Die Makerszene dient für viele als erster Schritt, um Ideen mithilfe von Prototyping in die Tat umzusetzen. Doch kann sie nur beim Prototyping eingesetzt werden, oder spielt sich auch in der Serienentwicklung von Embedded Systems eine Rolle?
In diesem Blogpost erfährst Du:
- Was die Makerszene ist und welchen Einfluss sie auf Embedded Systems hat.
- Wofür Du Arduino-Boards und Raspberry Pis nutzen kannst.
- Worauf Du achten musst, wenn Du den Übergang von Prototypen zu marktfähigen Produkten schaffen willst.
Was ist die Makersezene?
Welchen Einfluss hat die Makerszene auf Embedded Systems?
Die Makerszene hat die Produktentwicklung von Embedded Systems revolutioniert, indem sie den Zugang zu Mikrocontrollern erheblich vereinfacht hat. In den frühen 2000er-Jahren begann die Verbreitung von erschwinglichen Mikrocontrollern wie dem Arduino oder dem Raspberry Pi. Diese Plattformen haben die Entwicklung von Embedded Systems von einer spezialisierten Disziplin für Ingenieur:innen hin zu einer zugänglichen Möglichkeit für Hobbyisten und Start-ups erweitert. Genau das hat die Innovationsgeschwindigkeit erhöht, da nun mehr Menschen mit begrenztem technischem Hintergrund Ideen schnell in funktionierende Prototypen umsetzen können.
Zusätzlich entstand eine breite Community von Entwickler:innen, die ihre Ideen und Lösungen teilen. Die Open-Source-Kultur hat dazu beigetragen, dass Soft- und Hardware von Embedded Systems schnell weiterentwickelt werden, wodurch kreative und innovative Projekte entstehen, die von der einfachen Automatisierung bis hin zu komplexen Internet of Things (IoT) Lösungen reichen.
Wie Du die Makerszene sinnvoll nutzen kannst
Die Makerszene bietet Dir eine gute Grundlage, um Ideen schnell und kostengünstig in die Tat umzusetzen. Ihre größte Stärke liegt im Bereich des Prototypings. Du kannst mit minimalem Budget und ohne große Einstiegshürden experimentieren und Deine Produktidee auf Herz und Nieren prüfen. Mit dem Arduino oder mit dem Raspberry Pi kannst Du erste Funktionen Deines Produkts zu testen – sei es ein smartifiziertes Gerät, ein Sensorensystem oder die Connectivity Deines IoT-Device.
Darüber hinaus bietet die Makerszene Zugang zu einer riesigen Community von Experten, die bereit sind, ihr Wissen zu teilen. Über Foren, Maker Faires oder Open-Source-Plattformen findest Du nicht nur technische Lösungen, sondern auch Inspiration, um Probleme zu lösen, die in der frühen Entwicklungsphase häufig auftreten.
Ein weiterer Vorteil ist die Flexibilität der Technologien. Du kannst verschiedene Elektronik-Komponenten wie z.B. Arduino-Shields und Softwarelösungen miteinander kombinieren und iterativ anpassen, bis Deine Idee funktioniert. Dieser iterative Ansatz ist besonders wertvoll, wenn Du die Machbarkeit oder das Marktpotenzial eines Produkts testen möchtest, bevor Du größere Investitionen tätigst.
Kurz gesagt: Die Makerszene ist ein ideales Werkzeug, um Risiken in der frühen Entwicklungsphase zu minimieren und wertvolle Erkenntnisse über Dein Produkt zu gewinnen. Mit ihrem Fokus auf Schnelligkeit und Experimentierfreude hilft sie Dir, die Basis für eine erfolgreiche Produktentwicklung zu schaffen. Wichtig ist jedoch, dass Du die Ergebnisse aus der Makerszene als Ausgangspunkt siehst – nicht als fertige Lösung. Denn was die Makerszene ausmacht, ist der Fokus auf Innovation und Machbarkeit, nicht auf Skalierbarkeit und Serienproduktion.
Kann ich Arduinos und Raspberry Pis in der Serienproduktion verwenden?
In 98 % aller Fälle, sind Embedded Lösungen mit dem Raspberry Pi oder Arduino nicht für die Serienproduktion geeignet.
Warum nicht?
Zur Erinnerung: Diese Plattformen wurden ursprünglich für Prototyping, Bildung und den Hobbybereich entwickelt, weshalb sie viele Stärken, aber auch deutliche Schwächen für den Einsatz von Embedded Systems in der Serienproduktion haben.
Pro: Wann es funktionieren kann
01. Einsatz in Kleinserien:
Für Projekte mit geringen Produktionsvolumina (z. B. Kleinserien oder Nischenanwendungen) können Arduino- oder Raspberry-Pi-basierte Lösungen eine praktikable Option sein, da sie ohne hohe Entwicklungs- und Fertigungskosten auskommen.
02. Schnelle Prototypenerstellung und Flexibilität in der Entwicklung
Für die schnelle Prototypenerstellung und iteratives Testen von Ideen bieten Arduino und Raspberry Pi unschlagbare Vorteile. Die umfangreiche Community, die riesige Auswahl an Erweiterungsmodulen und die hohe Softwarekompatibilität ermöglichen eine sehr schnelle Entwicklung und Anpassung. Dies beschleunigt nicht nur die Entwicklungszeiten, sondern hilft auch, Fehler frühzeitig zu erkennen und zu beheben – ein entscheidender Vorteil für Projekte mit unsicherer Zielsetzung oder unklaren Anforderungen.
Das ist besonders wertvoll in der frühen Entwicklungsphase, wenn Flexibilität und schnelle Anpassungen erforderlich sind, bevor eine endgültige Entscheidung über die Serienproduktion getroffen wird.
Contra: Warum es in der Regel keine gute Idee ist
01. Kostenineffizienz in der Massenproduktion:
Arduino-Boards und Raspberry Pis sind verhältnismäßig teuer im Vergleich zu maßgeschneiderten Leiterplatten (engl. Printed Circuit Boards, PCB). In einer Serienproduktion zahlen sich optimierte, skalierbare Hardwaredesigns aus, die nur die benötigten Komponenten enthalten.
02. Unzureichende Robustheit und Zuverlässigkeit:
Diese Plattformen sind oft nicht robust genug für Umgebungen mit hohen Temperaturen, Feuchtigkeit, Vibrationen oder elektromagnetischen Störungen (engl. Electromagnetic Interference, EMI).
03. Zertifizierungen für Produkte meist ungeeignet
Ein weiterer Aspekt, der bei der Verwendung von Arduino und der Entwicklung eigener Produkte berücksichtigt werden muss, sind die Lizenzen. Arduino selbst basiert auf einer Open-Source-Lizenz, was bedeutet, dass der Code, die Hardwaredesigns und sogar die Softwarebibliotheken, die Arduino zur Verfügung stellt, öffentlich zugänglich sind und von jedem genutzt, verändert und weitergegeben werden können. Wenn du jedoch ein eigenes Produkt entwickelst, das auf Arduino basiert oder ähnliche Open-Source-Komponenten verwendet, bist du verpflichtet, die entsprechenden Lizenzbestimmungen zu beachten. Das bedeutet, dass du den verwendeten Code und die Schaltungen möglicherweise unter einer Open-Source-Lizenz veröffentlichen musst, insbesondere wenn du den Original-Arduino-Code oder -Designs integrierst. Dies kann ein Hindernis für Unternehmen darstellen, die ihre Produkte kommerziell verkaufen möchten, ohne den Quellcode offenzulegen.
04. Overhead und Ressourcenverbrauch:
Raspberry Pis nutzen ein Betriebssystem (z. B. Linux), was zu einem erheblichen Ressourcenverbrauch führt. Für einfache Aufgaben, die ein Mikrocontroller effizienter ausführen könnte, ist ein Raspberry Pi unnötig, leistungsintensiv und fehleranfälliger.
05. Keine Echtzeitfähigkeit möglich:
Raspberry Pi und Arduino sind zwar für viele Anwendungen hervorragend geeignet, aber bei komplexen Echtzeitanforderungen sind sie nicht die richtige Wahl. Der Raspberry Pi, ist grundsätzlich nicht für Echtzeitanwendungen geeignet, da Linux keine garantierten Reaktionszeiten bietet und von Multitasking und Interrupts beeinflusst wird. Der Arduino bietet durch seinen Mikrocontroller eine einfachere Umgebung für die Steuerung von Hardware, jedoch auch hier ohne echte Echtzeitfähigkeit. Die Reaktionszeit ist begrenzt, und für hochpräzise, zeitkritische Anwendungen sind spezialisierte Echtzeitsysteme in der Regel immer die bessere Wahl.
Der Übergang zur Serienproduktion: Was Du beachten musst
Die Makerszene eignet sich hervorragend, um Ideen schnell zu validieren, aber sie stößt bei der Vorbereitung für die Serienproduktion schnell an ihre Grenzen. Die nächsten Schritte, um den Übergang von einem Prototypen zu einem marktreifen Produkt zu schaffen, erfordern eine tiefere Auseinandersetzung mit professionellen Entwicklungsansätzen:
- Design-for-Manufacturing (DFM):
In der Serienproduktion muss das Design so angepasst werden, dass es nicht nur funktional, sondern auch einfach und kostengünstig herstellbar ist. - EMV-Konformität und Robustheit:
Für den Einsatz in industriellen Umgebungen muss das Design die Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) erfüllen und robust genug für den Einsatz in rauen Umgebungen sein. - Zertifizierung und Zulassungen:
Für Produkte, die auf dem Markt verkauft werden sollen, sind Zertifizierungen wie CE, UL oder andere branchenspezifische Standards notwendig. Dies erfordert oft tiefgreifende Anpassungen an der Hardware und Software. - Skalierbarkeit und Kostenoptimierung:
In der Serienproduktion müssen Hardwarelösungen optimiert werden, um die Produktionskosten zu minimieren und die Skalierbarkeit zu gewährleisten.
Fazit: Makerszene als Einstieg, nicht als Endpunkt
Die Makerszene ist ein kraftvolles Werkzeug, um Ideen schnell und kosteneffizient in Prototypen zu verwandeln. Mit ihrer Flexibilität, dem breiten Technologieangebot und der Unterstützung durch eine engagierte Community bietet sie Dir einen idealen Einstieg in die Produktentwicklung. Doch genau hier liegt ihre Stärke – im Anfang.
Für die Serienproduktion stößt die Makerszene an ihre Grenzen. Anforderungen wie Robustheit, Kostenoptimierung, Skalierbarkeit und Zertifizierungen erfordern professionelle Entwicklungsansätze. Arduino-Boards und Raspberry Pis sind fantastische Prototyping-Werkzeuge, aber selten die richtige Wahl für ein marktreifes Produkt.
Nutze die Makerszene als Sprungbrett, um Deine Ideen zu validieren, und plane dann frühzeitig den Übergang zu maßgeschneiderten Lösungen. So kannst Du sicherstellen, dass Dein Produkt nicht nur innovativ, sondern auch professionell und langlebig ist.
Hast Du eine Produktidee und suchst Unterstützung bei der Umsetzung von der Idee bis hin zur Serienproduktion?
Dann freue ich mich, wenn Du Dich bei uns meldest. Gemeinsam bringen wir Dein Produkt erfolgreich auf den Markt.
