- 1 부-제품 개발 전략
- 1) 직접 제품 개발
- 2) 기술 공동 창립자 영입
- 3) 프리랜서 엔지니어에게 아웃소싱
- 4) 개발 회사에 아웃소싱
- 5) 제조업체와 파트너
- 2 부 – 전자 제품 개발
- 1 단계 – 예비 생산 설계 생성
- 2 단계 – 회로도 설계
- 3 단계 – 인쇄 회로 기판 (PCB) 설계
- 4 단계 – 최종 재료 명세서 (BOM) 생성
- 5 단계 – PCB 프로토 타입 주문
- 6 단계-평가, 프로그래밍, 디버그 및 반복
- 7 단계 – 제품 인증
- 3 부 – 엔클로저 개발
- 1 단계-3D 모델 생성
- 2 단계-케이스 프로토 타입 주문 (또는 3D 프린터 구입)
- 3 단계-인클로저 프로토 타입 평가
- 4 단계-사출 성형으로 전환
- 결론
- 저자 정보
그렇다면 새로운 전자 하드웨어 제품을 개발하고 싶습니까? 좋은 소식부터 시작하겠습니다. 가능합니다. 기술 수준에 관계없이 하드웨어 제품을 개발할 수 있으며 성공하기 위해 반드시 엔지니어가 될 필요는 없습니다 (확실히 도움이되지만).
당신이하든 기업, 시작, 제작자, 발명가, 소기업 이 가이드는 새로운 제품 개발 프로세스를 이해하는 데 도움이됩니다.
하지만 거짓말은하지 않겠습니다. 새로운 하드웨어 제품을 출시하는 것은 엄청나게 길고 어려운 여정입니다. 하드웨어는 어려운 것으로 알려져 있지만 개인과 소규모 팀이 새로운 하드웨어 제품을 개발하는 것이 그 어느 때보 다 쉬워 졌습니다.
그러나 쉽고 빠르게 돈을 버는 방법을 찾고 있다면 새로운 하드웨어 제품을 시장에 출시하는 것이 쉽고 빠르지 않기 때문에 지금 바로 읽기를 중단하는 것이 좋습니다.
이 가이드에서는 먼저 새로운 전자 하드웨어 제품을 만들고자하는 기술 제작자와 비 기술 기업가 모두를위한 제품 개발 전략에 대해 논의 할 것입니다. 그런 다음 전자 제품 개발에 이어 플라스틱 인클로저를 개발할 것입니다.
1 부-제품 개발 전략
기업가와 신생 기업이 새로운 하드웨어 제품을 개발할 수있는 5 가지 옵션이 있습니다. 그러나 여러 번 최고의 전체 전략은 이러한 5 가지 개발 전략의 조합입니다.
1) 직접 제품 개발
이것은 완전히 그 자체로는 실행 가능한 전략이 아닙니다. 시장에 바로 사용할 수있는 전자 제품을 완전히 독자적으로 개발하는 데 필요한 모든 기술을 갖춘 사람은 거의 없습니다.
엔지니어 일지라도 전자 설계, 프로그래밍, 3D 모델링, 사출 성형 및 제조의 전문가입니까? 아마 아닐 것입니다. 또한 이러한 전문 분야의 대부분은 수많은 하위 전문 분야로 구성되어 있습니다.
즉, 필요한 기술이 있으면 제품 개발에 더 많이 참여할수록 더 많은 돈을 절약 할 수 있고 장기적으로는 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.
예를 들어, 약 6 년 전에 제 하드웨어 제품을 시장에 출시했습니다. 제품은 전기보다 기계적으로 더 복잡했습니다. 저는 기계 엔지니어가 아닌 교육을받은 전자 엔지니어이기 때문에 처음에는 프리랜서 기계 엔지니어 두 명을 고용했습니다.
하지만 진행 속도가 느려서 금방 답답해졌습니다. 결국, 나는 거의 매 시간마다 내 제품에 대해 생각하고있었습니다! 저는 제 제품을 최대한 빨리 개발하고 시장에 출시하는 데 집착했습니다. 하지만 제가 고용 한 엔지니어들은 다른 많은 프로젝트를 다루고 있었고 제 프로젝트가 당연하다고 느꼈던 관심을주지 않았습니다.
그래서 기계 설계에 필요한 모든 것을 직접 배우기로 결정했습니다. 내 제품을 개발하고 시장에 내놓으려는 동기가 나보다 더 많은 사람은 없었습니다. 궁극적으로 기계 설계를 훨씬 더 빠르게 (그리고 훨씬 적은 비용으로) 완료 할 수있었습니다.
이야기의 교훈은 기술이 허용하는 한 많은 개발을 수행하는 것입니다. 또한 너무 멀리하지 마십시오. 하위 전문가 기술로 인해 최적의 제품을 개발하지 못하는 경우 큰 실수입니다. 또한 배워야하는 새로운 기술은 시간이 걸리며 궁극적으로 시장 출시 시간이 길어질 수 있습니다. 항상 전문가를 불러와 귀하의 전문 지식의 격차를 메우십시오.
전자 개발에 대해 배우기 위해 내가 가장 좋아하는 웹 사이트 중 일부는 Hackster.io, Build Electronic Circuits, Bald Engineer, Adafruit, Sparkfun, Make Magazine 및 All About Circuits입니다. 전자 공학 학습을위한 매우 훌륭한 소개 비디오가있는 AddOhms라는 YouTube 채널을 확인하십시오.
2) 기술 공동 창립자 영입
비 기술적 설립자라면 기술 공동 설립자를 고용하는 것이 현명 할 것입니다. 스타트 업 팀의 창립자 중 한 명이 프로세스를 관리하려면 제품 개발에 대해 최소한 충분히 이해해야합니다.
궁극적으로 전문 투자자로부터 외부 자금을 구할 계획이라면 반드시 설립자 팀이 필요합니다. 전문 스타트 업 투자자는 창립자 팀이 솔로 창립자보다 성공할 가능성이 훨씬 더 높다는 것을 알고 있습니다.
대부분의 하드웨어 스타트 업에 이상적인 공동 창립자 팀은 하드웨어 엔지니어, 프로그래머 및 마케팅 담당자입니다.
공동 창립자를 고용하는 것은 문제에 대한 완벽한 해결책처럼 들릴 수 있지만 심각한 단점도 있습니다. 우선 공동 창립자를 찾는 것은 어렵고 엄청난 시간이 걸릴 것입니다. 이는 제품 개발에 소비되지 않는 귀중한 시간입니다.
공동 창립자를 찾는 것은 서두르지 않고 올바른 짝을 찾는 데 시간을 할애해야합니다. 그들은 당신의 기술을 칭찬 할 필요가있을뿐만 아니라 개인적으로도 정말 좋아해야합니다. 당신은 본질적으로 적어도 몇 년 동안 그들과 결혼 할 것이므로 잘 지내도록하십시오.
공동 창립자를 고용 할 때의 주요 단점은 회사의 지분을 감소 시킨다는 것입니다. 회사의 모든 창립자는 실제로 회사에서 동등한 지분을 가져야합니다. 따라서 지금 솔로로 진행하는 경우 공동 창립자에게 회사의 절반을 줄 준비를하십시오.
3) 프리랜서 엔지니어에게 아웃소싱
팀의 기술적 능력의 격차를 메우는 가장 좋은 방법 중 하나는 프리랜서 엔지니어에게 아웃소싱하는 것입니다.
대부분의 제품에는 서로 다른 전문 분야의 여러 엔지니어가 필요하므로 다양한 엔지니어를 직접 관리해야합니다. 궁극적으로 창립 팀의 누군가가 프로젝트 관리자 역할을해야합니다.
제품에 필요한 전자 제품 유형을 설계 한 경험이있는 전기 엔지니어를 찾으십시오. 전기 공학은 방대한 연구 분야이며 많은 엔지니어가 회로 설계 경험이 부족합니다.
3D 디자이너의 경우 사출 성형 기술에 대한 경험이있는 사람을 찾아야합니다. 그렇지 않으면 프로토 타입은 가능하지만 대량 생산은 할 수없는 제품을 얻게 될 가능성이 높습니다.
4) 개발 회사에 아웃소싱
Frog, IDEO, Fuse Project 등과 같은 가장 잘 알려진 제품 디자인 회사는 환상적인 제품 디자인을 생성 할 수 있지만 엄청나게 비쌉니다.
스타트 업은 값 비싼 디자인 회사를 피해야합니다. 최고의 디자인 회사는 귀하의 신제품을 완전히 개발하기 위해 $ 500,000 이상을 청구 할 수 있습니다. 값 비싼 제품 개발 회사를 고용 할 여력이 있더라도 그렇게하지 마십시오. 그 돈을 결코 회수 할 수 없을뿐만 아니라 실제 제품 개발에 크게 관여하지 않는 하드웨어 스타트 업을 설립하는 실수를 저지르고 싶지도 않습니다.
5) 제조업체와 파트너
추구해야 할 한 가지 방법은 이미 귀하의 제품과 유사한 제품을 생산하는 해외 제조업체와 협력하는 것입니다.
대형 제조업체는 자체 제품을 개발할 자체 엔지니어링 및 개발 부서를 보유하게됩니다. 이미 자신의 제품과 유사한 제품을 만드는 제조업체를 찾을 수 있다면 개발, 엔지니어링, 프로토 타이핑, 금형 생산 및 제조와 같은 모든 작업을 수행 할 수 있습니다.
이 전략은 초기 개발 비용을 낮출 수 있습니다. 그러나 제조업체는 이러한 비용을 상각하므로 첫 번째 생산 실행시 제품 당 추가 비용이 추가됩니다. 이것은 본질적으로 무이자 대출처럼 작동하므로 개발 비용을 제조업체에 천천히 갚을 수 있습니다.
위대하고 쉽게 들리는데 무엇이 잡힐까요? 이 전략에서 고려해야 할 주요 위험은 제품과 관련된 모든 것을 단일 회사에 배치하는 것입니다.
그들은 적어도 비용이 회복 될 때까지 독점 제조 계약을 원할 것입니다. 즉, 생산량이 증가하면 더 저렴한 제조 옵션으로 마이그레이션 할 수 없습니다.
또한 많은 제조업체가 제품에 대한 지적 권리의 일부 또는 전부를 원할 수 있다는 점에 유의하십시오.
2 부 – 전자 제품 개발
제품의 전자 제품 개발은 예비 생산 설계, 회로도, PCB 레이아웃, 최종 BOM, 프로토 타입, 테스트 및 프로그램, 마지막으로 인증의 7 단계로 나눌 수 있습니다.
1 단계 – 예비 생산 설계 생성
새로운 전자 하드웨어 제품을 개발할 때는 먼저 예비 생산 설계 부터 시작해야합니다. 이것은 POC (Proof-of-Concept) 프로토 타입과 혼동하지 마십시오.
POC 프로토 타입은 일반적으로 Arduino와 같은 개발 키트를 사용하여 빌드됩니다. 때로는 제품 컨셉이 원하는 문제를 해결한다는 것을 증명하는 데 유용 할 수 있습니다. 그러나 POC 프로토 타입은 생산 디자인이 아닙니다. 제품에 Arduino가 내장되어있는 경우는 거의 없습니다.
예비 생산 디자인은 제품의 생산 요소, 비용, 이윤, 성능, 기능, 개발 타당성 및 제조에 초점을 맞추고 있습니다.
예비 생산 설계를 사용하여 제품에 필요한 모든 비용을 추정 할 수 있습니다. 제품을 개발, 프로토 타입, 프로그래밍, 인증, 확장 및 제조하는 데 드는 비용을 정확하게 아는 것이 중요합니다.
예비 생산 설계는 다음과 같은 관련 질문에 답합니다. 내 제품을 개발할 수 있습니까? 이 제품을 개발할 여유가 있습니까? 제품을 개발하는 데 얼마나 걸립니까? 제품을 대량 생산할 수 있습니까? 이익으로 팔 수 있습니까?
많은 기업가들은 예비 생산 설계 단계를 건너 뛰는 실수를 저지르고 대신 회로도 설계로 바로 뛰어 듭니다. 그렇게함으로써 결국 당신은이 모든 노력과 힘들게 벌어 들인 돈을 합리적으로 개발하거나 제조 할 수 없거나 가장 중요한 수익으로 판매 할 수없는 제품에 소비했다는 것을 알게 될 것입니다.
1A 단계 – 시스템 블록 다이어그램
예비 생산 설계를 만들 때 시스템 레벨 블록 다이어그램을 정의하는 것으로 시작해야합니다. 이 다이어그램은 각 전자 기능과 모든 기능 구성 요소가 상호 연결되는 방식을 지정합니다.
대부분의 제품에는 다양한 직렬 포트를 통해 마이크로 컨트롤러와 인터페이스하는 다양한 구성 요소 (디스플레이, 센서, 메모리 등)가있는 마이크로 컨트롤러 또는 마이크로 프로세서가 필요합니다.
시스템 블록 다이어그램을 생성하면 필요한 직렬 포트의 유형과 수를 쉽게 식별 할 수 있습니다. 이는 제품에 적합한 마이크로 컨트롤러를 선택하기위한 필수적인 첫 번째 단계입니다.
1B 단계 – 생산 구성 요소 선택
다음으로, 원하는 기능과 제품의 목표 소매 가격에 따라 마이크로 칩, 센서, 디스플레이 및 커넥터와 같은 다양한 생산 구성 요소를 선택해야합니다. 그러면 예비 BOM (Bill of Materials)을 생성 할 수 있습니다.
미국에서 Newark, Digikey, Arrow, Mouser 및 Future 는 가장 인기있는 전자 부품 공급 업체입니다. 대부분의 전자 부품은 하나 (시제품 제작 및 초기 테스트 용) 또는 최대 수천 (소량 제조용)으로 구입할 수 있습니다.
더 많은 생산량에 도달하면 제조업체에서 직접 일부 구성 요소를 구매하여 비용을 절약 할 수 있습니다.
1C 단계 – 생산 비용 추정
이제 제품 의 생산 비용 (또는 매출 원가 – COGS)을 추정 해야 합니다. 제품을 제조하는 데 드는 비용을 가능한 한 빨리 아는 것이 중요합니다.
최상의 판매 가격, 재고 비용 및 가장 중요한 수익을 결정하기 위해서는 제품의 제조 단위 비용을 알아야합니다.
선택한 생산 구성 요소는 물론 제조 비용에 큰 영향을 미칩니다.
그러나 정확한 제조 비용 추정치를 얻으려면 PCB 조립, 최종 제품 조립, 제품 테스트, 소매 포장, 불량률, 반품, 물류, 관세 및 창고 비용도 포함해야합니다.
2 단계 – 회로도 설계
이제 1 단계에서 생성 한 시스템 블록 다이어그램을 기반으로 회로도를 설계 할 차례입니다.
회로도는 마이크로 칩에서 저항기까지 모든 구성 요소가 어떻게 연결되는지 보여줍니다. 시스템 블록 다이어그램은 대부분 상위 수준의 제품 기능에 초점을 맞추는 반면, 회로도는 작은 세부 사항에 관한 것입니다.
회로도의 구성 요소에 핀 번호가 잘못 지정되어있는 것처럼 단순한 것은 기능이 완전히 결여 될 수 있습니다.
대부분의 경우 시스템 블록 다이어그램의 각 블록에 대해 별도의 하위 회로가 필요합니다. 이러한 다양한 하위 회로가 함께 연결되어 전체 회로도를 형성합니다.
특수 전자 설계 소프트웨어는 회로도를 작성하고 오류가 없는지 확인하는 데 사용됩니다. 저렴하고 강력하며 사용하기 쉬운 DipTrace 라는 패키지를 사용하는 것이 좋습니다.
3 단계 – 인쇄 회로 기판 (PCB) 설계
회로도가 완료되면 이제 인쇄 회로 기판 (PCB)을 설계합니다. PCB는 모든 전자 부품을 고정하고 연결하는 물리적 기판입니다.
시스템 블록 다이어그램 및 회로도의 개발은 본질적으로 대부분 개념적이었습니다. 그러나 PCB 설계는 매우 현실적입니다.
PCB는 회로도를 생성 한 것과 동일한 소프트웨어로 설계되었습니다. 소프트웨어에는 PCB 레이아웃이 사용 된 PCB 프로세스의 설계 규칙을 충족하고 PCB가 회로도와 일치하는지 확인하는 다양한 검증 도구가 있습니다.
일반적으로 제품이 작고 구성 요소가 더 촘촘할수록 PCB 레이아웃을 만드는 데 더 오래 걸립니다. 제품이 많은 양의 전력을 라우팅하거나 무선 연결을 제공하는 경우 PCB 레이아웃이 훨씬 더 중요하고 시간이 많이 걸립니다.
대부분의 PCB 설계에서 가장 중요한 부품은 전력 라우팅, 고속 신호 (크리스탈 클럭, 주소 / 데이터 라인 등) 및 모든 무선 회로입니다.
4 단계 – 최종 재료 명세서 (BOM) 생성
예비 생산 설계의 일부로 예비 BOM을 이미 생성 했어야하지만 이제 전체 생산 BOM을 사용할 때입니다.
이 둘의 주요 차이점은 저항 및 커패시터와 같은 수많은 저가형 구성 요소입니다. 이러한 구성 요소는 일반적으로 1 ~ 2 페니 만 들기 때문에 예비 BOM에 별도로 나열하지 않습니다.
그러나 실제로 PCB를 제조하려면 나열된 모든 구성 요소가 포함 된 완전한 BOM이 필요합니다. 이 BOM은 일반적으로 회로도 설계 소프트웨어에 의해 자동으로 생성됩니다. BOM에는 부품 번호, 수량 및 모든 구성 요소 사양이 나열됩니다.
5 단계 – PCB 프로토 타입 주문
전자 프로토 타입 제작은 2 단계 과정입니다. 첫 번째 단계는 베어 인쇄 회로 기판을 생산합니다. 회로 설계 소프트웨어를 사용하면 각 PCB 레이어에 대해 하나의 파일과 함께 Gerber라는 형식으로 PCB 레이아웃을 출력 할 수 있습니다.
이러한 Gerber 파일은 소량 실행을 위해 프로토 타입 샵으로 보낼 수 있습니다. 대량 생산을 위해 동일한 파일을 더 큰 제조업체에 제공 할 수도 있습니다.
두 번째 단계는 모든 전자 부품을 기판에 납땜하는 것입니다. 설계 소프트웨어에서 보드에 배치 된 모든 구성 요소의 정확한 좌표를 보여주는 파일을 출력 할 수 있습니다. 이를 통해 조립 공장은 PCB에있는 모든 부품의 납땜을 완전히 자동화 할 수 있습니다.
가장 저렴한 옵션은 중국에서 PCB 프로토 타입을 생산하는 것입니다. 일반적으로 배송 지연을 줄이기 위해 집 근처에서 프로토 타이핑을 할 수있는 것이 가장 좋지만, 많은 기업가에게 비용을 최소화하는 것이 더 중요합니다.
중국에서 프로토 타입 보드를 제작하려면 Seeed Studio를 적극 권장 합니다. 5 개에서 최대 8,000 개의 보드 수량에 대해 환상적인 가격을 제공합니다. 그들은 또한 3D 프린팅 서비스를 제공하여 원 스톱 상점으로 만듭니다. 좋은 평판을 얻고있는 다른 중국 PCB 프로토 타입 제조업체로는 Gold Phoenix PCB 와 Bittele Electronics가 있습니다.
미국에서는 내 디자인의 프로토 타입을 만들기 위해 광범위하게 사용한 Sunstone Circuits, Screaming Circuits 및 San Francisco Circuits 를 추천합니다. 내가 거의 추천하지 않는 급한 서비스 비용을 지불하지 않는 한 조립 된 보드를 얻는 데 1-2 주가 걸립니다.
6 단계-평가, 프로그래밍, 디버그 및 반복
이제 전자 제품 의 프로토 타입 을 평가할 때 입니다. 첫 번째 프로토 타입은 거의 완벽하게 작동하지 않습니다. 설계를 완료하기 전에 여러 번 반복 할 가능성이 높습니다. 이때 프로토 타입의 문제를 식별, 디버그 및 수정합니다.
이것은 비용과 시간 측면에서 예측하기 어려운 단계 일 수 있습니다. 발견 한 모든 버그는 예상치 못한 것이므로 버그의 원인과 최선의 해결 방법을 파악하는 데 시간이 걸립니다.
평가 및 테스트는 일반적으로 마이크로 컨트롤러 프로그래밍과 병행하여 수행됩니다. 프로그래밍을 시작하기 전에 최소한 몇 가지 기본 테스트를 수행하여 보드에 주요 문제가 없는지 확인해야합니다.
거의 모든 최신 전자 제품에는 제품의 "두뇌"역할을하는 MCU (Microcontroller Unit)라는 마이크로 칩이 포함되어 있습니다. 마이크로 컨트롤러는 컴퓨터 나 스마트 폰에있는 마이크로 프로세서와 매우 유사합니다.
마이크로 프로세서는 많은 양의 데이터를 빠르게 이동하는 데 탁월하고 마이크로 컨트롤러는 스위치, 센서, 디스플레이, 모터 등과 같은 장치를 인터페이스하고 제어하는 데 탁월합니다. 마이크로 컨트롤러는 거의 단순한 마이크로 프로세서입니다.
마이크로 컨트롤러는 원하는 기능을 수행하도록 프로그래밍해야합니다.
마이크로 컨트롤러는 거의 항상 일반적으로 사용되는 'C'라는 컴퓨터 언어로 프로그래밍됩니다. 펌웨어라고하는 프로그램은 일반적으로 마이크로 컨트롤러 칩 내부의 영구적이지만 재 프로그래밍 가능한 메모리에 저장됩니다.
7 단계 – 제품 인증
판매되는 모든 전자 제품에는 다양한 유형의 인증이 있어야합니다. 필요한 인증은 제품이 판매되는 국가에 따라 다릅니다. 미국, 캐나다 및 유럽 연합에서 요구되는 인증을 다룹니다.
FCC (연방 통신위원회)
FCC 인증은 미국에서 판매되는 모든 전자 제품에 필요합니다. 모든 전자 제품은 일정량의 전자기 복사 (예: 무선 전파)를 방출하므로 FCC는 제품이 무선 통신을 방해하지 않는지 확인하려고합니다.
FCC 인증에는 두 가지 범주가 있습니다. 제품에 필요한 유형은 제품에 Bluetooth, WiFi, ZigBee 또는 기타 무선 프로토콜과 같은 무선 통신 기능이 있는지 여부에 따라 다릅니다.
FCC는 무선 통신 기능이있는 제품을 의도적 방사체 로 분류합니다. 의도적으로 전파를 방출하지 않는 제품은 비 의도적 방사체 로 분류됩니다. 의도적 라디에이터 인증은 비 의도적 라디에이터 인증의 약 10 배에 달합니다.
제품의 무선 기능에 전자 모듈을 처음 사용하는 것을 고려하십시오. 이를 통해 의도적이지 않은 라디에이터 인증만으로 성공할 수 있으므로 최소 $ 10k를 절약 할 수 있습니다.
UL (Underwriters Laboratories) / CSA (캐나다 표준 협회)
미국 또는 캐나다에서 판매되는 AC 콘센트에 연결된 모든 전기 제품에는 UL 또는 CSA 인증이 필요합니다.
AC 콘센트에 연결하지 않는 배터리 전용 제품에는 UL / CSA 인증이 필요하지 않습니다. 그러나 대부분의 주요 소매 업체 및 / 또는 제품 책임 보험 회사는 귀사의 제품이 UL 또는 CSA 인증을 받아야합니다.
CE (Conformité Européene)
CE 인증은 유럽 연합 (EU)에서 판매되는 대부분의 전자 제품에 필요합니다. 미국에서 요구하는 FCC 및 UL 인증과 유사합니다.
RoHS
RoHS 인증은 제품이 무연임을 보장합니다. RoHS 인증은 유럽 연합 (EU) 또는 캘리포니아 주에서 판매되는 전기 제품에 필요합니다. 캘리포니아의 경제는 매우 중요하기 때문에 미국에서 판매되는 대부분의 제품은 RoHS 인증을 받았습니다.
리튬 배터리 인증 (UL1642, IEC61233 및 UN38.3)
충전식 리튬 이온 / 폴리머 배터리에는 몇 가지 심각한 안전 문제가 있습니다. 단락되거나 과충전되면 불꽃이 터질 수도 있습니다.
이 문제로 인해 Samsung Galaxy Note 7에서 이중 리콜을 기억하십니까? 아니면 화염에 휩싸인 다양한 호버 보드에 대한 이야기?
이러한 안전 문제 때문에 충전식 리튬 배터리는 인증을 받아야합니다. 대부분의 제품에 대해 이미 이러한 인증을받은 기성 배터리를 사용하는 것이 좋습니다. 그러나 이것은 선택을 제한하고 대부분의 리튬 배터리는 인증되지 않았습니다.
이는 주로 대부분의 하드웨어 회사가 제품에서 사용 가능한 모든 공간을 활용하도록 설계된 배터리를 사용자 지정하기로 선택했기 때문입니다. 이러한 이유로 대부분의 배터리 제조업체는 기성 배터리 인증을받는 데 신경 쓰지 않습니다.
3 부 – 엔클로저 개발
이제 우리는 맞춤형 플라스틱 조각의 개발 및 프로토 타이핑을 다룰 것입니다. 대부분의 제품에서 여기에는 최소한 모든 것을 하나로 묶는 인클로저가 포함됩니다.
맞춤형 플라스틱 또는 금속 조각을 개발하려면 3D 모델링 전문가 또는 더 나은 산업 디자이너가 필요합니다.
제품의 외관과 인체 공학이 중요하다면 산업 디자이너를 고용하고 싶을 것입니다. 예를 들어 산업 디자이너는 iPhone과 같은 휴대용 장치를 멋지고 매끄럽게 만드는 엔지니어입니다.
제품의 외관이 중요하지 않은 경우 3D 모델러를 고용하여 얻을 수 있으며 일반적으로 산업 디자이너보다 훨씬 저렴합니다.
1 단계-3D 모델 생성
제품 외관 개발의 첫 번째 단계는 3D 컴퓨터를 만드는 것입니다.
모델. 3D 모델을 만드는 데 사용되는 두 가지 큰 소프트웨어 패키지는 Solidworks 와 PTC Creo (이전의 Pro / Engineer)입니다.
그러나 Autodesk는 이제 학생, 취미 생활자 및 신생 기업을 위해 완전히 무료 인 클라우드 기반 3D 모델링 도구를 제공합니다. Fusion 360 이라고 합니다. 자신 만의 3D 모델링을 원하고 Solidworks 또는 PTC Creo에 묶여 있지 않다면 Fusion 360을 고려하십시오.
산업 또는 3D 모델링 디자이너가 3D 모델을 완성하면이를 실제 프로토 타입으로 바꿀 수 있습니다. 3D 모델은 특히 기능적 프로토 타입을 사용할 수 있기 전에 마케팅 목적으로 사용할 수도 있습니다.
마케팅 목적으로 3D 모델을 사용하려는 경우 모델의 사실적인 버전을 생성하는 것이 좋습니다. Solidworks와 PTC Creo 모두 사진과 같은 사실적인 모듈을 사용할 수 있습니다.
제품의 사진과 같은 사실적인 3D 애니메이션을 완성 할 수도 있습니다. 애니메이션을 전문으로하고 3D 모델을 사실적으로 만드는 별도의 디자이너를 고용해야 할 수도 있습니다.
인클로저 용 3D 모델을 개발할 때 가장 큰 위험은 프로토 타입을 만들 수는 있지만 대량으로 제조 할 수없는 디자인으로 끝나는 것입니다.
궁극적으로 인클로저는 고압 사출 성형이라는 방법으로 생산됩니다 (자세한 내용은 아래 4 단계 참조).
사출 성형을 사용하여 생산 용 부품을 개발하는 것은 따라야 할 규칙이 많기 때문에 매우 복잡 할 수 있습니다. 반면에 3D 프린팅을 통해 거의 모든 것을 프로토 타입 할 수 있습니다.
따라서 사출 성형의 모든 복잡성과 설계 요구 사항을 완전히 이해하는 사람 만 고용하십시오.
2 단계-케이스 프로토 타입 주문 (또는 3D 프린터 구입)
플라스틱 프로토 타입은 가산 공정 (가장 일반적) 또는 감산 공정을 사용하여 제작됩니다. 3D 프린팅과 같은 적층 프로세스는 얇은 플라스틱 층을 쌓아 최종 제품을 만드는 방식으로 프로토 타입을 만듭니다.
적층 공정은 상상할 수있는 거의 모든 것을 생성 할 수있는 능력 때문에 가장 일반적입니다.
CNC 가공과 같은 빼기 프로세스는 대신 단단한 생산 플라스틱 블록을 사용하여 최종 제품을 조각합니다.
빼기 공정의 장점은 사용할 최종 생산 플라스틱과 정확히 일치하는 플라스틱 수지를 사용할 수 있다는 것입니다. 이것은 일부 제품에서 중요하지만 대부분의 제품에서 필수는 아닙니다.
적층 공정에서는 특수 프로토 타이핑 수지가 사용되며 생산 플라스틱과 다른 느낌을 가질 수 있습니다. 적층 공정에 사용되는 수지는 크게 개선되었지만 여전히 사출 성형에 사용되는 생산 플라스틱과 일치하지 않습니다.
이미 언급했지만 다시 강조 할 가치가 있습니다. 프로토 타이핑 프로세스 (가산 및 감산)는 생산 (사출 성형)에 사용되는 기술과 완전히 다릅니다. 제조가 불가능한 프로토 타입 (특히 적층 프로토 타이핑)을 만들지 않아야합니다.
처음에는 프로토 타입이 사출 성형에 대한 모든 규칙을 따를 필요는 없지만 설계를 사출 성형으로 더 쉽게 전환 할 수 있도록이를 염두에 두어야합니다.
수많은 회사에서 3D 모델을 실제 프로토 타입으로 변환 할 수 있습니다. Proto Labs 는 제가 개인적으로 추천하는 회사입니다. 적층 및 감산 프로토 타이핑과 소량 사출 성형을 모두 제공합니다.
특히 제품을 올바르게 얻기 위해 여러 번 반복해야한다고 생각하는 경우 자체 3D 프린터 구입을 고려할 수도 있습니다. 3D 프린터는 지금 단 몇 백 달러에 구입할 수 있으므로 원하는만큼 많은 프로토 타입 버전을 만들 수 있습니다.
자신의 3D 프린터를 보유한 진정한 장점은 프로토 타입을 거의 즉시 반복 할 수있어 출시 시간을 단축 할 수 있다는 것입니다.
3 단계-인클로저 프로토 타입 평가
이제 인클로저 프로토 타입을 평가하고 필요에 따라 3D 모델을 변경할 때입니다. 엔클로저 디자인을 제대로하기 위해서는 거의 항상 여러 번의 프로토 타입 반복이 필요합니다.
3D 컴퓨터 모델을 사용하면 인클로저를 시각화 할 수 있지만 실제 프로토 타입을 손에 들고있는 것과 비교할 수있는 것은 없습니다. 첫 번째 실제 프로토 타입을 만들면 기능 및 외관상의 변경이 거의 확실합니다. 모든 것을 올바르게하기 위해 여러 프로토 타입 버전이 필요한 계획을 세웁니다.
특히 제품에 미학이 중요한 경우 신제품 용 플라스틱을 개발하는 것이 반드시 쉽거나 저렴하지는 않습니다. 그러나 프로토 타입 단계에서 전체 프로덕션으로 전환 할 때 실제 복잡성과 비용이 발생합니다.
4 단계-사출 성형으로 전환
전자 제품은 아마도 제품에서 개발하는 데 가장 복잡하고 비용이 많이 드는 부분이지만 플라스틱은 제조 비용이 가장 많이 듭니다. 사출 성형을 사용하여 플라스틱 부품 생산을 설정하는 것은 매우 비쌉니다.
오늘날 판매되는 대부분의 플라스틱 제품은 사출 성형이라는 정말 오래된 제조 기술을 사용하여 만들어집니다. 이 과정을 이해하는 것은 매우 중요합니다.
고압을 사용하여 두 개의 강철 조각을 결합한 강철 주형으로 시작합니다. 금형에는 원하는 제품의 모양으로 새겨진 공동이 있습니다. 그런 다음 뜨거운 용융 플라스틱이 금형에 주입됩니다.
사출 성형 기술에는 한 가지 큰 장점이 있습니다. 수백만 개의 동일한 플라스틱 조각을 만드는 저렴한 방법입니다. 현재의 사출 성형 기술은 1946 년에 발명 된 프로세스 인 거대한 나사를 사용하여 플라스틱을 고압으로 금형에 밀어 넣습니다. 3D 프린팅에 비해 사출 성형은 오래되었습니다!
사출 금형은 단위당 매우 저렴한 비용으로 동일한 것을 많이 만드는 데 매우 효율적입니다. 그러나 금형 자체는 놀랍도록 비싸다. 수백만 개의 제품을 만들기 위해 설계된 금형은 $ 10 만에 달할 수 있습니다! 이 높은 비용은 주로 플라스틱이 금형에 매우 힘든 고압으로 사출되기 때문입니다.
이러한 조건을 견디기 위해 금형은 단단한 금속을 사용하여 만들어집니다. 더 많은 주입이 필요할수록 금속이 더 단단 해지고 비용이 높아집니다.
예를 들어 알루미늄 주형을 사용하여 수천 개를 만들 수 있습니다. 알루미늄은 부드러워서 매우 빨리 분해됩니다. 그러나 더 부드러워서 몰드로 만들기가 더 쉽기 때문에 비용이 저렴합니다. 단순한 몰드의 경우 단 $ 1-2k입니다.
금형의 의도 된 부피가 증가함에 따라 필요한 금속 경도와 비용도 증가합니다. 강철과 같은 단단한 금속의 경우 금형 생산에 소요되는 리드 타임도 늘어납니다. 금형 제작자가 부드러운 알루미늄 금형보다 강철 금형을 조각 (가공이라고 함)하는 데 훨씬 더 오래 걸립니다.
결국 여러 캐비티 몰드를 사용하여 생산 속도를 높일 수 있습니다.
이를 통해 플라스틱을 한 번 주입하여 부품의 여러 사본을 생성 할 수 있습니다.
그러나 초기 금형을 수정하기 전까지는 여러 캐비티 금형에 뛰어 들지 마십시오. 여러 캐비티 몰드로 업그레이드하기 전에 최소 수천 개의 장치를 실행하는 것이 좋습니다.
결론
이 기사에서는 기술 수준에 관계없이 새로운 전자 하드웨어 제품을 개발하는 프로세스에 대한 기본 개요를 제공했습니다. 이 프로세스에는 최상의 개발 전략을 선택하고 제품을위한 전자 장치 및 인클로저 개발이 포함됩니다.