar.

Mengajak rekan pendiri mungkin terdengar seperti solusi sempurna untuk masalah Anda, tetapi ada beberapa kerugian serius juga. Pertama-tama, menemukan rekan pendiri itu sulit dan kemungkinan akan memakan waktu yang sangat lama. Itu adalah waktu berharga yang tidak digunakan untuk mengembangkan produk Anda.

Menemukan rekan pendiri bukanlah sesuatu yang harus Anda buru-buru dan Anda perlu meluangkan waktu untuk menemukan pasangan yang tepat. Mereka tidak hanya perlu memuji keterampilan Anda, tetapi Anda juga benar-benar perlu menyukainya secara pribadi. Anda pada dasarnya akan menikah dengan mereka setidaknya selama beberapa tahun jadi pastikan Anda rukun.

Kelemahan utama dari mendatangkan co-founder adalah mereka mengurangi ekuitas Anda di perusahaan. Semua pendiri perusahaan harus benar-benar memiliki ekuitas yang sama di perusahaan tersebut. Jadi, jika Anda akan bersolo karier sekarang, bersiaplah untuk memberikan setengah pendiri perusahaan Anda kepada salah satu pendiri.

3) Mengalihdayakan ke Insinyur Freelance

Salah satu cara terbaik untuk mengisi kekosongan dalam kemampuan teknis tim Anda adalah dengan melakukan outsourcing ke insinyur lepas.

Perlu diingat bahwa sebagian besar produk akan memerlukan banyak teknisi dengan spesialisasi berbeda sehingga Anda perlu mengelola sendiri berbagai teknisi tersebut. Pada akhirnya, seseorang di tim pendiri perlu bertindak sebagai manajer proyek.

Pastikan Anda menemukan insinyur listrik yang memiliki pengalaman merancang jenis elektronik yang dibutuhkan oleh produk Anda. Teknik kelistrikan adalah bidang studi yang sangat besar dan banyak insinyur tidak memiliki pengalaman dengan desain sirkuit.

Untuk perancang 3D, pastikan Anda menemukan seseorang yang memiliki pengalaman dengan teknologi cetak injeksi, jika tidak, kemungkinan besar Anda akan mendapatkan produk yang dapat dibuat prototipe tetapi tidak diproduksi secara massal.

4) Mengalihdayakan ke Perusahaan Pengembangan

Perusahaan desain produk paling terkenal seperti Frog, IDEO, Fuse Project, dll. Dapat menghasilkan desain produk yang fantastis, tetapi harganya sangat mahal.

Startup harus menghindari perusahaan desain yang mahal dengan segala cara. Perusahaan desain top dapat mengenakan biaya $ 500k + untuk sepenuhnya mengembangkan produk baru Anda. Bahkan jika Anda mampu menyewa perusahaan pengembangan produk yang mahal, jangan lakukan itu. Anda tidak hanya cenderung tidak pernah mendapatkan kembali uang itu, Anda juga tidak ingin membuat kesalahan dengan mendirikan startup perangkat keras yang tidak terlalu terlibat dalam pengembangan produk yang sebenarnya.

5) Bermitra dengan Produsen

Salah satu cara untuk dikejar adalah bermitra dengan pabrikan luar negeri yang sudah membuat produk yang mirip dengan produk Anda.

Produsen besar akan memiliki departemen teknik dan pengembangan sendiri untuk mengerjakan produk mereka sendiri. Jika Anda dapat menemukan produsen yang sudah membuat sesuatu yang mirip dengan produk Anda sendiri, mereka mungkin dapat melakukan segalanya untuk Anda - pengembangan, teknik, pembuatan prototipe, produksi cetakan, dan manufaktur.

Strategi ini dapat menurunkan biaya pengembangan di muka Anda. Produsen akan, bagaimanapun, mengamortisasi biaya ini, yang berarti menambahkan biaya tambahan per produk untuk produksi pertama berjalan. Ini pada dasarnya bekerja seperti pinjaman tanpa bunga, memungkinkan Anda untuk perlahan-lahan membayar kembali biaya pengembangan Anda kepada produsen.

Kedengarannya bagus dan mudah, jadi apa tujuannya? Risiko utama yang perlu dipertimbangkan dengan strategi ini adalah Anda meletakkan segala sesuatu yang berhubungan dengan produk Anda ke dalam satu perusahaan.

Mereka pasti menginginkan perjanjian manufaktur eksklusif, setidaknya sampai biaya mereka pulih. Ini berarti Anda tidak dapat bermigrasi ke opsi manufaktur yang lebih murah ketika volume produksi Anda meningkat.

Juga berhati-hatilah karena banyak produsen mungkin menginginkan sebagian, atau semua, hak intelektual atas produk Anda.

Bagian 2 - Kembangkan Elektronik

Pengembangan elektronik untuk produk Anda dapat dibagi menjadi tujuh langkah: desain produksi awal, diagram skema, tata letak PCB, BOM akhir, prototipe, pengujian dan program, dan terakhir sertifikasi.

Langkah 1 - Buat Desain Produksi Pendahuluan

Saat mengembangkan produk perangkat keras elektronik baru, Anda harus memulai dengan desain produksi awal . Jangan bingung dengan prototipe Proof-of-Concept (POC).

Prototipe POC biasanya dibuat menggunakan kit pengembangan seperti Arduino. Mereka terkadang berguna untuk membuktikan bahwa konsep produk Anda menyelesaikan masalah yang diinginkan. Tetapi prototipe POC masih jauh dari desain produksi. Anda jarang dapat pergi ke pasar dengan Arduino yang tertanam di produk Anda.

Sebuah desain produksi awal berfokus pada komponen produk Anda produksi, biaya, margin keuntungan, kinerja, fitur, pengembangan kelayakan dan manufakturabilitas.

Anda dapat menggunakan desain produksi awal untuk menghasilkan perkiraan untuk setiap biaya yang dibutuhkan produk Anda. Penting untuk mengetahui secara akurat biaya pengembangan, pembuatan prototipe, program, sertifikasi, skala, dan pembuatan produk.

Desain produksi awal akan menjawab pertanyaan terkait berikut ini. Apakah produk saya layak untuk dikembangkan? Bisakah saya mengembangkan produk ini? Berapa lama waktu yang saya butuhkan untuk mengembangkan produk saya? Bisakah saya membuat produk secara massal? Bisakah saya menjualnya dengan untung?

Banyak pengusaha membuat kesalahan dengan melewatkan langkah desain produksi awal, dan malah langsung merancang diagram sirkuit skematik. Dengan melakukan itu, Anda akhirnya mungkin menemukan bahwa Anda telah menghabiskan semua upaya ini dan uang yang diperoleh dengan susah payah untuk produk yang tidak dapat dikembangkan, diproduksi, atau yang paling penting, dijual dengan keuntungan.

Langkah 1A - Diagram Blok Sistem

Saat membuat desain produksi awal, Anda harus mulai dengan menentukan diagram blok tingkat sistem. Diagram ini menjelaskan setiap fungsi elektronik dan bagaimana semua komponen fungsional saling berhubungan.

Sebagian besar produk memerlukan mikrokontroler atau mikroprosesor dengan berbagai komponen (layar, sensor, memori, dll.) Yang dihubungkan dengan mikrokontroler melalui berbagai port serial.

Dengan membuat diagram blok sistem, Anda dapat dengan mudah mengidentifikasi jenis dan jumlah port serial yang diperlukan. Ini adalah langkah penting pertama untuk memilih mikrokontroler yang tepat untuk produk Anda.

Langkah 1B - Pemilihan Komponen Produksi

Selanjutnya, Anda harus memilih berbagai komponen produksi: microchip, sensor, display, dan konektor berdasarkan fungsi yang diinginkan dan target harga eceran produk Anda. Ini akan memungkinkan Anda untuk membuat Bill of Material (BOM) awal.

Di AS, Newark, Digikey, Arrow, Mouser, dan Future adalah pemasok komponen elektronik paling populer. Anda dapat membeli sebagian besar komponen elektronik dalam satu (untuk pembuatan prototipe dan pengujian awal) atau hingga ribuan (untuk produksi volume rendah).

Setelah Anda mencapai volume produksi yang lebih tinggi, Anda akan menghemat uang dengan membeli beberapa komponen langsung dari pabrikan.

Langkah 1C - Perkirakan Biaya Produksi

Anda sekarang harus memperkirakan biaya produksi (atau Harga Pokok Penjualan - COGS) untuk produk Anda. Sangat penting untuk mengetahui secepat mungkin berapa biaya pembuatan produk Anda.

Anda perlu mengetahui biaya satuan produksi produk Anda untuk menentukan harga jual terbaik, biaya persediaan, dan yang terpenting berapa banyak keuntungan yang dapat Anda hasilkan.

Komponen produksi yang Anda pilih tentunya akan berdampak besar pada biaya pembuatan.

Tetapi untuk mendapatkan perkiraan biaya produksi yang akurat, Anda juga harus memasukkan biaya perakitan PCB, perakitan produk akhir, pengujian produk, pengemasan eceran, tarif sisa, pengembalian, logistik, bea, dan pergudangan.

Langkah 2 - Desain Diagram Sirkuit Skema

Sekarang saatnya mendesain diagram rangkaian skematik berdasarkan diagram blok sistem yang Anda buat pada langkah 1.

Diagram skematik menunjukkan bagaimana setiap komponen, dari microchip hingga resistor, terhubung bersama. Sedangkan diagram blok sistem sebagian besar difokuskan pada fungsionalitas produk tingkat yang lebih tinggi, diagram skematik adalah tentang detail kecil.

Sesuatu yang sederhana seperti pin yang salah penomoran pada komponen dalam skema dapat menyebabkan kurangnya fungsionalitas.

Dalam kebanyakan kasus, Anda memerlukan sub-sirkuit terpisah untuk setiap blok diagram blok sistem Anda. Berbagai sub-sirkuit ini kemudian akan dihubungkan bersama untuk membentuk diagram rangkaian skema lengkap.

Perangkat lunak desain elektronik khusus digunakan untuk membuat diagram skema dan membantu memastikannya bebas dari kesalahan. Saya merekomendasikan menggunakan paket yang disebut DipTrace yang terjangkau, kuat, dan mudah digunakan.

Langkah 3 - Rancang Papan Sirkuit Cetak (PCB)

Setelah skema selesai, Anda sekarang akan mendesain Papan Sirkuit Cetak (PCB). PCB adalah papan fisik yang menahan dan menghubungkan semua komponen elektronik.

Pengembangan diagram blok sistem dan rangkaian skematik sebagian besar bersifat konseptual. Sebuah desain PCB adalah dunia nyata.

PCB dirancang dengan perangkat lunak yang sama yang membuat diagram skematik. Perangkat lunak ini akan memiliki berbagai alat verifikasi untuk memastikan tata letak PCB memenuhi aturan desain untuk proses PCB yang digunakan, dan bahwa PCB cocok dengan skema.

Secara umum, semakin kecil produknya, dan semakin rapat komponennya, semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk membuat tata letak PCB. Jika produk Anda merutekan daya dalam jumlah besar, atau menawarkan konektivitas nirkabel, maka tata letak PCB bahkan lebih penting dan memakan waktu.

Untuk sebagian besar desain PCB, bagian yang paling penting adalah perutean daya, sinyal berkecepatan tinggi (jam kristal, jalur alamat / data, dll.) Dan sirkuit nirkabel apa pun.

Langkah 4 - Buat Bill of Material (BOM) Akhir

Meskipun Anda seharusnya sudah membuat BOM pendahuluan sebagai bagian dari desain produksi awal Anda, sekarang saatnya BOM produksi penuh.

Perbedaan utama antara keduanya adalah banyaknya komponen berbiaya rendah seperti resistor dan kapasitor. Komponen-komponen ini biasanya hanya berharga satu atau dua sen, jadi saya tidak mencantumkannya secara terpisah di BOM awal.

Tetapi untuk benar-benar membuat PCB, Anda memerlukan BOM lengkap dengan setiap komponen yang terdaftar. BOM ini biasanya dibuat secara otomatis oleh software desain skematik. BOM mencantumkan nomor bagian, jumlah, dan semua spesifikasi komponen.

Langkah 5 - Pesan Prototipe PCB

Membuat prototipe elektronik adalah proses dua langkah. Langkah pertama menghasilkan papan sirkuit tercetak yang telanjang. Perangkat lunak desain sirkuit Anda akan memungkinkan Anda untuk menampilkan tata letak PCB dalam format yang disebut Gerber dengan satu file untuk setiap lapisan PCB.

File Gerber ini dapat dikirim ke toko prototipe untuk menjalankan volume kecil. File yang sama juga dapat diberikan ke pabrikan yang lebih besar untuk produksi volume tinggi.

Langkah kedua adalah menyolder semua komponen elektronik ke papan. Dari perangkat lunak desain Anda, Anda akan dapat mengeluarkan file yang menunjukkan koordinat yang tepat dari setiap komponen yang ditempatkan di papan. Hal ini memungkinkan toko perakitan untuk sepenuhnya mengotomatiskan penyolderan setiap komponen pada PCB Anda.

Pilihan termurah Anda adalah memproduksi prototipe PCB Anda di Cina. Meskipun biasanya paling baik jika Anda dapat membuat prototipe Anda lebih dekat ke rumah untuk mengurangi penundaan pengiriman, bagi banyak pengusaha, lebih penting untuk meminimalkan biaya.

Untuk memproduksi papan prototipe Anda di China, saya sangat merekomendasikan Seeed Studio. Mereka menawarkan harga fantastis untuk jumlah dari 5 hingga 8.000 papan. Mereka juga menawarkan layanan pencetakan 3D yang menjadikannya toko serba ada. Produsen prototipe PCB China lainnya dengan reputasi baik termasuk Gold Phoenix PCB dan Bittele Electronics.

Di AS, saya merekomendasikan Sirkuit Batu Matahari, Sirkuit Berteriak, dan Sirkuit San Francisco yang telah saya gunakan secara ekstensif untuk membuat prototipe desain saya sendiri. Butuh 1-2 minggu untuk mendapatkan papan rakitan, kecuali Anda membayar untuk layanan terburu-buru yang jarang saya rekomendasikan.

Langkah 6 - Evaluasi, Program, Debug, dan Ulangi

Sekarang saatnya mengevaluasi prototipe elektronik. Ingatlah bahwa prototipe pertama Anda jarang berfungsi dengan sempurna. Anda kemungkinan besar akan melalui beberapa iterasi sebelum Anda menyelesaikan desain. Ini adalah saat Anda akan mengidentifikasi, men-debug, dan memperbaiki masalah apa pun dengan prototipe Anda.

Ini bisa menjadi tahap yang sulit untuk diramalkan baik dari segi biaya dan waktu. Setiap bug yang Anda temukan tentu saja tidak terduga, jadi perlu waktu untuk mencari tahu sumber bug dan cara terbaik untuk memperbaikinya.

Evaluasi dan pengujian biasanya dilakukan secara paralel dengan pemrograman mikrokontroler. Sebelum Anda memulai pemrograman, Anda setidaknya ingin melakukan beberapa pengujian dasar untuk memastikan papan tidak memiliki masalah besar.

Hampir semua produk elektronik modern memiliki microchip yang disebut Microcontroller Unit (MCU) yang berfungsi sebagai “otak” produk. Mikrokontroler sangat mirip dengan mikroprosesor yang ditemukan di komputer atau smartphone.

Mikroprosesor unggul dalam memindahkan sejumlah besar data dengan cepat, sedangkan mikrokontroler unggul dalam antarmuka dan perangkat pengendali seperti sakelar, sensor, layar, motor, dll. Mikrokontroler adalah mikroprosesor yang cukup disederhanakan.

Mikrokontroler perlu diprogram untuk melakukan fungsionalitas yang diinginkan.

Mikrokontroler hampir selalu diprogram dalam bahasa komputer yang biasa digunakan yang disebut 'C'. Program, yang disebut firmware, disimpan dalam memori permanen tetapi dapat diprogram ulang biasanya internal ke chip mikrokontroler.

Langkah 7 - Sertifikasi Produk Anda

Semua produk elektronik yang dijual pasti memiliki berbagai jenis sertifikasi. Sertifikasi yang diperlukan bervariasi tergantung pada negara tempat produk akan dijual. Kami akan mencakup sertifikasi yang diwajibkan di AS, Kanada, dan Uni Eropa.

FCC (Komisi Komunikasi Federal)

Sertifikasi FCC diperlukan untuk semua produk elektronik yang dijual di Amerika Serikat. Semua produk elektronik memancarkan sejumlah radiasi elektromagnetik (yaitu gelombang radio) sehingga FCC ingin memastikan bahwa produk tidak mengganggu komunikasi nirkabel.

Ada dua kategori sertifikasi FCC. Jenis apa yang diperlukan untuk produk Anda bergantung pada apakah produk Anda memiliki kemampuan komunikasi nirkabel seperti Bluetooth, WiFi, ZigBee, atau protokol nirkabel lainnya.

FCC mengklasifikasikan produk dengan fungsionalitas komunikasi nirkabel sebagai radiator yang disengaja . Produk yang tidak secara sengaja memancarkan gelombang radio diklasifikasikan sebagai radiator tidak disengaja . Sertifikasi radiator yang disengaja akan menghabiskan biaya sekitar 10 kali lipat dari biaya sertifikasi radiator non-sengaja.

Pertimbangkan pada awalnya untuk menggunakan modul elektronik untuk fungsi nirkabel produk Anda. Ini memungkinkan Anda bertahan hanya dengan sertifikasi radiator non-disengaja, yang akan menghemat setidaknya $ 10k.

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

Sertifikasi UL atau CSA diperlukan untuk semua produk listrik yang dijual di Amerika Serikat atau Kanada yang dihubungkan ke stopkontak AC.

Produk khusus baterai yang tidak dicolokkan ke stopkontak AC tidak memerlukan sertifikasi UL / CSA. Namun, sebagian besar pengecer besar dan / atau perusahaan asuransi pertanggungjawaban produk akan mewajibkan produk Anda bersertifikat UL atau CSA.

CE (Conformité Européene)

Sertifikasi CE diperlukan untuk sebagian besar produk elektronik yang dijual di Uni Eropa (UE). Ini mirip dengan sertifikasi FCC dan UL yang disyaratkan di Amerika Serikat.

RoHS

Sertifikasi RoHS memastikan bahwa produk bebas timah. Sertifikasi RoHS diperlukan untuk produk listrik yang dijual di Uni Eropa (UE) atau negara bagian California. Karena ekonomi California sangat penting, sebagian besar produk yang dijual di AS bersertifikasi RoHS.

Sertifikasi Baterai Lithium (UL1642, IEC61233, dan UN38.3)

Baterai lithium-ion / polimer yang dapat diisi ulang memiliki beberapa masalah keamanan yang serius. Jika korsleting atau muatan berlebihan, mereka bahkan dapat terbakar.

Apakah Anda ingat penarikan ganda pada Samsung Galaxy Note 7 karena masalah ini? Atau cerita tentang berbagai papan hover yang terbakar?

Karena masalah keamanan ini, baterai lithium yang dapat diisi ulang harus disertifikasi. Untuk sebagian besar produk, saya sarankan awalnya menggunakan baterai siap pakai yang sudah memiliki sertifikasi ini. Namun, ini akan membatasi pilihan Anda dan sebagian besar baterai litium belum disertifikasi.

Hal ini terutama disebabkan oleh kenyataan bahwa sebagian besar perusahaan perangkat keras memilih untuk memiliki baterai yang dirancang khusus untuk memanfaatkan semua ruang yang tersedia dalam suatu produk. Untuk alasan ini sebagian besar produsen baterai tidak repot-repot mendapatkan sertifikasi baterai siap pakai mereka.

Bagian 3 - Kembangkan Enklosur

Sekarang kita akan membahas pengembangan dan pembuatan prototipe potongan plastik khusus. Untuk sebagian besar produk, ini mencakup setidaknya penutup yang menyatukan semuanya.

Pengembangan potongan plastik atau logam berbentuk khusus akan membutuhkan ahli pemodelan 3D, atau lebih baik lagi seorang desainer industri.

Jika penampilan dan ergonomi sangat penting untuk produk Anda, maka Anda sebaiknya menyewa desainer industri. Misalnya, desainer industri adalah para insinyur yang membuat perangkat portabel seperti iPhone terlihat sangat keren dan ramping.

Jika penampilan tidak penting untuk produk Anda, maka Anda mungkin bisa bertahan dengan menyewa pemodel 3D, dan mereka biasanya jauh lebih murah daripada desainer industri.

Langkah 1 - Buat Model 3D

Langkah pertama dalam mengembangkan eksterior produk Anda adalah pembuatan komputer 3D

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

Namun, Autodesk sekarang menawarkan alat pemodelan 3D berbasis cloud yang sepenuhnya gratis untuk pelajar, penghobi, dan pemula. Ini disebut Fusion 360. Jika Anda ingin melakukan pemodelan 3D Anda sendiri, dan Anda tidak terikat dengan Solidworks atau PTC Creo, pertimbangkan Fusion 360.

Setelah desainer industri atau pemodelan 3D Anda menyelesaikan model 3D, Anda dapat mengubahnya menjadi prototipe fisik. Model 3D juga dapat digunakan untuk tujuan pemasaran, terutama sebelum Anda memiliki prototipe fungsional yang tersedia.

Jika Anda berencana untuk menggunakan model 3D Anda untuk tujuan pemasaran, Anda pasti ingin memiliki foto versi realistis dari model yang dibuat. Baik Solidworks dan PTC Creo memiliki modul foto realistis yang tersedia.

Anda juga bisa mendapatkan foto realistis, animasi 3D produk Anda selesai. Ingatlah bahwa Anda mungkin perlu menyewa desainer terpisah yang berspesialisasi dalam animasi dan membuat model 3D terlihat realistis.

Risiko terbesar saat mengembangkan model 3D untuk penutup Anda adalah Anda akan mendapatkan desain yang dapat dibuat prototipe tetapi tidak diproduksi dalam jumlah besar.

Pada akhirnya, penutup Anda akan diproduksi dengan metode yang disebut cetakan injeksi tekanan tinggi (lihat langkah 4 di bawah untuk lebih jelasnya).

Mengembangkan bagian untuk produksi menggunakan cetakan injeksi bisa sangat kompleks dengan banyak aturan yang harus diikuti. Di sisi lain, hampir semua hal dapat dibuat prototipe melalui pencetakan 3D.

Jadi pastikan untuk hanya mempekerjakan seseorang yang sepenuhnya memahami semua kerumitan dan persyaratan desain untuk cetakan injeksi.

Langkah 2 - Pesan Prototipe Kasus (atau Beli Printer 3D)

Prototipe plastik dibuat menggunakan proses aditif (paling umum) atau proses subtraktif. Proses aditif, seperti pencetakan 3D, membuat prototipe dengan menumpuk lapisan tipis plastik untuk membuat produk akhir.

Proses aditif sejauh ini paling umum karena kemampuannya untuk menciptakan hampir semua hal yang dapat Anda bayangkan.

Proses subtraktif, seperti pemesinan CNC, malah mengambil satu blok plastik produksi padat dan mengukir produk akhir.

Keuntungan dari proses subtraktif adalah Anda dapat menggunakan resin plastik yang sama persis dengan plastik produksi akhir yang akan Anda gunakan. Ini penting untuk beberapa produk, namun untuk sebagian besar produk ini tidak penting.

Dengan proses aditif, resin prototipe khusus digunakan, dan mungkin memiliki rasa yang berbeda dari plastik produksi. Resin yang digunakan dalam proses aditif telah meningkat secara signifikan tetapi masih tidak cocok dengan plastik produksi yang digunakan dalam pencetakan injeksi.

Saya sudah menyebutkan ini, tetapi pantas untuk disorot lagi. Berhati-hatilah karena proses pembuatan prototipe (aditif dan subtraktif) sama sekali berbeda dari teknologi yang digunakan untuk produksi (pencetakan injeksi). Anda harus menghindari pembuatan prototipe (terutama dengan prototipe aditif) yang tidak mungkin dibuat.

Pada awalnya Anda tidak perlu membuat prototipe mengikuti semua aturan untuk cetakan injeksi, tetapi Anda harus mengingatnya agar desain Anda dapat lebih mudah dialihkan ke cetakan injeksi.

Banyak perusahaan dapat menggunakan model 3D Anda dan mengubahnya menjadi prototipe fisik. Proto Labs adalah perusahaan yang saya rekomendasikan secara pribadi. Mereka menawarkan prototipe aditif dan subtraktif, serta cetakan injeksi volume rendah.

Anda juga dapat mempertimbangkan untuk membeli printer 3D Anda sendiri, terutama jika Anda merasa perlu beberapa iterasi untuk mendapatkan produk yang benar. Printer 3D sekarang dapat dibeli hanya dengan beberapa ratus dolar sehingga Anda dapat membuat versi prototipe sebanyak yang diinginkan.

Keuntungan nyata dari memiliki printer 3D Anda sendiri adalah memungkinkan Anda untuk segera mengulang prototipe Anda, sehingga mengurangi waktu Anda ke pasar.

Langkah 3 - Evaluasi Prototipe Enklosur

Sekarang saatnya mengevaluasi prototipe enklosur dan mengubah model 3D seperlunya. Hampir selalu dibutuhkan beberapa iterasi prototipe untuk mendapatkan desain enklosur yang tepat.

Meskipun model komputer 3D memungkinkan Anda untuk memvisualisasikan enklosur, tidak ada yang sebanding dengan memegang prototipe asli di tangan Anda. Hampir pasti akan ada perubahan fungsional dan kosmetik yang ingin Anda lakukan setelah Anda memiliki prototipe asli pertama Anda. Berencana untuk membutuhkan beberapa versi prototipe untuk mendapatkan segalanya dengan benar.

Mengembangkan plastik untuk produk baru Anda tidak selalu mudah atau murah, terutama jika estetika sangat penting untuk produk Anda. Namun, komplikasi dan biaya nyata muncul saat Anda beralih dari tahap prototipe ke produksi penuh.

Langkah 4 - Transisi ke Cetakan Injeksi

Meskipun elektronik mungkin merupakan bagian paling rumit dan mahal dari produk Anda untuk dikembangkan, plastik akan menjadi yang paling mahal untuk diproduksi. Menyiapkan produksi komponen plastik Anda menggunakan cetakan injeksi sangat mahal.

Sebagian besar produk plastik yang dijual saat ini dibuat dengan menggunakan teknik pembuatan yang sangat tua yang disebut cetakan injeksi. Sangat penting bagi Anda untuk memahami proses ini.

Anda mulai dengan cetakan baja, yaitu dua potong baja yang disatukan menggunakan tekanan tinggi. Cetakan memiliki rongga berukir dalam bentuk produk yang diinginkan. Kemudian, plastik cair panas disuntikkan ke dalam cetakan.

Teknologi pencetakan injeksi memiliki satu keuntungan besar - ini adalah cara yang murah untuk membuat jutaan potongan plastik yang sama. Teknologi cetak injeksi saat ini menggunakan sekrup raksasa untuk memaksa plastik menjadi cetakan dengan tekanan tinggi, sebuah proses yang ditemukan pada tahun 1946. Dibandingkan dengan pencetakan 3D, cetakan injeksi sudah kuno!

Cetakan injeksi sangat efisien dalam membuat banyak hal yang sama dengan biaya per unit yang sangat rendah. Tapi cetakannya sendiri sangat mahal. Sebuah cetakan yang dirancang untuk menghasilkan jutaan produk bisa mencapai $ 100rb! Biaya tinggi ini sebagian besar karena plastik diinjeksikan dengan tekanan tinggi, yang sangat keras pada cetakan.

Untuk menahan kondisi tersebut cetakan dibuat dengan menggunakan logam keras. Semakin banyak injeksi yang dibutuhkan, semakin keras logam yang dibutuhkan, dan semakin tinggi biayanya.

Misalnya, Anda bisa menggunakan cetakan aluminium untuk membuat beberapa ribu unit. Aluminium bersifat lembut sehingga cepat rusak. Namun karena lebih lembut juga lebih mudah untuk dibuat menjadi cetakan, sehingga biayanya lebih rendah - hanya $ 1-2k untuk cetakan sederhana.

Karena volume yang dimaksudkan untuk cetakan meningkat, demikian pula kekerasan logam yang dibutuhkan dan juga biayanya. Waktu tunggu untuk menghasilkan cetakan juga meningkat dengan logam keras seperti baja. Pembuat cetakan membutuhkan waktu lebih lama untuk mengukir (disebut pemesinan) cetakan baja, daripada cetakan aluminium yang lebih lembut.

Anda akhirnya dapat meningkatkan kecepatan produksi dengan menggunakan beberapa cetakan rongga.

Mereka memungkinkan Anda untuk menghasilkan banyak salinan dari bagian Anda dengan satu injeksi plastik.

Tapi jangan melompat ke beberapa cetakan rongga sampai Anda berhasil melakukan modifikasi pada cetakan awal Anda. Sebaiknya jalankan setidaknya beberapa ribu unit sebelum meningkatkan ke beberapa cetakan rongga.

Kesimpulan

Artikel ini telah memberi Anda gambaran umum dasar tentang proses pengembangan produk perangkat keras elektronik baru, terlepas dari tingkat teknis Anda. Proses ini termasuk memilih strategi pengembangan terbaik, dan mengembangkan elektronik dan penutup untuk produk Anda.

tentang Penulis

John Teel adalah presiden dari Predictable Designs, sebuah perusahaan yang membantu wirausahawan, pemula, pembuat, penemu, dan perusahaan kecil membawa produk elektronik baru ke pasar. John sebelumnya adalah insinyur desain senior untuk Texas Instruments di mana ia menciptakan desain elektronik yang sekarang digunakan di jutaan produk (termasuk beberapa dari Apple). Ia juga seorang pengusaha sukses yang mengembangkan produknya sendiri, membuatnya diproduksi di Asia, dan dijual di ratusan lokasi ritel di berbagai negara. Unduh lembar contekan gratisnya: 15 Langkah Mengembangkan Produk Elektronik Baru Anda.