Guide ultime - Comment développer un nouveau produit matériel électronique

Vous souhaitez donc développer un nouveau produit matériel électronique? Permettez-moi de commencer par la bonne nouvelle - c'est possible. Vous pouvez développer un produit matériel quel que soit votre niveau technique et vous n'avez pas nécessairement besoin d'être ingénieur pour réussir (même si cela aide certainement).

Que vous soyez un entrepreneur, une startup, un créateur, un inventeur ou une petite entreprise, ce guide vous aidera à comprendre le processus de développement de nouveaux produits.

Mais je ne vais pas vous mentir. C'est un voyage incroyablement long et difficile pour lancer un nouveau produit matériel. Bien que le matériel soit connu pour être dur, il est également plus facile que jamais pour les individus et les petites équipes de développer de nouveaux produits matériels.

Cependant, si vous recherchez un moyen simple et rapide de gagner de l'argent, je vous suggère d'arrêter de lire dès maintenant, car la mise sur le marché d'un nouveau produit matériel est loin d'être facile ou rapide.

Dans ce guide, je vais d'abord discuter des stratégies de développement de produits pour les créateurs techniques et les entrepreneurs non techniques souhaitant créer un nouveau produit matériel électronique. Ensuite, nous passerons au développement de l'électronique suivi du développement du boîtier en plastique.

Partie 1 - Stratégies de développement de produits

Il existe essentiellement cinq options pour les entrepreneurs et les startups pour développer un nouveau produit matériel. Cependant, la meilleure stratégie globale est souvent une combinaison de ces cinq stratégies de développement.

1) Développez vous-même le produit

C'est rarement une stratégie viable en soi. Très peu de personnes possèdent toutes les compétences nécessaires pour développer à elles seules un produit électronique prêt à être commercialisé.

Même si vous êtes ingénieur, êtes-vous un expert en conception électronique, programmation, modélisation 3D, moulage par injection et fabrication? Probablement pas. La plupart de ces spécialités sont également constituées de nombreuses sous-spécialités.

Cela étant dit, si vous avez les compétences nécessaires, plus vous avancez vous-même dans le développement de votre produit, plus vous économiserez d'argent et mieux vous serez à long terme.

Par exemple, j'ai lancé mon propre produit matériel sur le marché il y a environ 6 ans. Le produit était plus complexe mécaniquement qu'il ne l'était électriquement. Je suis ingénieur en électronique de formation et non en mécanique, j'ai donc engagé au départ quelques ingénieurs en mécanique indépendants.

Cependant, je suis rapidement devenu frustré par la lenteur avec laquelle les choses progressaient. Après tout, je pensais à mon produit presque à chaque heure de veille! J'étais obsédé par le développement de mon produit et sa mise sur le marché le plus rapidement possible. Mais les ingénieurs que j'ai embauchés jonglaient avec beaucoup d'autres projets et n'accordaient pas à mon projet l'attention que je pensais qu'il méritait.

J'ai donc décidé d'apprendre tout ce qu'il fallait pour faire moi-même la conception mécanique. Personne n'était plus motivé que moi pour développer et commercialiser mon produit. En fin de compte, j'ai pu terminer la conception mécanique beaucoup plus rapidement (et pour beaucoup moins d'argent).

La morale de l'histoire est de faire autant de développement que vos compétences le permettent, mais aussi de ne pas aller trop loin. Si vos compétences de sous-expert vous amènent à développer un produit moins qu'optimal, c'est une grave erreur. De plus, toute nouvelle compétence que vous devez acquérir prendra du temps, ce qui peut éventuellement allonger le temps de mise sur le marché. Faites toujours appel à des experts pour combler les lacunes de votre expertise.

Certains de mes sites Web préférés pour en savoir plus sur le développement électronique sont Hackster.io, Build Electronic Circuits, Bald Engineer, Adafruit, Sparkfun, Make Magazine et All About Circuits. N'oubliez pas de consulter la chaîne YouTube appelée AddOhms qui propose d'excellentes vidéos d'introduction pour apprendre l'électronique.

2) Faire appel à un (des) co-fondateur (s) technique (s)

Si vous êtes un fondateur non technique, il serait certainement sage de faire appel à un co-fondateur technique. L'un des fondateurs de votre équipe de démarrage doit au moins comprendre suffisamment le développement de produits pour gérer le processus.

Si vous envisagez de rechercher un financement extérieur auprès d'investisseurs professionnels, vous avez certainement besoin d'une équipe de fondateurs. Les investisseurs professionnels en démarrage savent qu'une équipe de fondateurs a beaucoup plus de chances de réussir qu'un fondateur solo.

L'équipe de cofondateur idéale pour la plupart des startups de matériel est un ingénieur matériel, un programmeur et un spécialiste du marketing.

Faire appel à des co-fondateurs peut sembler la solution parfaite à vos problèmes, mais il y a aussi de sérieux inconvénients. Tout d'abord, trouver des co-fondateurs est difficile et prendra probablement énormément de temps. C'est un temps précieux qui n'est pas consacré au développement de votre produit.

Trouver des co-fondateurs n'est pas quelque chose que vous devez vous précipiter et vous devez prendre le temps de trouver le bon match. Non seulement ils doivent compléter vos compétences, mais vous devez aussi vraiment les aimer personnellement. Vous allez essentiellement être marié avec eux pendant au moins quelques années, alors assurez-vous de bien vous entendre.

Le principal inconvénient de faire appel à des co-fondateurs est qu'ils réduisent vos capitaux propres dans l'entreprise. Tous les fondateurs d'une entreprise devraient vraiment avoir des capitaux propres égaux dans l'entreprise. Donc, si vous allez en solo en ce moment, soyez prêt à donner à n'importe quel co-fondateur la moitié de votre entreprise.

3) Sous-traiter à des ingénieurs indépendants

L'un des meilleurs moyens de combler les lacunes dans les capacités techniques de vos équipes consiste à sous-traiter à des ingénieurs indépendants.

Gardez simplement à l'esprit que la plupart des produits nécessiteront plusieurs ingénieurs de différentes spécialités, vous devrez donc gérer vous-même les différents ingénieurs. En fin de compte, un membre de l'équipe fondatrice devra jouer le rôle de chef de projet.

Assurez-vous de trouver un ingénieur électricien qui a l'expérience de la conception du type d'électronique requis par votre produit. L'électrotechnique est un vaste domaine d'étude et de nombreux ingénieurs n'ont aucune expérience de la conception de circuits.

Pour le concepteur 3D, assurez-vous de trouver quelqu'un qui a de l'expérience avec la technologie de moulage par injection, sinon vous risquez de vous retrouver avec un produit qui peut être prototypé mais pas fabriqué en masse.

4) Sous-traiter à une société de développement

Les entreprises de conception de produits les plus connues telles que Frog, IDEO, Fuse Project, etc. peuvent générer des conceptions de produits fantastiques, mais elles sont incroyablement chères.

Les startups doivent éviter à tout prix les agences de design onéreuses. Les meilleurs cabinets de design peuvent facturer plus de 500 000 $ pour développer pleinement votre nouveau produit. Même si vous pouvez vous permettre d'embaucher une entreprise de développement de produits coûteuse, ne le faites pas. Non seulement vous risquez de ne jamais récupérer cet argent, mais vous ne voulez pas non plus commettre l'erreur de fonder une startup matérielle qui n'est pas fortement impliquée dans le développement du produit.

5) Partenariat avec un fabricant

Une voie à suivre consiste à établir un partenariat avec un fabricant étranger qui fabrique déjà des produits similaires à votre produit.

Les grands fabricants disposeront de leurs propres services d'ingénierie et de développement pour travailler sur leurs propres produits. Si vous pouvez trouver un fabricant qui fabrique déjà quelque chose de similaire à votre propre produit, il pourra peut-être tout faire pour vous - développement, ingénierie, prototypage, production de moules et fabrication.

Cette stratégie peut réduire vos coûts de développement initiaux. Les fabricants amortiront cependant ces coûts, ce qui signifie ajouter un coût supplémentaire par produit pour les premières séries de production. Cela fonctionne essentiellement comme un prêt sans intérêt, vous permettant de rembourser lentement vos frais de développement au fabricant.

Cela semble génial et facile, alors quel est le problème? Le principal risque à considérer avec cette stratégie est que vous mettez tout ce qui concerne votre produit dans une seule entreprise.

Ils voudront sûrement un accord de fabrication exclusif, au moins jusqu'à ce que leurs coûts soient recouvrés. Cela signifie que vous ne pouvez pas migrer vers une option de fabrication moins chère lorsque votre volume de production augmente.

Sachez également que de nombreux fabricants peuvent souhaiter une partie ou la totalité des droits intellectuels sur votre produit.

Partie 2 - Développer l'électronique

Le développement de l'électronique de votre produit peut être décomposé en sept étapes: la conception de la production préliminaire, le schéma de principe, la disposition du circuit imprimé, la nomenclature finale, le prototype, le test et le programme, et enfin la certification.

Étape 1 - Créer une conception de production préliminaire

Lors du développement d'un nouveau produit matériel électronique, vous devez d'abord commencer par une conception de production préliminaire . Cela ne doit pas être confondu avec un prototype Proof-of-Concept (POC).

Un prototype POC est généralement construit à l'aide d'un kit de développement comme un Arduino. Ils peuvent parfois être utiles pour prouver que votre concept de produit résout le problème souhaité. Mais un prototype POC est loin d'être une conception de production. Vous pouvez rarement aller sur le marché avec un Arduino intégré à votre produit.

Une conception de production préliminaire se concentre sur les composants de production de votre produit, le coût, la marge bénéficiaire, les performances, les fonctionnalités, la faisabilité du développement et la fabricabilité.

Vous pouvez utiliser une conception de production préliminaire pour produire des estimations pour chaque coût dont votre produit aura besoin. Il est important de connaître avec précision les coûts de développement, de prototypage, de programmation, de certification, de mise à l'échelle et de fabrication du produit.

Une conception de production préliminaire répondra aux questions pertinentes suivantes. Mon produit est-il faisable à développer? Puis-je me permettre de développer ce produit? Combien de temps me faudra-t-il pour développer mon produit? Puis-je fabriquer en masse le produit? Puis-je le vendre avec un profit?

De nombreux entrepreneurs font l'erreur de sauter l'étape de conception préliminaire de la production et de se lancer directement dans la conception du schéma de circuit. Ce faisant, vous découvrirez peut-être que vous avez dépensé tous ces efforts et cet argent durement gagné pour un produit qui ne peut pas être développé, fabriqué ou, surtout, vendu avec un profit.

Étape 1A - Schéma fonctionnel du système

Lors de la création de la conception de production préliminaire, vous devez commencer par définir le diagramme au niveau du système. Ce schéma spécifie chaque fonction électronique et comment tous les composants fonctionnels s'interconnectent.

La plupart des produits nécessitent un microcontrôleur ou un microprocesseur avec divers composants (écrans, capteurs, mémoire, etc.) s'interfaçant avec le microcontrôleur via divers ports série.

En créant un schéma de principe du système, vous pouvez facilement identifier le type et le nombre de ports série requis. Il s'agit d'une première étape essentielle pour sélectionner le microcontrôleur adapté à votre produit.

Étape 1B - Sélection des composants de production

Ensuite, vous devez sélectionner les différents composants de production: micropuces, capteurs, écrans et connecteurs en fonction des fonctions souhaitées et du prix de détail cible de votre produit. Cela vous permettra ensuite de créer une nomenclature préliminaire (BOM).

Aux États-Unis, Newark, Digikey, Arrow, Mouser et Future sont les fournisseurs de composants électroniques les plus populaires. Vous pouvez acheter la plupart des composants électroniques en un seul (pour le prototypage et les tests initiaux) ou jusqu'à des milliers (pour la fabrication à faible volume).

Une fois que vous atteignez des volumes de production plus élevés, vous économiserez de l'argent en achetant certains composants directement auprès du fabricant.

Étape 1C - Estimer le coût de production

Vous devez maintenant estimer le coût de production (ou le coût des marchandises vendues - COGS) de votre produit. Il est essentiel de savoir le plus tôt possible combien il en coûtera pour fabriquer votre produit.

Vous devez connaître le coût unitaire de fabrication de votre produit afin de déterminer le meilleur prix de vente, le coût des stocks et surtout le profit que vous pouvez réaliser.

Les composants de production que vous avez sélectionnés auront bien sûr un impact important sur le coût de fabrication.

Mais pour obtenir une estimation précise des coûts de fabrication, vous devez également inclure le coût de l'assemblage du circuit imprimé, de l'assemblage du produit final, des tests de produit, de l'emballage de vente au détail, du taux de rebut, des retours, de la logistique, des droits et de l'entreposage.

Étape 2 - Conception du diagramme de circuit schématique

Il est maintenant temps de concevoir le schéma de principe en fonction du schéma de principe du système que vous avez créé à l'étape 1.

Le diagramme schématique montre comment chaque composant, des micropuces aux résistances, se connecte. Alors qu'un schéma de principe du système est principalement axé sur la fonctionnalité du produit de niveau supérieur, un diagramme schématique concerne les petits détails.

Quelque chose d'aussi simple qu'une broche mal numérotée sur un composant dans un schéma peut entraîner un manque complet de fonctionnalité.

Dans la plupart des cas, vous aurez besoin d'un sous-circuit séparé pour chaque bloc de votre schéma fonctionnel système. Ces différents sous-circuits seront ensuite connectés ensemble pour former le schéma de principe complet.

Un logiciel de conception électronique spécial est utilisé pour créer le diagramme schématique et pour s'assurer qu'il est exempt d'erreurs. Je recommande d'utiliser un package appelé DipTrace qui est abordable, puissant et facile à utiliser.

Étape 3 - Conception de la carte de circuit imprimé (PCB)

Une fois le schéma terminé, vous allez maintenant concevoir la carte de circuit imprimé (PCB). Le PCB est la carte physique qui contient et connecte tous les composants électroniques.

Le développement du schéma de principe et du circuit schématique du système a été principalement de nature conceptuelle. Une conception de PCB est cependant un monde très réel.

Le PCB est conçu dans le même logiciel qui a créé le diagramme schématique. Le logiciel disposera de divers outils de vérification pour garantir que la disposition du PCB respecte les règles de conception du processus PCB utilisé et que le PCB correspond au schéma.

En général, plus le produit est petit et plus les composants sont serrés ensemble, plus il faudra de temps pour créer la disposition du PCB. Si votre produit achemine de grandes quantités d'énergie ou offre une connectivité sans fil, la disposition des PCB est encore plus critique et prend du temps.

Pour la plupart des conceptions de PCB, les pièces les plus critiques sont le routage d'alimentation, les signaux à haute vitesse (horloges à cristal, lignes d'adresse / de données, etc.) et tous les circuits sans fil.

Étape 4 - Générer la nomenclature finale (BOM)

Bien que vous ayez déjà dû créer une nomenclature préliminaire dans le cadre de votre conception de production préliminaire, il est maintenant temps pour la nomenclature de production complète.

La principale différence entre les deux réside dans les nombreux composants à faible coût tels que les résistances et les condensateurs. Ces composants ne coûtent généralement qu'un sou ou deux, je ne les énumère donc pas séparément dans la nomenclature préliminaire.

Mais pour fabriquer réellement le PCB, vous avez besoin d'une nomenclature complète avec chaque composant répertorié. Cette nomenclature est généralement créée automatiquement par le logiciel de conception schématique. La nomenclature répertorie les numéros de pièce, les quantités et toutes les spécifications des composants.

Étape 5 - Commandez les prototypes de PCB

La création de prototypes électroniques est un processus en deux étapes. La première étape produit les cartes de circuits imprimés nues. Votre logiciel de conception de circuits vous permettra de sortir la disposition du PCB dans un format appelé Gerber avec un fichier pour chaque couche de PCB.

Ces fichiers Gerber peuvent être envoyés à un magasin de prototypes pour des séries de petits volumes. Les mêmes fichiers peuvent également être fournis à un plus grand fabricant pour une production à grand volume.

La deuxième étape consiste à souder tous les composants électroniques sur la carte. À partir de votre logiciel de conception, vous serez en mesure de générer un fichier indiquant les coordonnées exactes de chaque composant placé sur la carte. Cela permet à l'atelier d'assemblage d'automatiser entièrement la soudure de chaque composant de votre PCB.

Votre option la moins chère sera de produire vos prototypes de PCB en Chine. Bien qu'il soit généralement préférable de faire votre prototypage plus près de chez vous afin de réduire les délais d'expédition, pour de nombreux entrepreneurs, il est plus important de minimiser les coûts.

Pour produire vos prototypes de cartes en Chine, je recommande vivement Seeed Studio. Ils offrent des prix fantastiques sur des quantités allant de 5 à 8 000 planches. Ils offrent également des services d'impression 3D, ce qui en fait un guichet unique. Parmi les autres fabricants chinois de prototypes de PCB ayant une bonne réputation, citons Gold Phoenix PCB et Bittele Electronics.

Aux États-Unis, je recommande Sunstone Circuits, Screaming Circuits et San Francisco Circuits que j'ai largement utilisés pour prototyper mes propres créations. Il faut 1 à 2 semaines pour assembler les planches, à moins que vous ne payiez pour un service urgent que je recommande rarement.

Étape 6 - Évaluer, programmer, déboguer et répéter

Il est maintenant temps d'évaluer le prototype de l'électronique. Gardez à l'esprit que votre premier prototype fonctionnera rarement parfaitement. Vous passerez probablement par plusieurs itérations avant de finaliser la conception. C'est à ce moment-là que vous identifierez, déboguerez et corrigerez tout problème avec votre prototype.

Cela peut être une étape difficile à prévoir en termes de coût et de temps. Tous les bogues que vous trouvez sont bien sûr inattendus, il faut donc du temps pour trouver la source du bogue et la meilleure façon de le corriger.

L'évaluation et les tests sont généralement effectués en parallèle avec la programmation du microcontrôleur. Avant de commencer la programmation, vous voudrez au moins faire des tests de base pour vous assurer que la carte n'a pas de problèmes majeurs.

Presque tous les produits électroniques modernes comprennent une puce appelée microcontrôleur (MCU) qui agit comme le «cerveau» du produit. Un microcontrôleur est très similaire à un microprocesseur trouvé dans un ordinateur ou un smartphone.

Un microprocesseur excelle à déplacer rapidement de grandes quantités de données, tandis qu'un microcontrôleur excelle à interfacer et à contrôler des appareils tels que des commutateurs, des capteurs, des écrans, des moteurs, etc. Un microcontrôleur est à peu près un microprocesseur simplifié.

Le microcontrôleur doit être programmé pour exécuter la fonctionnalité souhaitée.

Les microcontrôleurs sont presque toujours programmés dans le langage informatique couramment utilisé appelé «C». Le programme, appelé firmware, est stocké dans une mémoire permanente mais reprogrammable généralement interne à la puce du microcontrôleur.

Étape 7 - Certifiez votre produit

Tous les produits électroniques vendus doivent avoir différents types de certification. Les certifications requises varient en fonction du pays dans lequel le produit sera vendu. Nous couvrirons les certifications requises aux États-Unis, au Canada et dans l'Union européenne.

FCC (Commission fédérale des communications)

La certification FCC est nécessaire pour tous les produits électroniques vendus aux États-Unis. Tous les produits électroniques émettent une certaine quantité de rayonnement électromagnétique (c'est-à-dire des ondes radio), de sorte que la FCC veut s'assurer que les produits n'interfèrent pas avec la communication sans fil.

Il existe deux catégories de certification FCC. Le type requis pour votre produit dépend du fait que votre produit dispose de capacités de communication sans fil telles que Bluetooth, WiFi, ZigBee ou d'autres protocoles sans fil.

La FCC classe les produits dotés d'une fonctionnalité de communication sans fil comme radiateurs intentionnels . Les produits qui n'émettent pas intentionnellement des ondes radio sont classés comme radiateurs non intentionnels. La certification de radiateur intentionnelle vous coûtera environ 10 fois plus cher que la certification de radiateur non intentionnelle.

Envisagez d'abord d'utiliser des modules électroniques pour l'une des fonctions sans fil de votre produit. Cela vous permet de vous en tirer uniquement avec une certification de radiateur non intentionnelle, ce qui vous fera économiser au moins 10 000 $.

UL (Underwriters Laboratories) / CSA (Association canadienne de normalisation)

La certification UL ou CSA est nécessaire pour tous les produits électriques vendus aux États-Unis ou au Canada qui se branchent sur une prise secteur.

Les produits à batterie uniquement qui ne se branchent pas dans une prise secteur ne nécessitent pas de certification UL / CSA. Cependant, la plupart des grands détaillants et / ou des compagnies d'assurance responsabilité civile produits exigeront que votre produit soit certifié UL ou CSA.

CE (Conformité Européene)

La certification CE est nécessaire pour la majorité des produits électroniques vendus dans l'Union européenne (UE). Il est similaire aux certifications FCC et UL requises aux États-Unis.

RoHS

La certification RoHS garantit qu'un produit est sans plomb. La certification RoHS est requise pour les produits électriques vendus dans l'Union européenne (UE) ou dans l'État de Californie. Étant donné que l'économie californienne est si importante, la majorité des produits vendus aux États-Unis sont certifiés RoHS.

Certifications de batterie au lithium (UL1642, IEC61233 et UN38.3)

Les batteries lithium-ion / polymère rechargeables présentent de sérieux problèmes de sécurité. En cas de court-circuit ou de surcharge, ils peuvent même s'enflammer.

Vous souvenez-vous du double rappel sur le Samsung Galaxy Note 7 à cause de ce problème? Ou les histoires de divers hoverboards qui s'enflamment?

En raison de ces problèmes de sécurité, les batteries au lithium rechargeables doivent être certifiées. Pour la plupart des produits, je recommande d'utiliser dans un premier temps des batteries du commerce qui possèdent déjà ces certifications. Cependant, cela limitera vos choix et la plupart des batteries au lithium ne sont pas certifiées.

Cela est principalement dû au fait que la plupart des fabricants de matériel choisissent d'avoir une batterie conçue sur mesure pour tirer parti de tout l'espace disponible dans un produit. Pour cette raison, la plupart des fabricants de batteries ne se soucient pas de faire certifier leurs batteries standard.

Partie 3 - Développer l'enceinte

Nous allons maintenant couvrir le développement et le prototypage de toutes les pièces en plastique personnalisées. Pour la plupart des produits, cela comprend au moins le boîtier qui maintient tout ensemble.

Le développement de pièces en plastique ou en métal de forme personnalisée nécessitera un expert en modélisation 3D, ou mieux encore un designer industriel.

Si l'apparence et l'ergonomie sont essentielles pour votre produit, vous voudrez engager un designer industriel. Par exemple, les concepteurs industriels sont les ingénieurs qui font des appareils portables comme un iPhone un look si cool et élégant.

Si l'apparence n'est pas critique pour votre produit, vous pouvez probablement vous en tirer en embauchant un modélisateur 3D, et ils sont généralement beaucoup moins chers qu'un designer industriel.

Étape 1 - Créer un modèle 3D

La première étape dans le développement de l'extérieur de votre produit est la création d'un ordinateur 3D

modèle. Les deux grands logiciels utilisés pour créer des modèles 3D sont Solidworks et PTC Creo (anciennement appelé Pro / Engineer).

Cependant, Autodesk propose désormais un outil de modélisation 3D basé sur le cloud, totalement gratuit pour les étudiants, les amateurs et les startups. Il s'appelle Fusion 360. Si vous souhaitez faire votre propre modélisation 3D et que vous n'êtes lié ni à Solidworks ni à PTC Creo, pensez à Fusion 360.

Une fois que votre concepteur de modélisation industriel ou 3D a terminé le modèle 3D, vous pouvez le transformer en prototypes physiques. Le modèle 3D peut également être utilisé à des fins de marketing, en particulier avant que vous ayez des prototypes fonctionnels disponibles.

Si vous envisagez d'utiliser votre modèle 3D à des fins de marketing, vous voudrez avoir une version photo-réaliste du modèle créé. Solidworks et PTC Creo proposent tous deux des modules photo-réalistes.

Vous pouvez également obtenir une animation 3D photo-réaliste de votre produit. N'oubliez pas que vous devrez peut-être embaucher un concepteur distinct spécialisé dans l'animation et rendre les modèles 3D réalistes.

Le plus gros risque lorsqu'il s'agit de développer le modèle 3D de votre enceinte est que vous vous retrouvez avec un design qui peut être prototypé mais pas fabriqué en volume.

Finalement, votre enceinte sera produite par une méthode appelée moulage par injection haute pression (voir l'étape 4 ci-dessous pour plus de détails).

Développer une pièce pour la production en utilisant le moulage par injection peut être assez complexe avec de nombreuses règles à suivre. D'un autre côté, à peu près tout peut être prototypé via l'impression 3D.

Assurez-vous donc de n'embaucher que quelqu'un qui comprend parfaitement toutes les complexités et les exigences de conception du moulage par injection.

Étape 2 - Commandez des prototypes de cas (ou achetez une imprimante 3D)

Les prototypes en plastique sont construits à l'aide d'un processus additif (le plus courant) ou d'un processus soustractif. Un processus additif, comme l'impression 3D, crée le prototype en empilant de fines couches de plastique pour créer le produit final.

Les processus additifs sont de loin les plus courants en raison de leur capacité à créer à peu près tout ce que vous pouvez imaginer.

Un processus soustractif, comme l'usinage CNC, prend à la place un bloc de plastique de production solide et découpe le produit final.

L'avantage des procédés soustractifs est que vous pouvez utiliser une résine plastique qui correspond exactement au plastique de production final que vous utiliserez. Ceci est important pour certains produits, mais pour la plupart des produits, ce n'est pas essentiel.

Avec les procédés additifs, une résine de prototypage spéciale est utilisée, et elle peut avoir une sensation différente de celle du plastique de production. Les résines utilisées dans les processus additifs se sont considérablement améliorées, mais elles ne correspondent toujours pas aux plastiques de production utilisés dans le moulage par injection.

Je l'ai déjà mentionné, mais cela mérite d'être souligné à nouveau. Attention, les procédés de prototypage (additifs et soustractifs) sont complètement différents de la technologie utilisée pour la production (moulage par injection). Il faut éviter de créer des prototypes (notamment avec le prototypage additif) impossibles à fabriquer.

Au début, vous n'avez pas nécessairement besoin de faire en sorte que le prototype suive toutes les règles du moulage par injection, mais vous devez les garder à l'esprit afin que votre conception puisse plus facilement passer au moulage par injection.

De nombreuses entreprises peuvent prendre votre modèle 3D et le transformer en prototype physique. Proto Labs est l'entreprise que je recommande personnellement. Ils offrent à la fois le prototypage additif et soustractif, ainsi que le moulage par injection à faible volume.

Vous pouvez également envisager d'acheter votre propre imprimante 3D, surtout si vous pensez que vous aurez besoin de plusieurs itérations pour obtenir votre produit correctement. Les imprimantes 3D peuvent être achetées maintenant pour seulement quelques centaines de dollars, ce qui vous permet de créer autant de versions de prototypes que vous le souhaitez.

Le véritable avantage d'avoir votre propre imprimante 3D est qu'elle vous permet d'itérer votre prototype presque immédiatement, réduisant ainsi votre temps de mise sur le marché.

Étape 3 - Évaluer les prototypes de boîtier

Il est maintenant temps d'évaluer les prototypes de l'enceinte et de modifier le modèle 3D si nécessaire. Il faudra presque toujours plusieurs itérations de prototype pour que la conception du boîtier soit parfaite.

Bien que les modèles informatiques 3D vous permettent de visualiser l'enceinte, rien ne se compare à tenir un véritable prototype dans votre main. Il y aura presque certainement des changements fonctionnels et cosmétiques que vous voudrez faire une fois que vous aurez votre premier vrai prototype. Prévoyez d'avoir besoin de plusieurs versions de prototype pour que tout soit parfait.

Développer le plastique pour votre nouveau produit n'est pas nécessairement facile ou bon marché, surtout si l'esthétique est essentielle pour votre produit. Cependant, les véritables complications et coûts surviennent lorsque vous passez de l'étape du prototype à la production complète.

Étape 4 - Transition vers le moulage par injection

Bien que l'électronique soit probablement la partie la plus complexe et la plus coûteuse de votre produit à développer, le plastique sera le plus cher à fabriquer. Mettre en place la production de vos pièces plastiques par moulage par injection est extrêmement coûteux.

La plupart des produits en plastique vendus aujourd'hui sont fabriqués à l'aide d'une technique de fabrication très ancienne appelée moulage par injection. Il est très important que vous compreniez ce processus.

Vous commencez avec un moule en acier, qui est constitué de deux pièces d'acier maintenues ensemble à haute pression. Le moule présente une cavité sculptée en forme de produit désiré. Ensuite, du plastique fondu chaud est injecté dans le moule.

La technologie de moulage par injection présente un gros avantage: c'est un moyen peu coûteux de fabriquer des millions de pièces en plastique identiques. La technologie actuelle de moulage par injection utilise une vis géante pour forcer le plastique dans un moule à haute pression, un procédé inventé en 1946. Comparé à l'impression 3D, le moulage par injection est ancien!

Les moules d'injection sont extrêmement efficaces pour fabriquer beaucoup de la même chose à un coût unitaire vraiment bas. Mais les moules eux-mêmes sont extrêmement chers. Un moule conçu pour fabriquer des millions de produits peut atteindre 100 000 $! Ce coût élevé est principalement dû au fait que le plastique est injecté à une pression aussi élevée, ce qui est extrêmement résistant sur un moule.

Pour résister à ces conditions, les moules sont fabriqués à partir de métaux durs. Plus il faut d'injections, plus le métal requis est dur et plus le coût est élevé.

Par exemple, vous pouvez utiliser des moules en aluminium pour fabriquer plusieurs milliers d'unités. L'aluminium est doux et se dégrade très rapidement. Cependant, comme il est plus souple, il est également plus facile à transformer en moule, le coût est donc inférieur - seulement 1 à 2 000 $ pour un moule simple.

Lorsque le volume prévu pour le moule augmente, la dureté du métal requise et donc le coût augmentent également. Le délai de production d'un moule augmente également avec les métaux durs comme l'acier. Il faut beaucoup plus de temps au fabricant de moules pour sculpter (usinage) un moule en acier, qu'un moule en aluminium plus souple.

Vous pouvez éventuellement augmenter votre vitesse de production en utilisant plusieurs moules à empreintes.

Ils vous permettent de réaliser plusieurs copies de votre pièce avec une seule injection de plastique.

Mais ne sautez pas dans plusieurs moules à empreintes tant que vous n'aurez pas modifié vos moules initiaux. Il est sage d'exécuter au moins plusieurs milliers d'unités avant de passer à plusieurs moules à empreintes.

Conclusion

Cet article vous a donné un aperçu de base du processus de développement d'un nouveau produit matériel électronique, quel que soit votre niveau technique. Ce processus comprend la sélection de la meilleure stratégie de développement et le développement de l'électronique et du boîtier de votre produit.

A propos de l'auteur

John Teel est président de Predictable Designs, une entreprise qui aide les entrepreneurs, les startups, les fabricants, les inventeurs et les petites entreprises à commercialiser de nouveaux produits électroniques. John était auparavant ingénieur de conception principal pour Texas Instruments, où il a créé des conceptions électroniques maintenant utilisées dans des millions de produits (dont certains d'Apple). Il est également un entrepreneur prospère qui a développé son propre produit, l'a fait fabriquer en Asie et l'a vendu dans des centaines de points de vente dans plusieurs pays. Téléchargez sa feuille de triche gratuite: 15 étapes pour développer votre nouveau produit électronique.