Guia definitivo - como desenvolver um novo produto de hardware eletrônico

Então você deseja desenvolver um novo produto de hardware eletrônico? Deixe-me começar com as boas notícias - é possível. Você pode desenvolver um produto de hardware independentemente do seu nível técnico e não precisa necessariamente ser um engenheiro para ter sucesso (embora isso certamente ajude).

Quer você seja um empreendedor, uma startup, um criador, um inventor ou uma pequena empresa, este guia o ajudará a entender o processo de desenvolvimento de novos produtos.

Não vou mentir para você, no entanto. É uma jornada incrivelmente longa e difícil para lançar um novo produto de hardware. Embora o hardware seja conhecido por ser difícil, agora também é mais fácil do que nunca para indivíduos e pequenas equipes desenvolverem novos produtos de hardware.

No entanto, se você está procurando uma maneira fácil e rápida de ganhar dinheiro, sugiro que pare de ler agora, porque lançar um novo produto de hardware no mercado está longe de ser fácil ou rápido.

Neste guia, discutirei primeiro as estratégias de desenvolvimento de produto para criadores técnicos e empresários não técnicos que desejam criar um novo produto de hardware eletrônico. Em seguida, passaremos para o desenvolvimento da eletrônica, seguido pelo desenvolvimento do invólucro de plástico.

Parte 1 - Estratégias de Desenvolvimento de Produto

Existem essencialmente cinco opções para empreendedores e startups desenvolverem um novo produto de hardware. No entanto, muitas vezes a melhor estratégia geral é uma combinação dessas cinco estratégias de desenvolvimento.

1) Desenvolva você mesmo o produto

Esta raramente é uma estratégia totalmente viável por si só. Muito poucas pessoas possuem todas as habilidades necessárias para desenvolver um produto eletrônico pronto para o mercado completamente por conta própria.

Mesmo que você seja um engenheiro, você é um especialista em projeto eletrônico, programação, modelagem 3D, moldagem por injeção e manufatura? Provavelmente não. Além disso, a maioria dessas especialidades é composta por várias subespecialidades.

Dito isso, se você tiver as habilidades necessárias, quanto mais longe você levar o desenvolvimento do seu produto, mais dinheiro você economizará e melhor será a longo prazo.

Por exemplo, coloquei meu próprio produto de hardware no mercado há cerca de 6 anos. O produto era mais complexo mecanicamente do que eletricamente. Sou engenheiro eletrônico por formação e não engenheiro mecânico, então inicialmente contratei alguns engenheiros mecânicos freelance.

No entanto, rapidamente fiquei frustrado com a lentidão com que as coisas progrediam. Afinal, eu pensava no meu produto quase todas as horas em que estava acordado! Eu estava obcecado em desenvolver meu produto e colocá-lo no mercado o mais rápido possível. Mas os engenheiros que contratei estavam lidando com muitos outros projetos e não dando ao meu projeto a atenção que eu achava que ele merecia.

Então, decidi aprender tudo o que é necessário para fazer o projeto mecânico sozinho. Ninguém estava mais motivado do que eu para desenvolver meu produto e colocá-lo no mercado. Por fim, consegui concluir o projeto mecânico muito mais rápido (e com muito menos dinheiro).

A moral da história é desenvolver tanto quanto suas habilidades permitirem, mas também não levar isso longe demais. Se suas habilidades de subespecialistas fazem com que você desenvolva um produto aquém do ideal, isso é um grande erro. Além disso, quaisquer novas habilidades que você precise aprender levarão tempo e podem, em última instância, aumentar o tempo de lançamento no mercado. Sempre traga especialistas para preencher quaisquer lacunas em sua especialização.

Alguns dos meus sites favoritos para aprender sobre desenvolvimento de eletrônicos são Hackster.io, Build Electronic Circuits, Bald Engineer, Adafruit, Sparkfun, Make Magazine e All About Circuits. Certifique-se de verificar o canal do YouTube chamado AddOhms, que tem alguns vídeos introdutórios absolutamente excelentes para o aprendizado de eletrônica.

2) Trazer cofundador (es) técnico (s)

Se você for um fundador não técnico, definitivamente seria sensato contratar um co-fundador técnico. Um dos fundadores de sua equipe de inicialização precisa pelo menos entender o suficiente sobre o desenvolvimento de produtos para gerenciar o processo.

Se você planeja eventualmente buscar financiamento externo de investidores profissionais, definitivamente precisa de uma equipe de fundadores. Os investidores iniciantes profissionais sabem que uma equipe de fundadores tem muito mais chances de sucesso do que um fundador solo.

A equipe ideal de cofundador para a maioria das startups de hardware é um engenheiro de hardware, um programador e um comerciante.

Trazer co-fundadores pode parecer a solução perfeita para seus problemas, mas também existem algumas desvantagens sérias. Em primeiro lugar, encontrar co-fundadores é difícil e provavelmente demorará muito tempo. É um tempo valioso que não está sendo gasto no desenvolvimento de seu produto.

Encontrar co-fundadores não é algo que você deva se apressar e você precisa de tempo para encontrar a pessoa certa. Eles não apenas precisam elogiar suas habilidades, mas você também precisa gostar deles pessoalmente. Você essencialmente vai se casar com eles por pelo menos alguns anos, então certifique-se de se dar bem.

A principal desvantagem de trazer co-fundadores é que eles reduzem seu patrimônio na empresa. Todos os fundadores de uma empresa deveriam ter patrimônio igual na empresa. Portanto, se você está indo sozinho agora, esteja preparado para dar a qualquer cofundador metade da sua empresa.

3) Terceirizar para engenheiros autônomos

Uma das melhores maneiras de preencher as lacunas na capacidade técnica de sua equipe é terceirizar para engenheiros autônomos.

Lembre-se de que a maioria dos produtos exige vários engenheiros de diferentes especialidades, portanto, você mesmo precisará gerenciar os vários engenheiros. Por fim, alguém da equipe fundadora precisará atuar como gerente de projeto.

Certifique-se de encontrar um engenheiro elétrico com experiência em projetar o tipo de eletrônica exigida pelo seu produto. A engenharia elétrica é um grande campo de estudo e muitos engenheiros não têm experiência com projetos de circuitos.

Para o designer 3D, certifique-se de encontrar alguém que tenha experiência com tecnologia de moldagem por injeção, caso contrário, você provavelmente acabará com um produto que pode ser prototipado, mas não fabricado em massa.

4) Terceirizar para uma empresa de desenvolvimento

As empresas de design de produto mais conhecidas, como Frog, IDEO, Fuse Project, etc., podem gerar designs de produto fantásticos, mas são absurdamente caros.

As startups devem evitar as empresas de design caras a todo custo. As principais empresas de design podem cobrar $ 500k + para desenvolver totalmente o seu novo produto. Mesmo se você puder contratar uma empresa de desenvolvimento de produtos cara, não o faça. Além de provavelmente nunca recuperar esse dinheiro, você também não vai cometer o erro de fundar uma startup de hardware que não esteja muito envolvida no desenvolvimento real do produto.

5) Faça parceria com um fabricante

Um caminho a seguir é a parceria com um fabricante estrangeiro que já fabrica produtos semelhantes ao seu.

Os grandes fabricantes terão seus próprios departamentos de engenharia e desenvolvimento para trabalhar em seus próprios produtos. Se você encontrar um fabricante que já esteja fazendo algo semelhante ao seu próprio produto, ele poderá fazer tudo por você - desenvolvimento, engenharia, prototipagem, produção de moldes e fabricação.

Essa estratégia pode reduzir seus custos iniciais de desenvolvimento. Os fabricantes, no entanto, amortizarão esses custos, o que significa adicionar um custo adicional por produto nas primeiras rodadas de produção. Isso funciona essencialmente como um empréstimo sem juros, permitindo que você pague lentamente os custos de desenvolvimento para o fabricante.

Parece ótimo e fácil, então qual é o truque? O principal risco a se considerar com essa estratégia é que você está colocando tudo relacionado ao seu produto em uma única empresa.

Eles certamente vão querer um acordo exclusivo de fabricação, pelo menos até que seus custos sejam recuperados. Isso significa que você não pode migrar para uma opção de fabricação mais barata quando o volume de produção aumentar.

Também esteja avisado que muitos fabricantes podem desejar parte ou todos os direitos intelectuais de seu produto.

Parte 2 - Desenvolva a Eletrônica

O desenvolvimento da eletrônica para o seu produto pode ser dividido em sete etapas: projeto de produção preliminar, diagrama esquemático, layout de PCB, BOM final, protótipo, teste e programa e, finalmente, certificação.

Etapa 1 - Crie um projeto de produção preliminar

Ao desenvolver um novo produto de hardware eletrônico, você deve primeiro começar com um projeto de produção preliminar . Isso não deve ser confundido com um protótipo de Prova de Conceito (POC).

Um protótipo POC geralmente é construído usando um kit de desenvolvimento como um Arduino. Às vezes, eles podem ser úteis para provar que o conceito do seu produto resolve o problema desejado. Mas um protótipo POC está longe de ser um projeto de produção. Raramente você pode ir ao mercado com um Arduino embutido em seu produto.

Um projeto de produção preliminar concentra-se nos componentes de produção, custo, margem de lucro, desempenho, recursos, viabilidade de desenvolvimento e fabricação do produto.

Você pode usar um projeto de produção preliminar para produzir estimativas para cada custo que seu produto precisará. É importante saber com precisão os custos para desenvolver, prototipar, programar, certificar, dimensionar e fabricar o produto.

Um projeto de produção preliminar responderá às seguintes questões pertinentes. É possível desenvolver meu produto? Posso desenvolver este produto? Quanto tempo levarei para desenvolver meu produto? Posso fabricar o produto em massa? Posso vender com lucro?

Muitos empresários cometem o erro de pular a etapa preliminar do projeto de produção e, em vez disso, pular direto para o projeto do diagrama esquemático do circuito. Ao fazer isso, você pode acabar descobrindo que gastou todo esse esforço e dinheiro arduamente ganho em um produto que não pode ser desenvolvido, fabricado ou, o mais importante, vendido com lucro.

Etapa 1A - Diagrama de blocos do sistema

Ao criar o projeto de produção preliminar, você deve começar definindo o diagrama de blocos em nível de sistema. Este diagrama especifica cada função eletrônica e como todos os componentes funcionais se interconectam.

A maioria dos produtos requer um microcontrolador ou microprocessador com vários componentes (monitores, sensores, memória, etc.) fazendo interface com o microcontrolador por meio de várias portas seriais.

Ao criar um diagrama de blocos do sistema, você pode identificar facilmente o tipo e o número de portas seriais necessárias. Esta é uma primeira etapa essencial para selecionar o microcontrolador correto para o seu produto.

Etapa 1B - Seleção de componentes de produção

Em seguida, você deve selecionar os vários componentes de produção: microchips, sensores, monitores e conectores com base nas funções desejadas e no preço de varejo alvo de seu produto. Isso permitirá que você crie uma lista de materiais (BOM) preliminar.

Nos EUA, Newark, Digikey, Arrow, Mouser e Future são os fornecedores mais populares de componentes eletrônicos. Você pode comprar a maioria dos componentes eletrônicos em um (para prototipagem e teste inicial) ou até milhares (para fabricação de baixo volume).

Assim que alcançar volumes de produção mais altos, você economizará dinheiro comprando alguns componentes diretamente do fabricante.

Etapa 1C - Estimar o custo de produção

Agora você deve estimar o custo de produção (ou Custo dos Produtos Vendidos - COGS) para seu produto. É fundamental saber o mais rápido possível quanto custará para fabricar seu produto.

Você precisa saber o custo da unidade de fabricação do seu produto para determinar o melhor preço de venda, o custo do estoque e, o mais importante, quanto lucro você pode obter.

Os componentes de produção que você selecionou certamente terão um grande impacto no custo de fabricação.

Mas, para obter uma estimativa de custo de fabricação precisa, você também deve incluir o custo da montagem do PCB, montagem do produto final, teste do produto, embalagem de varejo, taxa de sucata, devoluções, logística, deveres e armazenamento.

Etapa 2 - Projetar o diagrama esquemático do circuito

Agora é hora de projetar o diagrama de circuito esquemático com base no diagrama de blocos do sistema que você criou na etapa 1.

O diagrama esquemático mostra como cada componente, de microchips a resistores, se conecta. Enquanto um diagrama de blocos do sistema se concentra principalmente na funcionalidade do produto de nível superior, um diagrama esquemático trata dos pequenos detalhes.

Algo tão simples como um pino mal numerado em um componente em um esquema pode causar uma total falta de funcionalidade.

Na maioria dos casos, você precisará de um subcircuito separado para cada bloco do diagrama de blocos do sistema. Esses vários subcircuitos serão então conectados para formar o diagrama esquemático completo do circuito.

Um software especial de projeto eletrônico é usado para criar o diagrama esquemático e para ajudar a garantir que ele esteja livre de erros. Eu recomendo usar um pacote chamado DipTrace que é acessível, poderoso e fácil de usar.

Etapa 3 - Projete a placa de circuito impresso (PCB)

Assim que o esquema estiver pronto, você projetará a placa de circuito impresso (PCB). O PCB é a placa física que contém e conecta todos os componentes eletrônicos.

O desenvolvimento do diagrama de blocos do sistema e do circuito esquemático foram principalmente de natureza conceitual. Um design de PCB, porém, é um mundo muito real.

O PCB é projetado no mesmo software que criou o diagrama esquemático. O software terá várias ferramentas de verificação para garantir que o layout do PCB atenda às regras de design para o processo de PCB usado e que o PCB corresponda ao esquema.

Em geral, quanto menor o produto e mais compactos os componentes são embalados, mais tempo levará para criar o layout PCB. Se o seu produto direciona grandes quantidades de energia ou oferece conectividade sem fio, o layout do PCB é ainda mais crítico e demorado.

Para a maioria dos projetos de PCB, as partes mais críticas são o roteamento de energia, sinais de alta velocidade (relógios de cristal, linhas de endereço / dados, etc.) e quaisquer circuitos sem fio.

Etapa 4 - Gerar a lista de materiais final (BOM)

Embora você já deva ter criado um BOM preliminar como parte de seu projeto de produção preliminar, agora é o momento para o BOM de produção completo.

A principal diferença entre os dois são os vários componentes de baixo custo, como resistores e capacitores. Esses componentes geralmente custam apenas um ou dois centavos, então não os listo separadamente na lista de materiais preliminar.

Mas, para realmente fabricar o PCB, você precisa de um BOM completo com todos os componentes listados. Este BOM geralmente é criado automaticamente pelo software de projeto esquemático. A BOM lista os números das peças, quantidades e todas as especificações dos componentes.

Etapa 5 - Solicitar os protótipos de PCB

A criação de protótipos eletrônicos é um processo de duas etapas. A primeira etapa produz as placas de circuito impresso vazias. Seu software de design de circuito permitirá que você produza o layout do PCB em um formato chamado Gerber com um arquivo para cada camada do PCB.

Esses arquivos Gerber podem ser enviados para uma loja de protótipos para execuções de pequeno volume. Os mesmos arquivos também podem ser fornecidos a um fabricante maior para produção de alto volume.

A segunda etapa é ter todos os componentes eletrônicos soldados na placa. De seu software de design, você poderá gerar um arquivo que mostra as coordenadas exatas de cada componente colocado na placa. Isso permite que a oficina de montagem automatize totalmente a soldagem de todos os componentes do seu PCB.

Sua opção mais barata será produzir seus protótipos de PCB na China. Embora normalmente seja melhor fazer a prototipagem mais perto de casa para reduzir atrasos no envio, para muitos empresários é mais importante minimizar os custos.

Para produzir suas placas protótipo na China, eu recomendo fortemente o Seeed Studio. Eles oferecem preços fantásticos em quantidades de 5 a 8.000 placas. Eles também oferecem serviços de impressão 3D, tornando-os um balcão único. Outros fabricantes chineses de protótipos de PCB com boa reputação incluem Gold Phoenix PCB e Bittele Electronics.

Nos Estados Unidos, eu recomendo Sunstone Circuits, Screaming Circuits e San Francisco Circuits, que usei extensivamente para criar protótipos de meus próprios projetos. A montagem das placas leva de uma a duas semanas, a menos que você pague por um serviço urgente que raramente recomendo.

Etapa 6 - avaliar, programar, depurar e repetir

Agora é hora de avaliar o protótipo da eletrônica. Lembre-se de que seu primeiro protótipo raramente funcionará perfeitamente. Você provavelmente passará por várias iterações antes de finalizar o design. É quando você identificará, depurará e corrigirá quaisquer problemas com seu protótipo.

Essa pode ser uma fase difícil de prever, tanto em termos de custo quanto de tempo. Quaisquer erros que você encontrar são inesperados, portanto, leva tempo para descobrir a origem do erro e a melhor forma de corrigi-lo.

A avaliação e o teste geralmente são feitos em paralelo com a programação do microcontrolador. Antes de começar a programar, você vai querer pelo menos fazer alguns testes básicos para garantir que a placa não tenha problemas graves.

Quase todos os produtos eletrônicos modernos incluem um microchip denominado Unidade de Microcontrolador (MCU), que atua como o “cérebro” do produto. Um microcontrolador é muito semelhante a um microprocessador encontrado em um computador ou smartphone.

Um microprocessador é excelente em mover grandes quantidades de dados rapidamente, enquanto um microcontrolador é excelente em fazer a interface e controlar dispositivos como interruptores, sensores, telas, motores, etc. Um microcontrolador é basicamente um microprocessador simplificado.

O microcontrolador precisa ser programado para executar a funcionalidade desejada.

Os microcontroladores são quase sempre programados na linguagem de computador comumente usada, chamada 'C'. O programa, chamado firmware, é armazenado em uma memória permanente, mas reprogramável, geralmente interna ao chip do microcontrolador.

Etapa 7 - Certificar seu produto

Todos os produtos eletrônicos vendidos devem ter vários tipos de certificação. As certificações exigidas variam dependendo do país em que o produto será vendido. Cobriremos as certificações exigidas nos EUA, Canadá e União Europeia.

FCC (Federal Communications Commission)

A certificação FCC é necessária para todos os produtos eletrônicos vendidos nos Estados Unidos. Todos os produtos eletrônicos emitem certa quantidade de radiação eletromagnética (por exemplo, ondas de rádio), portanto, a FCC deseja garantir que os produtos não interfiram na comunicação sem fio.

Existem duas categorias de certificação FCC. O tipo necessário para o seu produto depende se ele apresenta recursos de comunicação sem fio, como Bluetooth, WiFi, ZigBee ou outros protocolos sem fio.

A FCC classifica produtos com funcionalidade de comunicação sem fio como radiadores intencionais . Produtos que não emitem ondas de rádio intencionalmente são classificados como radiadores não intencionais. A certificação de radiador intencional custará cerca de 10 vezes mais do que a certificação de radiador não intencional.

Considere inicialmente o uso de módulos eletrônicos para qualquer uma das funções sem fio do seu produto. Isso permite que você viva apenas com a certificação de radiador não intencional, o que economizará pelo menos $ 10k.

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

A certificação UL ou CSA é necessária para todos os produtos elétricos vendidos nos Estados Unidos ou Canadá que se conectam a uma tomada CA.

Os produtos apenas com bateria que não se conectam a uma tomada CA não requerem certificação UL / CSA. No entanto, a maioria dos principais varejistas e / ou seguradoras de responsabilidade do produto exigirão que seu produto seja certificado pela UL ou CSA.

CE (Conformité Européene)

A certificação CE é necessária para a maioria dos produtos eletrônicos vendidos na União Europeia (UE). É semelhante às certificações FCC e UL exigidas nos Estados Unidos.

RoHS

A certificação RoHS garante que um produto não contém chumbo. A certificação RoHS é necessária para produtos elétricos vendidos na União Europeia (UE) ou no estado da Califórnia. Como a economia da Califórnia é tão significativa, a maioria dos produtos vendidos nos Estados Unidos são certificados pela RoHS.

Certificações de bateria de lítio (UL1642, IEC61233 e UN38.3)

As baterias recarregáveis ​​de íon de lítio / polímero apresentam sérias questões de segurança. Se forem curto-circuitados ou sobrecarregados, eles podem até explodir em chamas.

Você se lembra do duplo recall no Samsung Galaxy Note 7 por causa desse problema? Ou as histórias sobre vários hoverboards explodindo em chamas?

Por causa dessas questões de segurança, baterias recarregáveis ​​de lítio devem ser certificadas. Para a maioria dos produtos, recomendo inicialmente o uso de baterias prontas para uso que já possuem essas certificações. No entanto, isso limitará suas escolhas e a maioria das baterias de lítio não foi certificada.

Isso se deve principalmente ao fato de que a maioria das empresas de hardware opta por ter uma bateria projetada de forma personalizada para aproveitar todo o espaço disponível em um produto. Por esse motivo, a maioria dos fabricantes de baterias não se preocupa em obter a certificação de suas baterias prontas para uso.

Parte 3 - Desenvolva o gabinete

Agora vamos cobrir o desenvolvimento e prototipagem de qualquer peça de plástico customizada. Para a maioria dos produtos, isso inclui pelo menos a caixa que mantém tudo junto.

O desenvolvimento de peças de plástico ou metal com formas personalizadas exigirá um especialista em modelagem 3D, ou melhor ainda, um designer industrial.

Se a aparência e a ergonomia são essenciais para o seu produto, você deve contratar um designer industrial. Por exemplo, designers industriais são os engenheiros que fazem dispositivos portáteis como o iPhone parecerem tão legais e elegantes.

Se a aparência não for crítica para o seu produto, você provavelmente conseguirá contratar um modelador 3D, que geralmente é significativamente mais barato do que um designer industrial.

Etapa 1 - Criar modelo 3D

A primeira etapa no desenvolvimento do exterior do seu produto é a criação de um computador 3D

modelo. Os dois grandes pacotes de software usados ​​para criar modelos 3D são Solidworks e PTC Creo (anteriormente chamado de Pro / Engineer).

No entanto, a Autodesk agora oferece uma ferramenta de modelagem 3D baseada em nuvem que é totalmente gratuita para estudantes, amadores e iniciantes. É chamado Fusion 360. Se você deseja fazer sua própria modelagem 3D e não está preso a Solidworks ou PTC Creo, então definitivamente considere o Fusion 360.

Depois que seu designer de modelagem industrial ou 3D tiver concluído o modelo 3D, você pode transformá-lo em protótipos físicos. O modelo 3D também pode ser usado para fins de marketing, especialmente antes de você ter protótipos funcionais disponíveis.

Se você planeja usar seu modelo 3D para fins de marketing, você desejará ter uma versão foto realística do modelo criado. Tanto o Solidworks quanto o PTC Creo possuem módulos foto-realistas disponíveis.

Você também pode obter uma animação 3D fotográfica realista de seu produto. Lembre-se de que você pode precisar contratar um designer separado, especializado em animação e em fazer modelos 3D parecerem realistas.

O maior risco quando se trata de desenvolver o modelo 3D para o seu gabinete é que você acaba com um design que pode ser prototipado, mas não fabricado em volume.

Em última análise, seu gabinete será produzido por um método chamado moldagem por injeção de alta pressão (consulte a etapa 4 abaixo para obter mais detalhes).

Desenvolver uma peça para produção usando moldagem por injeção pode ser bastante complexo, com muitas regras a seguir. Por outro lado, quase tudo pode ser prototipado por meio de impressão 3D.

Portanto, certifique-se de contratar apenas alguém que entenda totalmente todas as complexidades e requisitos de design para moldagem por injeção.

Etapa 2 - Solicite protótipos de caixa (ou compre uma impressora 3D)

Os protótipos de plástico são construídos usando um processo aditivo (mais comum) ou um processo subtrativo. Um processo aditivo, como a impressão 3D, cria o protótipo empilhando finas camadas de plástico para criar o produto final.

Os processos aditivos são de longe os mais comuns por causa de sua capacidade de criar praticamente qualquer coisa que você possa imaginar.

Um processo subtrativo, como a usinagem CNC, em vez disso, pega um bloco de plástico de produção sólido e esculpe o produto final.

A vantagem dos processos subtrativos é que você pode usar uma resina plástica que corresponde exatamente ao plástico de produção final que você usará. Isso é importante para alguns produtos, mas para a maioria dos produtos não é essencial.

Com processos aditivos, uma resina de prototipagem especial é usada e pode ter uma sensação diferente do plástico de produção. As resinas usadas em processos aditivos melhoraram significativamente, mas ainda não correspondem aos plásticos de produção usados ​​na moldagem por injeção.

Já mencionei isso, mas merece destaque novamente. Esteja avisado que os processos de prototipagem (aditivo e subtrativo) são completamente diferentes da tecnologia utilizada para a produção (moldagem por injeção). Você deve evitar a criação de protótipos (especialmente com prototipagem aditiva) que são impossíveis de fabricar.

No início, você não precisa necessariamente fazer o protótipo seguir todas as regras para moldagem por injeção, mas você precisa mantê-las em mente para que seu projeto possa ser mais facilmente transicionado para moldagem por injeção.

Inúmeras empresas podem pegar seu modelo 3D e transformá-lo em um protótipo físico. Proto Labs é a empresa que eu pessoalmente recomendo. Eles oferecem prototipagem aditiva e subtrativa, bem como moldagem por injeção de baixo volume.

Você também pode considerar a compra de sua própria impressora 3D, especialmente se achar que precisará de várias iterações para acertar o produto. As impressoras 3D podem ser adquiridas agora por apenas algumas centenas de dólares, permitindo que você crie quantas versões de protótipo desejar.

A verdadeira vantagem de ter sua própria impressora 3D é que ela permite iterar seu protótipo quase imediatamente, reduzindo assim o tempo de lançamento no mercado.

Etapa 3 - avaliar os protótipos do gabinete

Agora é hora de avaliar os protótipos de gabinete e alterar o modelo 3D conforme necessário. Quase sempre serão necessárias várias iterações de protótipo para obter o design do gabinete perfeito.

Embora os modelos de computador 3D permitam que você visualize o gabinete, nada se compara a segurar um protótipo real na mão. É quase certo que haverá mudanças funcionais e cosméticas que você desejará fazer assim que tiver seu primeiro protótipo real. Planeje a necessidade de várias versões de protótipo para fazer tudo certo.

Desenvolver o plástico para seu novo produto não é necessariamente fácil ou barato, especialmente se a estética for crítica para seu produto. No entanto, as complicações e custos reais surgem quando você faz a transição do estágio de protótipo para a produção total.

Etapa 4 - Transição para moldagem por injeção

Embora a parte eletrônica seja provavelmente a parte mais complexa e cara de desenvolver, o plástico será o mais caro de fabricar. Configurar a produção de suas peças de plástico usando moldagem por injeção é extremamente caro.

A maioria dos produtos plásticos vendidos hoje é feita com uma técnica de fabricação muito antiga chamada moldagem por injeção. É muito importante que você entenda esse processo.

Você começa com um molde de aço, que são duas peças de aço unidas por alta pressão. O molde possui uma cavidade esculpida no formato do produto desejado. Em seguida, o plástico fundido a quente é injetado no molde.

A tecnologia de moldagem por injeção tem uma grande vantagem - é uma maneira barata de fazer milhões das mesmas peças de plástico. A tecnologia de moldagem por injeção atual usa um parafuso gigante para forçar o plástico em um molde em alta pressão, um processo inventado em 1946. Comparada à impressão 3D, a moldagem por injeção é antiga!

Os moldes de injeção são extremamente eficientes na fabricação de lotes da mesma coisa a um custo unitário muito baixo. Mas os próprios moldes são extremamente caros. Um molde projetado para fazer milhões de um produto pode chegar a US $ 100 mil! Esse alto custo ocorre principalmente porque o plástico é injetado em alta pressão, o que é extremamente resistente em um molde.

Para resistir a essas condições, os moldes são feitos de metais duros. Quanto mais injeções forem necessárias, mais duro será o metal necessário e mais alto será o custo.

Por exemplo, você pode usar moldes de alumínio para fazer vários milhares de unidades. O alumínio é macio, por isso se degrada muito rapidamente. No entanto, como é mais macio, também é mais fácil de fazer em um molde, então o custo é menor - apenas US $ 1-2 mil para um molde simples.

À medida que o volume pretendido para o molde aumenta, aumenta também a dureza necessária do metal e, portanto, o custo. O tempo de espera para produzir um molde também aumenta com metais duros como o aço. O fabricante de moldes leva muito mais tempo para esculpir (o que é chamado de usinagem) um molde de aço do que um de alumínio mais macio.

Eventualmente, você pode aumentar a velocidade de produção usando vários moldes de cavidade.

Eles permitem que você produza várias cópias de sua peça com uma única injeção de plástico.

Mas não pule em moldes de cavidades múltiplas até que você tenha trabalhado em todas as modificações em seus moldes iniciais. É aconselhável executar pelo menos vários milhares de unidades antes de atualizar para vários moldes de cavidade.

Conclusão

Este artigo deu a você uma visão geral básica do processo de desenvolvimento de um novo produto de hardware eletrônico, independentemente do seu nível técnico. Esse processo inclui a seleção da melhor estratégia de desenvolvimento e o desenvolvimento da eletrônica e do gabinete do seu produto.

Sobre o autor

John Teel é presidente da Predictable Designs, uma empresa que ajuda empreendedores, startups, fabricantes, inventores e pequenas empresas a lançar novos produtos eletrônicos no mercado. John foi anteriormente um engenheiro de design sênior da Texas Instruments, onde criou designs eletrônicos agora usados ​​em milhões de produtos (incluindo alguns da Apple). Ele também é um empresário de sucesso que desenvolveu seu próprio produto, o fez fabricar na Ásia e o vendeu em centenas de locais de varejo em vários países. Baixe sua folha de dicas grátis: 15 etapas para desenvolver seu novo produto eletrônico.