- Parte 1 - Estrategias de desarrollo de productos
- 1) Desarrolle el producto usted mismo
- 2) Involucrar a los cofundadores técnicos
- 3) Subcontratar a ingenieros independientes
- 4) Subcontratar a una empresa de desarrollo
- 5) Asóciese con un fabricante
- Parte 2 - Desarrollar la electrónica
- Paso 1: crear un diseño de producción preliminar
- Paso 2: diseñe el diagrama esquemático del circuito
- Paso 3: diseñe la placa de circuito impreso (PCB)
- Paso 4: Genere la lista de materiales final (BOM)
- Paso 5 - Solicite los prototipos de PCB
- Paso 6: evaluar, programar, depurar y repetir
- Paso 7: certifique su producto
- Parte 3 - Desarrollar el recinto
- Paso 1: crear un modelo 3D
- Paso 2 - Solicite prototipos de cajas (o compre una impresora 3D)
- Paso 3: evaluar los prototipos del recinto
- Paso 4: transición al moldeo por inyección
- Conclusión
- Sobre el Autor
¿Quiere desarrollar un nuevo producto de hardware electrónico? Permítanme comenzar con las buenas noticias: es posible. Puede desarrollar un producto de hardware independientemente de su nivel técnico y no es necesario que sea un ingeniero para tener éxito (aunque ciertamente ayuda).
Si usted es un emprendedor, una startup, un fabricante, un inventor o una pequeña empresa, esta guía lo ayudará a comprender el proceso de desarrollo de nuevos productos.
Aunque no te mentiré. Es un viaje increíblemente largo y difícil lanzar un nuevo producto de hardware. Aunque el hardware es conocido por ser difícil, ahora también es más fácil que nunca para las personas y los equipos pequeños desarrollar nuevos productos de hardware.
Sin embargo, si está buscando una forma fácil y rápida de ganar dinero, le sugiero que deje de leer ahora mismo porque lanzar un nuevo producto de hardware al mercado no es ni fácil ni rápido.
En esta guía, primero discutiré las estrategias de desarrollo de productos tanto para creadores técnicos como para emprendedores no técnicos que deseen crear un nuevo producto de hardware electrónico. Luego, pasaremos al desarrollo de la electrónica seguida por el desarrollo de la carcasa de plástico.
Parte 1 - Estrategias de desarrollo de productos
Básicamente, hay cinco opciones para que los emprendedores y las nuevas empresas desarrollen un nuevo producto de hardware. Sin embargo, muchas veces la mejor estrategia general es una combinación de estas cinco estrategias de desarrollo.
1) Desarrolle el producto usted mismo
Esta rara vez es una estrategia viable por sí sola. Muy pocas personas tienen todas las habilidades necesarias para desarrollar un producto electrónico listo para el mercado completamente por su cuenta.
Incluso si eres ingeniero, ¿eres un experto en diseño electrónico, programación, modelado 3D, moldeo por inyección y fabricación? Probablemente no. Además, la mayoría de estas especialidades se componen de numerosas subespecialidades.
Dicho esto, si tiene las habilidades necesarias, cuanto más avance usted mismo en el desarrollo de su producto, más dinero ahorrará y mejor estará a largo plazo.
Por ejemplo, llevé mi propio producto de hardware al mercado hace unos 6 años. El producto era más complejo mecánicamente que eléctricamente. Soy ingeniero electrónico de formación y no ingeniero mecánico, por lo que inicialmente contraté a un par de ingenieros mecánicos independientes.
Sin embargo, rápidamente me frustré con lo lento que progresaban las cosas. Después de todo, ¡estaba pensando en mi producto casi cada hora que estaba despierto! Estaba obsesionado con desarrollar mi producto y ponerlo en el mercado lo más rápido posible. Pero los ingenieros que contraté estaban haciendo malabares con muchos otros proyectos y no le dieron a mi proyecto la atención que sentía que merecía.
Así que decidí aprender todo lo necesario para hacer yo mismo el diseño mecánico. Nadie estaba más motivado que yo para desarrollar y comercializar mi producto. Al final, pude completar el diseño mecánico mucho más rápido (y por mucho menos dinero).
La moraleja de la historia es hacer todo el desarrollo que sus habilidades permitan, pero tampoco llevarlo demasiado lejos. Si sus habilidades de sub-experto hacen que desarrolle un producto menos que óptimo, entonces es un gran error. Además, cualquier habilidad nueva que deba aprender llevará tiempo y eso, en última instancia, puede alargar el tiempo de comercialización. Siempre traiga expertos para llenar cualquier vacío en su experiencia.
Algunos de mis sitios web favoritos para aprender sobre el desarrollo de la electrónica son Hackster.io, Build Electronic Circuits, Bald Engineer, Adafruit, Sparkfun, Make Magazine y All About Circuits. Asegúrese de visitar el canal de YouTube llamado AddOhms, que tiene algunos videos introductorios absolutamente excelentes para aprender electrónica.
2) Involucrar a los cofundadores técnicos
Si usted es un fundador no técnico, definitivamente sería prudente contratar a un cofundador técnico. Uno de los fundadores de su equipo de inicio necesita al menos comprender lo suficiente sobre el desarrollo de productos para administrar el proceso.
Si planea eventualmente buscar financiamiento externo de inversionistas profesionales, definitivamente necesita un equipo de fundadores. Los inversores de startups profesionales saben que es mucho más probable que un equipo de fundadores tenga éxito que un fundador en solitario.
El equipo cofundador ideal para la mayoría de las nuevas empresas de hardware es un ingeniero de hardware, un programador y un comercializador.
Traer a los cofundadores puede parecer la solución perfecta a sus problemas, pero también existen algunas desventajas serias. En primer lugar, encontrar cofundadores es difícil y probablemente llevará una enorme cantidad de tiempo. Ese es un tiempo valioso que no se dedica a desarrollar su producto.
Encontrar cofundadores no es algo que deba apresurarse y debe tomarse el tiempo para encontrar la pareja adecuada. No solo necesitan complementar tus habilidades, sino que también necesitas agradarles personalmente. Básicamente, vas a estar casado con ellos durante al menos unos años, así que asegúrate de llevarte bien.
La principal desventaja de atraer a los cofundadores es que reducen su capital en la empresa. Todos los fundadores de una empresa deberían tener el mismo capital social en la empresa. Entonces, si va solo en este momento, prepárese para darle a cualquier cofundador la mitad de su empresa.
3) Subcontratar a ingenieros independientes
Una de las mejores formas de llenar cualquier vacío en la capacidad técnica de su equipo es subcontratar a ingenieros independientes.
Solo tenga en cuenta que la mayoría de los productos requerirán varios ingenieros de diferentes especialidades, por lo que deberá administrar los distintos ingenieros usted mismo. Al final, alguien del equipo fundador deberá actuar como director del proyecto.
Asegúrese de encontrar un ingeniero eléctrico que tenga experiencia en el diseño del tipo de electrónica que requiere su producto. La ingeniería eléctrica es un campo de estudio enorme y muchos ingenieros carecen de experiencia en el diseño de circuitos.
Para el diseñador 3D, asegúrese de encontrar a alguien que tenga experiencia con la tecnología de moldeo por inyección; de lo contrario, es probable que termine con un producto que puede ser prototipado pero no fabricado en masa.
4) Subcontratar a una empresa de desarrollo
Las firmas de diseño de productos más conocidas como Frog, IDEO, Fuse Project, etc. pueden generar diseños de productos fantásticos, pero son increíblemente caros.
Las empresas emergentes deben evitar a toda costa las empresas de diseño caras. Las principales empresas de diseño pueden cobrar más de 500.000 dólares para desarrollar completamente su nuevo producto. Incluso si puede permitirse contratar una empresa costosa de desarrollo de productos, no lo haga. No solo es probable que nunca recupere ese dinero, sino que tampoco quiere cometer el error de fundar una startup de hardware que no esté muy involucrada en el desarrollo real del producto.
5) Asóciese con un fabricante
Una vía a seguir es asociarse con un fabricante extranjero que ya fabrica productos que son similares a su producto.
Los grandes fabricantes tendrán sus propios departamentos de ingeniería y desarrollo para trabajar en sus propios productos. Si puede encontrar un fabricante que ya esté fabricando algo similar a su propio producto, es posible que pueda hacer todo por usted: desarrollo, ingeniería, creación de prototipos, producción de moldes y fabricación.
Esta estrategia puede reducir sus costos de desarrollo iniciales. Sin embargo, los fabricantes amortizarán estos costos, lo que significa agregar un costo adicional por producto para las primeras corridas de producción. Básicamente, esto funciona como un préstamo sin intereses, lo que le permite pagar lentamente sus costos de desarrollo al fabricante.
Suena genial y fácil, ¿cuál es el truco? El principal riesgo a considerar con esta estrategia es que estás poniendo todo lo relacionado con tu producto en una sola empresa.
Seguramente querrán un acuerdo de fabricación exclusivo, al menos hasta que se hayan recuperado sus costes. Esto significa que no puede migrar a una opción de fabricación más barata cuando aumenta su volumen de producción.
También tenga en cuenta que muchos fabricantes pueden querer parte o la totalidad de los derechos intelectuales de su producto.
Parte 2 - Desarrollar la electrónica
El desarrollo de la electrónica para su producto se puede dividir en siete pasos: diseño de producción preliminar, diagrama esquemático, diseño de PCB, BOM final, prototipo, prueba y programa, y finalmente certificación.
Paso 1: crear un diseño de producción preliminar
Al desarrollar un nuevo producto de hardware electrónico, primero debe comenzar con un diseño de producción preliminar . Esto no debe confundirse con un prototipo de prueba de concepto (POC).
Un prototipo de POC generalmente se construye utilizando un kit de desarrollo como un Arduino. A veces pueden resultar útiles para demostrar que el concepto de producto resuelve el problema deseado. Pero un prototipo de POC está lejos de ser un diseño de producción. Rara vez puede salir al mercado con un Arduino integrado en su producto.
Un diseño de producción preliminar se centra en los componentes de producción de su producto, el costo, el margen de beneficio, el rendimiento, las características, la viabilidad de desarrollo y la capacidad de fabricación.
Puede utilizar un diseño de producción preliminar para generar estimaciones para cada costo que necesitará su producto. Es importante conocer con precisión los costos para desarrollar, crear prototipos, programar, certificar, escalar y fabricar el producto.
Un diseño de producción preliminar responderá a las siguientes preguntas pertinentes. ¿Es mi producto factible de desarrollar? ¿Puedo permitirme desarrollar este producto? ¿Cuánto tiempo me llevará desarrollar mi producto? ¿Puedo fabricar el producto en masa? ¿Puedo venderlo con una ganancia?
Muchos empresarios cometen el error de saltarse el paso de diseño de producción preliminar y, en cambio, se lanzan directamente al diseño del diagrama de circuito esquemático. Al hacerlo, es posible que finalmente descubra que ha gastado todo este esfuerzo y el dinero que tanto le costó ganar en un producto que no se puede desarrollar, fabricar o, lo más importante, vender de forma rentable.
Paso 1A - Diagrama de bloques del sistema
Al crear el diseño de producción preliminar, debe comenzar por definir el diagrama de bloques a nivel del sistema. Este diagrama especifica cada función electrónica y cómo se interconectan todos los componentes funcionales.
La mayoría de los productos requieren un microcontrolador o un microprocesador con varios componentes (pantallas, sensores, memoria, etc.) que interactúan con el microcontrolador a través de varios puertos serie.
Al crear un diagrama de bloques del sistema, puede identificar fácilmente el tipo y la cantidad de puertos serie necesarios. Este es un primer paso esencial para seleccionar el microcontrolador correcto para su producto.
Paso 1B: selección de componentes de producción
A continuación, debe seleccionar los diversos componentes de producción: microchips, sensores, pantallas y conectores según las funciones deseadas y el precio minorista objetivo de su producto. Esto le permitirá crear una lista de materiales preliminar (BOM).
En los EE. UU., Newark, Digikey, Arrow, Mouser y Future son los proveedores más populares de componentes electrónicos. Puede comprar la mayoría de los componentes electrónicos en uno (para la creación de prototipos y las pruebas iniciales) o hasta miles (para la fabricación de bajo volumen).
Una vez que alcance mayores volúmenes de producción, ahorrará dinero comprando algunos componentes directamente del fabricante.
Paso 1C - Estime el costo de producción
Ahora debe estimar el costo de producción (o costo de bienes vendidos - COGS) de su producto. Es fundamental saber lo antes posible cuánto costará fabricar su producto.
Necesita conocer el costo unitario de fabricación de su producto para determinar el mejor precio de venta, el costo del inventario y, lo que es más importante, cuántas ganancias puede obtener.
Por supuesto, los componentes de producción que ha seleccionado tendrán un gran impacto en el costo de fabricación.
Pero para obtener una estimación precisa del costo de fabricación, también debe incluir el costo del ensamblaje de la PCB, el ensamblaje del producto final, las pruebas del producto, el empaque minorista, la tasa de desecho, las devoluciones, la logística, los aranceles y el almacenamiento.
Paso 2: diseñe el diagrama esquemático del circuito
Ahora es el momento de diseñar el diagrama de circuito esquemático basado en el diagrama de bloques del sistema que creó en el paso 1.
El diagrama esquemático muestra cómo todos los componentes, desde microchips hasta resistencias, se conectan entre sí. Mientras que un diagrama de bloques del sistema se centra principalmente en la funcionalidad del producto de nivel superior, un diagrama esquemático tiene que ver con los pequeños detalles.
Algo tan simple como un pin mal numerado en un componente en un esquema puede causar una falta total de funcionalidad.
En la mayoría de los casos, necesitará un subcircuito separado para cada bloque del diagrama de bloques de su sistema. Estos diversos subcircuitos se conectarán juntos para formar el diagrama de circuito esquemático completo.
Se utiliza un software de diseño electrónico especial para crear el diagrama esquemático y para ayudar a garantizar que esté libre de errores. Recomiendo usar un paquete llamado DipTrace que es asequible, potente y fácil de usar.
Paso 3: diseñe la placa de circuito impreso (PCB)
Una vez hecho el esquema, ahora diseñará la placa de circuito impreso (PCB). La PCB es la placa física que contiene y conecta todos los componentes electrónicos.
El desarrollo del diagrama de bloques del sistema y del circuito esquemático ha sido principalmente de naturaleza conceptual. Sin embargo, un diseño de PCB es un mundo muy real.
La PCB está diseñada en el mismo software que creó el diagrama esquemático. El software tendrá varias herramientas de verificación para garantizar que el diseño de la PCB cumpla con las reglas de diseño para el proceso de la PCB utilizado y que la PCB coincida con el esquema.
En general, cuanto más pequeño sea el producto y más apretados estén los componentes, más tiempo llevará crear el diseño de la PCB. Si su producto distribuye grandes cantidades de energía u ofrece conectividad inalámbrica, entonces el diseño de PCB es aún más crítico y requiere más tiempo.
Para la mayoría de diseños de PCB, las partes más críticas son el enrutamiento de energía, señales de alta velocidad (relojes de cristal, líneas de dirección / datos, etc.) y cualquier circuito inalámbrico.
Paso 4: Genere la lista de materiales final (BOM)
Aunque ya debería haber creado una lista de materiales preliminar como parte de su diseño de producción preliminar, ahora es el momento para la lista de materiales de producción completa.
La principal diferencia entre los dos son los numerosos componentes de bajo costo como resistencias y condensadores. Por lo general, estos componentes solo cuestan uno o dos centavos, por lo que no los enumero por separado en la lista de materiales preliminar.
Pero para fabricar realmente la PCB, necesita una lista de materiales completa con todos los componentes enumerados. Esta lista de materiales generalmente se crea automáticamente mediante el software de diseño esquemático. La lista de materiales enumera los números de pieza, las cantidades y todas las especificaciones de los componentes.
Paso 5 - Solicite los prototipos de PCB
La creación de prototipos electrónicos es un proceso de dos pasos. El primer paso produce las placas de circuito impreso desnudas. Su software de diseño de circuitos le permitirá generar el diseño de PCB en un formato llamado Gerber con un archivo para cada capa de PCB.
Estos archivos Gerber se pueden enviar a una tienda de prototipos para tiradas de pequeño volumen. Los mismos archivos también se pueden proporcionar a un fabricante más grande para una producción de alto volumen.
El segundo paso es tener todos los componentes electrónicos soldados a la placa. Desde su software de diseño, podrá generar un archivo que muestre las coordenadas exactas de cada componente colocado en la placa. Esto permite al taller de montaje automatizar completamente la soldadura de cada componente de su PCB.
Su opción más barata será producir sus prototipos de PCB en China. Aunque generalmente es mejor si puede hacer su prototipo más cerca de casa para reducir las demoras en el envío, para muchos empresarios es más importante minimizar los costos.
Para producir sus placas prototipo en China, recomiendo encarecidamente Seeed Studio. Ofrecen precios fantásticos en cantidades desde 5 hasta 8.000 tablas. También ofrecen servicios de impresión 3D, lo que los convierte en una ventanilla única. Otros fabricantes chinos de prototipos de PCB con buena reputación incluyen Gold Phoenix PCB y Bittele Electronics.
En los EE.UU. recomiendo Circuitos Sunstone, Circuitos Screaming, y San Francisco Circuitos la que he utilizado ampliamente para crear prototipos de mis propios diseños. Se necesitan de 1 a 2 semanas para montar las placas, a menos que pague por un servicio urgente que rara vez recomiendo.
Paso 6: evaluar, programar, depurar y repetir
Ahora es el momento de evaluar el prototipo de la electrónica. Tenga en cuenta que su primer prototipo rara vez funcionará perfectamente. Lo más probable es que pase por varias iteraciones antes de finalizar el diseño. Aquí es cuando identificará, depurará y solucionará cualquier problema con su prototipo.
Esta puede ser una etapa difícil de pronosticar tanto en términos de costo como de tiempo. Cualquier error que encuentre es, por supuesto, inesperado, por lo que se necesita tiempo para averiguar el origen del error y la mejor manera de solucionarlo.
La evaluación y las pruebas generalmente se realizan en paralelo con la programación del microcontrolador. Antes de comenzar a programar, querrá al menos hacer algunas pruebas básicas para asegurarse de que la placa no tenga problemas importantes.
Casi todos los productos electrónicos modernos incluyen un microchip llamado Unidad de Microcontrolador (MCU) que actúa como el "cerebro" del producto. Un microcontrolador es muy similar a un microprocesador que se encuentra en una computadora o teléfono inteligente.
Un microprocesador sobresale en mover grandes cantidades de datos rápidamente, mientras que un microcontrolador sobresale en conectar y controlar dispositivos como interruptores, sensores, pantallas, motores, etc. Un microcontrolador es prácticamente un microprocesador simplificado.
El microcontrolador debe programarse para realizar la funcionalidad deseada.
Los microcontroladores casi siempre se programan en el lenguaje informático comúnmente utilizado llamado 'C'. El programa, llamado firmware, se almacena en una memoria permanente pero reprogramable, generalmente interna del chip del microcontrolador.
Paso 7: certifique su producto
Todos los productos electrónicos vendidos deben tener varios tipos de certificación. Las certificaciones requeridas varían según el país en el que se venderá el producto. Cubriremos las certificaciones requeridas en los EE. UU., Canadá y la Unión Europea.
FCC (Comisión Federal de Comunicaciones)
La certificación FCC es necesaria para todos los productos electrónicos vendidos en los Estados Unidos. Todos los productos electrónicos emiten cierta cantidad de radiación electromagnética (es decir, ondas de radio), por lo que la FCC quiere asegurarse de que los productos no interfieran con la comunicación inalámbrica.
Hay dos categorías de certificación FCC. El tipo requerido para su producto depende de si su producto cuenta con capacidades de comunicación inalámbrica como Bluetooth, WiFi, ZigBee u otros protocolos inalámbricos.
La FCC clasifica los productos con funcionalidad de comunicación inalámbrica como radiadores intencionales . Los productos que no emiten ondas de radio intencionalmente se clasifican como radiadores no intencionales . La certificación de radiador intencional le costará aproximadamente 10 veces más que la certificación de radiador no intencional.
Considere inicialmente utilizar módulos electrónicos para cualquiera de las funciones inalámbricas de su producto. Esto le permite arreglárselas solo con la certificación de radiador no intencional, lo que le ahorrará al menos $ 10k.
UL (Underwriters Laboratories) / CSA (Asociación Canadiense de Estándares)
La certificación UL o CSA es necesaria para todos los productos eléctricos vendidos en los Estados Unidos o Canadá que se conectan a una toma de CA.
Los productos de batería que no se conectan a una toma de CA no requieren la certificación UL / CSA. Sin embargo, la mayoría de los principales minoristas y / o compañías de seguros de responsabilidad del producto requerirán que su producto esté certificado por UL o CSA.
CE (Conformité Européene)
La certificación CE es necesaria para la mayoría de los productos electrónicos vendidos en la Unión Europea (UE). Es similar a las certificaciones FCC y UL requeridas en los Estados Unidos.
RoHS
La certificación RoHS garantiza que un producto no contenga plomo. La certificación RoHS es necesaria para los productos eléctricos vendidos en la Unión Europea (UE) o el estado de California. Dado que la economía de California es tan importante, la mayoría de los productos vendidos en los EE. UU. Están certificados por RoHS.
Certificaciones de baterías de litio (UL1642, IEC61233 y UN38.3)
Las baterías recargables de iones de litio / polímero tienen serios problemas de seguridad. Si tienen un cortocircuito o se sobrecargan, pueden incluso estallar en llamas.
¿Recuerdas la doble recuperación en el Samsung Galaxy Note 7 debido a este problema? ¿O las historias sobre varios hoverboards que se incendiaron?
Debido a estos problemas de seguridad, las baterías de litio recargables deben estar certificadas. Para la mayoría de los productos, recomiendo usar inicialmente baterías estándar que ya tengan estas certificaciones. Sin embargo, esto limitará sus opciones y la mayoría de las baterías de litio no están certificadas.
Esto se debe principalmente al hecho de que la mayoría de las empresas de hardware optan por tener una batería diseñada a medida para aprovechar todo el espacio disponible en un producto. Por esta razón, la mayoría de los fabricantes de baterías no se molestan en obtener la certificación de sus baterías estándar.
Parte 3 - Desarrollar el recinto
Ahora cubriremos el desarrollo y la creación de prototipos de cualquier pieza de plástico personalizada. Para la mayoría de los productos, esto incluye al menos el recinto que mantiene todo junto.
El desarrollo de piezas de plástico o metal con formas personalizadas requerirá un experto en modelado 3D, o mejor aún, un diseñador industrial.
Si la apariencia y la ergonomía son fundamentales para su producto, entonces querrá contratar a un diseñador industrial. Por ejemplo, los diseñadores industriales son los ingenieros que hacen que los dispositivos portátiles como un iPhone se vean tan geniales y elegantes.
Si la apariencia no es crítica para su producto, entonces probablemente pueda arreglárselas contratando un modelador 3D, y generalmente son significativamente más baratos que un diseñador industrial.
Paso 1: crear un modelo 3D
El primer paso para desarrollar el exterior de su producto es la creación de una computadora 3D
modelo. Los dos grandes paquetes de software que se utilizan para crear modelos 3D son Solidworks y PTC Creo (anteriormente llamado Pro / Engineer).
Sin embargo, Autodesk ahora ofrece una herramienta de modelado 3D basada en la nube que es completamente gratuita para estudiantes, aficionados y nuevas empresas. Se llama Fusion 360. Si desea hacer su propio modelado 3D y no está vinculado ni a Solidworks ni a PTC Creo, definitivamente considere Fusion 360.
Una vez que su diseñador de modelado industrial o 3D haya completado el modelo 3D, puede convertirlo en prototipos físicos. El modelo 3D también se puede utilizar con fines de marketing, especialmente antes de tener disponibles prototipos funcionales.
Si planeas usar tu modelo 3D con fines de marketing, querrás crear una versión con realismo fotográfico del modelo. Tanto Solidworks como PTC Creo tienen disponibles módulos fotorrealistas.
También puede obtener una animación 3D realista de su producto. Tenga en cuenta que es posible que deba contratar a un diseñador independiente que se especialice en animación y en hacer que los modelos 3D parezcan realistas.
El mayor riesgo cuando se trata de desarrollar el modelo 3D para su gabinete es que termine con un diseño que puede ser prototipado pero no fabricado en volumen.
En última instancia, su caja se producirá mediante un método llamado moldeo por inyección de alta presión (consulte el paso 4 a continuación para obtener más detalles).
Desarrollar una pieza para la producción mediante moldeo por inyección puede ser bastante complejo con muchas reglas a seguir. Por otro lado, casi cualquier cosa puede ser prototipada mediante impresión 3D.
Así que asegúrese de contratar solo a alguien que comprenda completamente todas las complejidades y requisitos de diseño para el moldeo por inyección.
Paso 2 - Solicite prototipos de cajas (o compre una impresora 3D)
Los prototipos de plástico se construyen utilizando un proceso aditivo (el más común) o un proceso sustractivo. Un proceso aditivo, como la impresión 3D, crea el prototipo apilando capas delgadas de plástico para crear el producto final.
Los procesos aditivos son, con mucho, los más comunes debido a su capacidad para crear casi cualquier cosa que puedas imaginar.
En cambio, un proceso sustractivo, como el mecanizado CNC, toma un bloque de plástico de producción sólida y esculpe el producto final.
La ventaja de los procesos sustractivos es que puede utilizar una resina plástica que coincide exactamente con el plástico de producción final que utilizará. Esto es importante para algunos productos, sin embargo, para la mayoría de los productos no es esencial.
Con los procesos aditivos, se utiliza una resina de creación de prototipos especial, y puede tener un tacto diferente al plástico de producción. Las resinas utilizadas en los procesos de aditivos han mejorado significativamente, pero todavía no se corresponden con los plásticos de producción utilizados en el moldeo por inyección.
Ya lo mencioné, pero merece ser destacado nuevamente. Tenga en cuenta que los procesos de creación de prototipos (aditivos y sustractivos) son completamente diferentes a la tecnología utilizada para la producción (moldeo por inyección). Debe evitar crear prototipos (especialmente con prototipos aditivos) que sean imposibles de fabricar.
Al principio, no es necesario que el prototipo siga todas las reglas para el moldeo por inyección, pero debe tenerlas en cuenta para que su diseño pueda pasar más fácilmente al moldeo por inyección.
Numerosas empresas pueden tomar su modelo 3D y convertirlo en un prototipo físico. Proto Labs es la empresa que recomiendo personalmente. Ofrecen prototipos aditivos y sustractivos, así como moldeo por inyección de bajo volumen.
También puede considerar comprar su propia impresora 3D, especialmente si cree que necesitará varias iteraciones para obtener su producto correctamente. Las impresoras 3D se pueden comprar ahora por solo unos pocos cientos de dólares, lo que le permite crear tantas versiones de prototipos como desee.
La verdadera ventaja de tener su propia impresora 3D es que le permite iterar su prototipo casi de inmediato, reduciendo así su tiempo de comercialización.
Paso 3: evaluar los prototipos del recinto
Ahora es el momento de evaluar los prototipos del recinto y cambiar el modelo 3D según sea necesario. Casi siempre se necesitarán varias iteraciones de prototipos para lograr que el diseño del gabinete sea el correcto.
Aunque los modelos informáticos en 3D le permiten visualizar el recinto, nada se compara con sostener un prototipo real en la mano. Es casi seguro que habrá cambios funcionales y estéticos que querrá realizar una vez que tenga su primer prototipo real. Planifique la necesidad de múltiples versiones de prototipos para hacer todo bien.
Desarrollar el plástico para su nuevo producto no es necesariamente fácil o barato, especialmente si la estética es fundamental para su producto. Sin embargo, las complicaciones y los costos reales surgen cuando se pasa de la etapa de prototipo a la producción completa.
Paso 4: transición al moldeo por inyección
Aunque la electrónica es probablemente la parte más compleja y cara de su producto de desarrollar, el plástico será el más caro de fabricar. Configurar la producción de sus piezas de plástico mediante moldeo por inyección es extremadamente caro.
La mayoría de los productos de plástico que se venden hoy en día se fabrican utilizando una técnica de fabricación realmente antigua llamada moldeo por inyección. Es muy importante que comprenda este proceso.
Empiece con un molde de acero, que son dos piezas de acero que se mantienen juntas mediante alta presión. El molde tiene una cavidad tallada con la forma del producto deseado. Luego, se inyecta plástico fundido caliente en el molde.
La tecnología de moldeo por inyección tiene una gran ventaja: es una forma económica de hacer millones de las mismas piezas de plástico. La tecnología actual de moldeo por inyección utiliza un tornillo gigante para forzar el plástico en un molde a alta presión, un proceso inventado en 1946. En comparación con la impresión 3D, el moldeo por inyección es antiguo.
Los moldes de inyección son extremadamente eficientes para hacer mucho de lo mismo a un costo por unidad realmente bajo. Pero los moldes en sí son sorprendentemente caros. ¡Un molde diseñado para fabricar millones de productos puede alcanzar los $ 100k! Este alto costo se debe principalmente a que el plástico se inyecta a una presión tan alta, que es extremadamente resistente en un molde.
Para resistir estas condiciones, los moldes se fabrican con metales duros. Cuantas más inyecciones se requieran, más duro será el metal requerido y mayor será el costo.
Por ejemplo, puede usar moldes de aluminio para hacer varios miles de unidades. El aluminio es blando por lo que se degrada muy rápidamente. Sin embargo, debido a que es más suave, también es más fácil convertirlo en un molde, por lo que el costo es menor: solo $ 1-2k por un molde simple.
A medida que aumenta el volumen previsto para el molde, también aumenta la dureza del metal requerida y, por tanto, el coste. El tiempo de espera para producir un molde también aumenta con metales duros como el acero. Al fabricante de moldes le toma mucho más tiempo tallar (llamado mecanizado) un molde de acero que uno de aluminio más blando.
Eventualmente puede aumentar su velocidad de producción utilizando moldes de múltiples cavidades.
Le permiten producir múltiples copias de su pieza con una sola inyección de plástico.
Pero no salte a los moldes de múltiples cavidades hasta que haya realizado cualquier modificación a sus moldes iniciales. Es aconsejable ejecutar al menos varios miles de unidades antes de actualizar a moldes de múltiples cavidades.
Conclusión
Este artículo le ha brindado una descripción básica del proceso de desarrollo de un nuevo producto de hardware electrónico, independientemente de su nivel técnico. Este proceso incluye la selección de la mejor estrategia de desarrollo y el desarrollo de la electrónica y la carcasa de su producto.
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