Hackaday is all about the neat hacks and the repurposing of old components into new projects, but numerous people then try to take those projects and turn them into businesses. We’ve seen lots of people offer their stuff as kits and sell them on Tindie, with the rare few going on to develop a consumer electronic product at scale.
The Hackaday prize 2017 best product highlights this journey. “Scale” itself is a vague term, but essentially it implies to be able to produce enough to meet market demand. We hope that market demand is roughly 7 billion units, purchasing yearly, but the reality is that it is somewhere between 1 and a few hundred thousand, with very big differences in manufacturing at each purchase of magnitude. So how do you start with a proof of concept and design your product from the very beginning to be optimized to scale to meet whatever demand you can handle?
Le gouffre
The hardware startup world calls it the retail chasm, and it’s the huge gap between making your first few units in your home, and mass producing tens or hundreds of thousands of units. This is where many startups fail, because they can’t get the benefit of large volume discounts on components, they can’t afford the injection molds, and assembly is expensive if they can find someone to take on the work at all.
But they can’t charge any much more than they would be able to sell it for in volume, so the margins are non-existent and it is really hard to grow. The trick to crossing this chasm is to design the product FOR the chasm. To use components that are easily acquired in low volume, and assembly methods that are still available without expensive tools.
Get comfortable with SMT
Surface mount components on circuit boards save cost, space, assembly time, and are much more readily available than through-hole counterparts. If you want to manufacture a product in volume, use SMT whenever possible. I’ve had enough connectors ripped off the board that I’m pleased to make an exception for components where mechanical stability is essential, but SMT makes everything better. There is a lot of worry about making the transition and the skills required, but the landscape for making circuit boards at home has gotten much better, with much more resources like OSH stencil and experimentation into reflow controllers like the Controleo.
When looking through the best product list of submissions, it is clear that products that are much more refined and scalable are all using SMT where possible. It’s common to start with breakout boards for various components and wire them together through a breadboard for the proof of concept, but then rapidly relocation to SMT for the first revision of the customized PCB. heartyPatch started with a development board wired through a breadboard and has refined to a small PCB with practically entirely surface mount components, and practically entirely on one side (the temperature sensor is on the back side and needs to be, but that will complicate assembly).
The heartyPatch can be put together on a hot plate.
Assembling PCBs at home is easy, and mostly just requires a pair of tweezers and a hot plate or toaster oven. Of course producers are set up to do SMT really well, so scaling is simple.
Use Existing Parts
It’s tempting to design a customized enclosure that is slick and tiny, or to source a transformer with limited suppliers, but that will only get you in trouble. In the short run it implies you’ll pay a lot for the parts and may have to purchase a minimum number that’s beyond your initial demand. start with an enclosure from Polycase or Hammond, then modify it as needed. numerous of the enclosure companies offer modification and printing in house, too, implying you can purchase your parts completely ready with very little up front cost.
Extruded aluminum cases are another popular option, because you can customize the length as well. The City Air quality project chose this route and ended up with a robust and good enclosure without needing to pay for tooling costs. They have built in scalability. The part cost may be higher, but the initial investment required is much lower, making it simpler to cross the chasm of manufacturing in small volumes until your demand grows enough to afford to invest in your own mold.
Another example is the USB TinyTracker, where [Paul] started with the enclosure and developed his USB TinyTracker to fit inside. If he scales up he can eventually design his own enclosure, but for the beginning he has all he needs.
The City Air quality project uses an aluminum extrusion for the enclosure.
Remove Parts
If you don’t need it, you don’t have to source or assemble it. It’s not unusual in some factories for an unobserved producer to try to save money by removing a component and if it still works they ship it. naturally you want to be in control of this, but the idea has merit.
At every opportunity, ask yourself if you need Ce composant (ou si vous pouvez le supprimer du produit et proposez deux versions différentes, comme WiFi activé ou non). Tout comme l’essentiel est d’essayer de trouver des occasions de doubler l’utilité afin que vous puissiez éliminer une partie ou une étape de montage ou une gabarit. Par exemple, concevez votre enceinte de sorte qu’il s’enclenche ensemble, avec des bosses pour tenir le PCB en place. Ceci élimine une étape de vissage, des vis d’approvisionnement et éventuellement une étape de collage. Il est tentant d’ajouter des pièces et des fonctionnalités pour rendre votre produit beaucoup plus attrayant à beaucoup plus de personnes, mais chacun de ces ajouts ajoute des points de temps et de coût et de complexité des utilisateurs.
Affiner le temps d’assemblage
Chaque minute de temps d’assemblage est multipliée par le nombre d’unités à fabriquer et s’ajoute rapidement. En outre, la mise en place et la réduction d’un processus d’assemblage peuvent rendre compte encore plus que le temps de processus, faisant appel à des procédés essentiels. Il est bien préférable d’assembler 100 PCB, puis de programmer 100 PCB que de l’assembler 1, de le programmer, de l’assembler, de le programmer et de répéter 100 fois. Faites de vos stations aussi faciles à installer et de descendre le plus possible pour que, quand il est temps de faire un autre lot d’unités, vous ne perdez pas beaucoup de temps sur les frais généraux.
Passez un peu de temps à jeter un coup d’œil sur ce qui ralentit les choses pendant le processus, ou ce qui provoque une incohérence dans la production et donc des contrôles de qualité. Quelques heures de réparation de ce problème peuvent facilement gagner du temps et améliorer le rendement.
Plus important encore, cependant, affinge la conception avec le temps d’assemblage à l’esprit. Éliminez les pièces dans la mesure du possible, utilisez des boutons-pression au lieu de vis et de construire des chèques de santé et des épingles d’alignement de manière à ce que les pièces ne puissent s’assembler d’une manière. Facilitez-vous programmer le microcontrôleur et ne posez pas de pièces de manière à ce qu’ils bloquent d’autres pièces.
Conclusion
Traverser le gouffre est vraiment difficile, mais développer votre projet à l’échelle du début sauvera beaucoup de douleur. Vous pouvez toujours échanger des pièces et apporter des améliorations à l’avenir lorsque vous échouez, mais vous devez préparer au début des volumes inférieurs et beaucoup plus d’assemblage de consommation de temps utilisant des outils moins coûteux.
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