IoT-Gehäuse drucken: Der steinige Weg zum Lizard Pro

Da stehen sie nun in Reih und Glied auf meinem Schreibtisch. Ein ganzes Bataillon an grauen, zylindrischen Kunststoff-Hülsen. Meine Lizard Pro Prototypen. Zumindest die Versionen, bei denen wir uns auf die grobe Richtung geeinigt hatten. Zylindrisch sollte das Ding werden, das stand relativ früh fest. Und von da an fing der eigentliche Wahnsinn erst an.

Wenn du Software baust, schreibst du ein paar Zeilen Code um, drückst auf „Deploy“ und hast eine neue Version. Wenn du Hardware für die Baustelle baust, kaufst du dir irgendwann einen dicken weißen Edding, um die 3D-gedruckten Modelle durchzunummerieren, weil du sonst komplett den Überblick verlierst, in welcher Iterationsschleife du eigentlich gerade steckst.

Hardware Prototyping: Wenn der Edding die einzige Rettung ist

Ein IoT-Device für die [digitale Betriebsmittelverwaltung] zu entwickeln, ist kein Spaziergang im Park. Das ist kein Smart-Home-Gadget, das bei 22 Grad im Wohnzimmer liegt. Unsere Realität heißt: Baustelle. Dreck, Wasser, Staub, grobe Hände und stürzende Werkzeugkoffer.

Das Gehäuse darf nicht rosten, es muss absolut wasser- und staubdicht sein. Gleichzeitig hatten wir den Anspruch, dass das System nachhaltig ist. Die Batterie muss austauschbar sein. Wir werfen nicht einfach nach ein paar Jahren ein komplettes Stück Technik auf den Müll, nur weil der Saft leer ist. Der Lizard Pro ist so konzipiert, dass die Batterie mindestens fünf Jahre hält. Tauscht du sie danach aus, kann das Gehäuse locker 10 bis 15 Jahre im harten Einsatz überleben.

All diese Anforderungen – Batteriegröße, LED-Auslass, Maße der Platine – sind in das Design eingeflossen. Und dank 3D-Druck konnten wir extrem schnell anpassen, verwerfen und neu drucken. Bis der Tisch voll war.

IoT-Gehäuse drucken:

Warum Metall und Bluetooth Todfeinde sind Irgendwann hatten wir die Form. Die Platinen passten, die Batterie saß stramm, der LED-Auslass war positioniert. Aber dann kommt der Moment, wo die digitale Welt auf harte, unnachgiebige Physik trifft.

Das finale Gehäuse wird aus Metall sein, um der rohen Baustellenrealität standzuhalten. Das Problem? Das Ding muss funken. Es sendet ein Bluetooth-Signal aus, um überhaupt mit der digitalen Welt kommunizieren zu können. Und wer im Physikunterricht aufgepasst hat, weiß: Ein geschlossenes Metallgehäuse und Funkwellen vertragen sich in etwa so gut wie ein Vorschlaghammer und eine Glasscheibe.

Wenn wir versuchen, ein Bluetooth-Signal aus einem reinen Metallzylinder herauszusenden, geht die Reichweite quasi gegen null. Faradayscher Käfig lässt grüßen.

Was wir bei der Digitalisierung Handwerk Praxis gelernt haben Das sind genau die Sackgassen, die dir kein Whitepaper vorher verrät. Hier sind unsere wichtigsten Lektionen aus der Prototyping-Hölle:

Design follows Physics:

Du kannst das schönste Gehäuse am CAD-Rechner entwerfen – wenn das Material dein Funksignal schluckt, hast du einen teuren Briefbeschwerer gebaut.

Multifunktionale Öffnungen sind Pflicht:

Jeder Schnitt im Gehäuse ist ein Risiko für Wassereintritt. Die Öffnung für unsere LED darf also nicht nur Licht durchlassen, sie muss gleichzeitig unser „Ausbruchsfenster“ für das Bluetooth-Signal sein.

Versionierung ist alles: Wenn du im Hardware-Bereich iterierst, markiere deine Prototypen sofort. Du vergisst nach drei Tagen, ob Modell 14 oder Modell 16 den Millimeter mehr Platz für die Platine hatte.

Hardware verzeiht keine halben Sachen: Ein Software-Bug lässt sich patchen. Ein schlecht platziertes Schraubgewinde in einer 10.000er-Charge ruiniert dich.

Skalierung:

Von einem Prototyp zu 10.000 Stück Das bringt mich zum vielleicht wichtigsten Punkt, wenn man echte Hardware-Software-Symbiose anstrebt. Einen funktionierenden Prototyp auf dem Schreibtisch zusammenzulöten und zusammenzuschrauben, ist einfach. Das bekommt man mit dem richtigen Tüftler-Gen immer irgendwie hin.

Aber was passiert, wenn wir nicht einen, sondern 10.000 oder 500.000 Stück davon bauen wollen?

Das Design muss nicht nur den Anforderungen der Baustelle genügen, es muss auch in der Montage skalierbar sein. Wie viele Einzelteile werden es am Ende? Wie viele Verschraubungen brauchen wir wirklich? Jeder Handgriff am Fließband kostet Zeit und Geld. Wir mussten uns also massiv den Kopf darüber zerbrechen, wie wir den Strom überhaupt zuverlässig auf die Platine kriegen und wie die Kontakte aussehen, ohne dass die Montage zu einem feinmechanischen Albtraum wird.

Dafür haben wir ein paar ziemlich witzige Features eingebaut. Aber wie wir die Befestigung am Ende gelöst haben, wie die Köpfe für das LED-Licht im Detail aussehen und wie wir das Bluetooth-Signal endgültig aus dem Stahlgefängnis befreit haben – das zeige ich euch im nächsten Artikel.

Stehst du in deinem Betrieb auch vor der Herausforderung, dass fertige Software-Lösungen einfach nicht zu deiner rauen Hardware-Realität passen? Lass uns quatschen. Oft fängt die beste Lösung genau da an, wo der weiße Edding zum Einsatz kommt.