Continuiamo la serie di articoli a scopo didattico sulla realizzazione di un progetto embedded all’interno del nostro FabLab. In questo articolo, ti spiegheremo come ottenere la sponsorship di un progetto open, e come arrivare allo step finale della creazione di una scheda elettronica con l’assembly dei componenti.
- 1) Intro & prototipo HW (parte I)
- 2) Scheda mille-fori (parte II)
- 3) Progettazione PCB (parte III)
- 4) Schema elettrico (parte IV)
- 5) Sponsorship e ottimizzazione costi (parte V, questo articolo)
- 6) Il software embedded (parte VI)
- 7) Il software del back-end (parte VII)
- 8) La qualità del software (parte VIII)
- 9) La messa in funzione del sistema nel Lab (parte IX)
Puoi consultare le istruzioni per l’uso di Fab-O-Matic qua.
Sponsorship progetti maker
Tutti i grandi fabbricanti di PCB offrono programmi di incentivazione per i loro servizi rivolti ai makers. In generale, per usare i loro coupon, devi poi pubblicare tutto il progetto (schemi, PCB, BOM) sul loro sito con una licenza aperta. Le offerte variano durante l’anno, ma con progetti originali è relativamente facile ottenere una sponsorship ; se hai bisogno di mano, siamo qua per aiutarti. Quasi tutti i servizi di produzione (PCB, assembly, acquisto dei componenti elettronici, stampa 3D, flex-PCB, PCB a colori…) possono essere sponsorizzati.
Ecco a te un paio di siti che offrono supporto ai progetti open:
Avendo usato EasyEDA + JLPCB per la fabbricazione del circuito stampato, siamo stati invitati da loro ad usare il nuovo servizio di PCB a colori.
Per usufruire a pieno della sponsorship, il progetto PCB dell’articolo III è stato modificato per usare un massimo di componenti disponibili nel loro catalogo. Sebbene abbiamo un magazzino ben fornito di componenti, non è stato necessario utilizzarlo. In linea generale, la sponsorship dei fabbricanti non copre i costi di spedizione e dogana, quindi dovresti prevedere un costo minimo di 40 EUR per realizzare simili progetti.
Il pannello frontale
Un PCB si può prestare a sperimentazioni artistiche. Ti consigliamo l’eccellente articolo (e serie di video) su instructables e questo articolo su blogs.wokwi.com. Nel nostro progetto, abbiamo usato questo servizio per creare un pannello frontale che ricopre la scheda elettronica nel progetto finale. Per iniziare, basta creare un’immagine vettoriale.
L’immagine SVG è poi importata su un normale progetto PCB come layer silkscreen a colori. Sul progetto del PCB sono stati poi aggiunti i cutout, fori (per viti e luce NeoPixel). Se vuoi fare anche tu PCB a colori, condividiamo un paio di trucchi :
💡Si può dare un effetto ORO lasciando zone di rame esposte (perché la finitura ENIG obbligatoria li ricoprirà), utile per mettere in risalto testi o simboli
💡Si possono usare micro-vie per lasciare passare luce di indicatori sotto il PCB, perché il rame lungo la micro-via rifletterà la luce.
Risultato installato in FabLab
In questo prototipo manca ancora la scatola di contenimento.
L’immagine della tessera induce gli utenti ad appoggiare la tessera nel posto giusto.
Il QR Code sul pannellino porta ad una pagina di aiuto per l’utente.
Come ridurre i costi di fabbricazione?
Possiamo analizzare un preventivo di realizzazione di 10 boards ottenuto dal sito JLCPCB per capire come si possono ridurre i costi di un assemblaggio completo.
| Voci di costo | Valore per 10 boards (maggio 2024) |
| 1) PCB a due strati | 4,70 € |
| 2) Pannello frontale a colori | 9,14 € |
| 3) Preparazione del processo di assemblaggio (una tantum) | 23,50 € |
| 4) Stencil per applicazione della pasta da saldare | 7,40 € |
| 5) Costi dei componenti | 59,56 € |
| 6) Costo di carico dei feeders, 3$ per ogni modello di componente | 30,70 € |
| 7) Saldatura SMD | 2,86 € |
| 8) Saldatura componenti a foro passante (relay, connettori) | 3,29 € |
| 9) Altre voci di costo (packaging, manual assembly…) | 1,99€ |
| Totale (senza sponsorship) | 143,14 € |
| Spedizione e tasse di dogana | 52,25 € |
E’ possibile classificare e ottimizzare costi di fabbricazione dei progetti personali con alcune tecniche semplici. Usiamo Fab-O-Matic come esempio!
| Osservazione | Costi | Come ottimizzare ? |
| Ci sono costi una tantum | voci 3,4,6 = 61.60€ | 👉Fabbricare board in grandi quantità consente di ridurre la loro incidenza. |
| Costi variabili legati ai materiali (PCB+componenti) | 73,40 € | 👉 Selezionare componenti più economici per la voce 5) con JLCPARTS |
| Costi variabili legati alle operazioni manuali | 8,14 € | 👉Ridurre componenti a foro passante |
| Si paga 3$ per modello di componente non base (voce 6) | 30,70 € | 👉 Consolidare la BOM per usare meno componenti diversi e dando priorità ai componenti “BASE” con JLCPARTS |
| La spedizione economica non è disponibile in caso di assembly e le tasse sono importanti | 52,25 € | 👉Paragonare con altri siti / fabbricanti Puoi usare PCBShopper – A Price Comparison Site for Printed Circuit Boards |
Come ridurre i modelli di componenti
Per ottimizzare la BOM, si deve cercare di usare meno modelli possibili : per esempio, se avete già 10 resistori da 10kΩ e uno da 20kΩ, conviene sostituirlo da 2 resistori di 10kΩ in serie. Inoltre, in molti circuiti, il valore esatto del componente non è così importante, e usando valori vicini si possono concentrare in pochi modelli, ad esempio per i valori dei condensatori di disaccoppiamento.
Fonti utili: FAQ assembly di JLCPCB e video EEVBLOG.
Come ordinare una board preassemblata?
Per fabbricare una board, bastavano i Gerber files. Per assemblare i componenti, occorre fornire due file aggiuntivi : un elenco materiali (BOM file) e un file di posizionamento componenti (CPL file). Questo consentirà di caricare le bobine di componenti giuste su una macchina di Pick & Place che depositerà automaticamente i tuoi componenti sulla board prima di mandarla in un forno per saldarli. Se devi fabbricare un numero consistente di board, diventa necessario per non passare le giornate a saldare componenti.
Nel processo di ordine, basta abilitare l’opzione PCB-A, caricare i due file generati dal tuo ambiente CAD, controllare che i componenti scelti siano ancora disponibili.
Le opzioni importanti quando ordini un PCB simile sono:
- PCBA type standard : è richiesto per l’assemblaggio del microprocessore ESP32 e della porta USB-C per la precisione che richiedono. Il sito te lo ricorderà comunque.
- Assembly : top-side. I componenti di superficie saranno disposto di un lato solo.
- Quantità: il minimo ordinabile è 2. Per via dei costi fissi, la differenza fra 5 e 10 board assemblate è molto ridotta.
Conclusioni
Nel caso di JLCPCB, la nostra sponsorizzazione ha coperto la fabbricazione del PCB, i componenti elettronici, la loro assembly e un pannello frontale fatto con un PCB a colori per un valore di 100$ per n°2 board. Abbiamo coperto la differenza per le 8 board rimanenti, più la spedizione, per un totale di circa 100 EUR. Il costo finale per board è attorno a 10 EUR : un costo decisamente abbordabile per i FabLab.
Con questo articolo concludiamo la serie dedicata alla progettazione hardware di Fab-O-Matic. Speriamo che possa aiutare anche tu a realizzare simili progetti. I prossimi articoli tratteranno invece del software ESP32 (C++) e back-end (Python).
