Ich bin Dr. Feng, der Designer von Muro Box, der weltweit ersten App-gesteuerten Spieluhr. Lassen Sie mich meine Geschichte als Entwickler erzählen: wie ich als Firmware-Ingenieur ohne jegliches mechanisches Vorwissen Muro Box von Grund auf erfunden habe.
Bevor ich Ihnen meine Geschichte erzähle, möchte ich klarstellen, dass ich niemanden herausfordern wollte. Die Vor- und Nachteile von Werkzeugen und Methoden können von Person zu Person unterschiedlich ausfallen. Meine folgenden Anmerkungen geben ausschließlich meine Erfahrungen bei der Suche nach der Lösung wieder, mit der sich der erste funktionsfähige Prototyp von Muro Box erstellen ließ.
Wenn Sie bei Google nach „electric music box“ suchen, erhalten Sie zahlreiche Ergebnisse. Bei den meisten Ergebnissen handelt es sich um spielzeugähnliche Spieluhren mit piezoelektrischen Lautsprechern (Summer) oder Lautsprechern. Das Funktionsprinzip ist einfach: eine zentrale MCU (Micro Controller Unit) mit Flash-Speicher (intern oder extern, je nach Integrationsgrad) zur Aufzeichnung von Melodien. Der von einem Lautsprecher ausgegebene Ton wird durch ein PWM-Signal gesteuert. Die meisten spezialisierten MCUs für Spielzeug verfügen über eine dedizierte PWM-Hardware mit integriertem Verstärker zur Ansteuerung des Lautsprechers. Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel einer typischen elektrischen Spieluhr.box.
Diese Art elektrischer Spieluhr entsprach jedoch nicht dem, was ich suchte. Diese Art von Spieluhr lässt außer Acht, dass der besondere Reiz einer „echten Spieluhr“ in ihrem mechanischen Spielwerk liegt, das wir beibehalten haben.
Mit anderen Worten: Der Reiz einer Spieluhr liegt darin, dass der sich drehende Zylinder den Kamm zupft und so die Töne glasklar erklingen lässt.
Wenn Sie online weiter nach „mechanischen Spieluhren“ suchen, werden Sie viele Projekte von Herstellern finden. Ich habe diese Projekte im Folgenden in zwei Typen unterteilt.
Deren Spieluhren enthalten in der Regel einen großen Holzzylinder mit zahlreichen Löchern. In den Zylinder sind an unterschiedlichen Positionen Holzstifte eingesetzt, die beim Zupfen des Kamms, der aus Eisen gefertigt ist oder einem Xylophon ähnelt, Melodien erzeugen. Das folgende Bild zeigt ein Beispiel dafür, wie deren Projekte aussehen können.
Ihre Spieluhren kombinieren häufig zahlreiche Solenoide oder Schrittmotoren, mit denen sich steuern lässt, welcher Ton gezupft wird. Eine Reihe von Armen oder Rädern überträgt die mechanische Kraft auf den Stimmkamm der jeweiligen Spieluhr, um Musik zu erzeugen. Das folgende Bild ist ein Beispiel dafür, wie ihre Projekte aussehen können.
Diese Art von Spieluhr entspricht jedoch noch immer nicht dem, was ich verwirklichen wollte. Sie gleicht eher einem öffentlichen Kunstwerk für Ausstellungen. Für Materialien und Bauteile steht in der Regel ein höheres Budget zur Verfügung. Das heißt, diese Art von Spieluhr lässt sich nicht in Serie produzieren und an Endkunden verkaufen. Eine weitere Einschränkung ist ihre Größe: Für die meisten Nutzer ist sie in Alltagssituationen oft zu groß.
Das folgende Video zeigt meinen ersten Proof-of-Concept-Prototyp. Dieser Prototyp umfasst elf Hubmagnete zum Anschlagen eines Xylophons mit elf Klangstäben. Der Test-Mikrocontroller ist ein Nordic 51822, ein gängiges BLE-Modul. Bipolartransistoren (BJT) werden eingesetzt, um die Signale des Mikrocontrollers zu verstärken und damit die Hubmagnete anzusteuern. Die Fertigstellung des gesamten Prototyps kostete mich eine Woche. Ich suchte online per Google nach einer MIDI-Datei des Stücks „Mary Had a Little Lamb“ zum kostenlosen Download, weil meine Frau dieses einfache Kinderlied für meinen Test vorgeschlagen hatte. Glücklicherweise ist die MIDI-Datei klein genug, um sie direkt in den Mikrocontroller einzuprogrammieren und die Wiedergabe zu testen.
Obwohl das Konzept einfach ist, stieß ich bei dem Versuch, diesen Plan umzusetzen, auf endlose Herausforderungen und Frustrationen. Meine frühere Ausbildung als Firmware-Ingenieur deckte nur das technische Wissen über die elektrischen Bauteile ab, nicht jedoch die mechanische Konstruktion. Daher hatte ich zu Beginn des Muro-Box-Projekts keine Vorstellung davon, wie eine funktionsfähige mechanische Struktur zu konstruieren wäre.
Ich träumte wie viele Ingenieure, die versuchten, etwas Großartiges zu erfinden. Ich dachte, sobald ich die Softwareprogrammierung abgeschlossen hätte, würde später jemand wie durch Zauberei auftauchen, mir helfen, die restlichen mechanischen Probleme zu beheben, und schon bald könnte das Endprodukt gefertigt werden. Diese Art von Illusion hielt mehrere Monate an, bis mein Bruder zu mir nach Hause kam und mich mit schonungslosen Kommentaren und Ratschlägen wachrüttelte. Das war ein Realitätscheck, den icherforderlich. Nachdem ich diese Tatsache erkannt habe, muss ich meine Programmierarbeit zurückstellen und Fachleute suchen, die mir helfen, das mechanische Konstruktionsproblem zu lösen.
Mein erster Schritt war, eine Fabrik in Taiwan um Hilfe zu bitten, die sich auf die Herstellung von Spielwerken für Spieluhren spezialisiert hat. Diese Fabrik (Kyooh Precision Industry Co., Ltd.) ist die einzige Spieluhrenfabrik in Taiwan und verfügt bereits über 40 Jahre Erfahrung in der Herstellung traditioneller Spielwerke.
Tatsache ist: Die Werksleiter waren zu beschäftigt, um der Idee eines verrückten Makers zuzuhören, weil sie bereits wussten, dass sich die Ideen der meisten Maker niemals in Serie fertigen ließen und niemals zu echten Produkten werden würden. Nachdem ich mir diese Tatsache erneut vergegenwärtigt hatte, wusste ich, dass ich zuerst das Problem der mechanischen Konstruktion selbst lösen musste, um ihr Vertrauen zu gewinnen, bevor ich sie um technische Unterstützung bei der fertigungsgerechten Konstruktion (Design for Manufacturing, DFM) bitten konnte.
Meine zweite Lösung bestand darin, Designstudios zu finden, die auf Prototyping spezialisiert waren und mir helfen konnten. Auf diese Lösung bin ich durch den Besuch der Ausstellung der Arbeiten von Erfindern im World Trade Center in Taipei, Taiwan, gekommen. Ich fragte die erfahrenen Erfinder, wie sie ihre Prototypen herstellten. Dabei wurde mir klar, dass es Designstudios gibt, die ihren Kunden bei der Herstellung von Prototypen helfen.
Die Aussage in diesem Angebot zeigt, dass ich das Design innerhalb von sieben Tagen bestätigen und die Zahlung abschließen musste, unabhängig davon, ob der Prototyp funktioniert oder nicht. Nach sieben Tagen würde der Vertrag auslaufen, und weitere Überarbeitungen wären nicht mehr möglich. Ein tatsächlich funktionsfähiges Produkt lässt sich jedoch niemals in sieben Tagen vollständig testen. Es gibt stets Validierungs-/Entwicklungszyklen. Die Dienstleistungsgebühr ist zu hoch und birgt unerwartete Risiken. Auch wenn sie erklärten, nach Vertragsende Feedback geben zu können, war diese Leistung nicht im Vertrag festgehalten; ich bezweifelte zudem, dass sie dafür genügend Zeit aufbringen könnten.in meinem Fall.
Wenn ich darauf zurückblicke, wie viel Zeit ich in das Design von Muro Box investiert habe, wäre es durchaus gerechtfertigt, dass ein Designstudio, wenn es tatsächlich einen guten Prototypen von Muro Box anfertigen könnte, dafür sogar 1 Million NT$ verlangt, und ich würde diesen Betrag bezahlen. Tatsächlich besteht das eigentliche Problem darin, dass Muro Box niemals ein gutes Produkt werden wird, wenn man sich dabei auf die Dienstleistungen eines Designstudios verlässt.
Ein Erfinder oder Ideengeber könnte naiv annehmen, dass ein Designstudio im selben Maße an der Produktgestaltung beteiligt ist wie er selbst. Tatsächlich ist ein Designstudio lediglich eine Agentur, die versucht, möglichst viele Aufträge anzunehmen und diese zügig abzuwickeln, um Geld zu verdienen. Wenn ich nicht weiß, wie das Produkt aussehen soll, wie kann eine Agentur es dann für mich entwerfen?
Anfangs versuchte ich, Kosten zu sparen, indem ich online einen freiberuflichen Industriedesigner suchte, der meinen Auftrag übernehmen sollte. Innerhalb von vier Monaten gab ich 20.000 NTD für die folgende Illustration aus. Das Ergebnis erwies sich als unbrauchbar.
Ich erinnere mich noch an den Tag. Ich erhielt diese Illustration eines 3D-Modells und suchte anschließend nach Produktionsbetrieben, die anhand dieser Vorlage einen Prototyp fertigen konnten. Glücklicherweise traf ich auf eine freundliche Dame, die in einer Fabrik arbeitete. Sie erklärte mir, warum diese Konstruktion problematisch war. Sie gab mir ein Beispiel dafür, dass CNC-Maschinen eine 90-Grad-Innenecke nicht fräsen können, und das 3D-Modell war voller derartiger Fehler. Plötzlich wurde mir klar, dass ich die falsche Person beauftragt hatte. Wie konnte er nur diese grundlegende Einschränkung einer CNC-Maschine nicht kennen? Nach dieser Frustration wurde mir bewusst, dass es auch mein Fehler war, weil ich …Es war bekannt, dass diese Person vom ersten Tag an nicht die Richtige war.
Aus dieser schlechten Erfahrung habe ich die Lehre gezogen und versucht, wieder ein verlässliches Produktdesignstudio zu finden. Ich hoffte, dabei auf einen erfahreneren Maschinenbauingenieur zu treffen, der mein Partner werden könnte. Diesmal habe ich endlich die richtige Person gefunden, die mich davor bewahrt hat, denselben Fehler zu wiederholen. Herr Liao – so nannte ich ihn – ist genau die Schlüsselperson, die mich davor bewahrt hat, mehr Geld und Zeit in die falschen Richtungen zu investieren. Er sagte mir die Wahrheit:
Ich werde Herrn Liao für immer dankbar sein, weil er mir kostenlos als technischer Berater zur Seite stand, obwohl er meinen Fall nicht übernahm. Mit seinen Ratschlägen begann ich, mir alles im Bereich der mechanischen Konstruktion selbst beizubringen. Dank der Ratschläge von Herrn Liao konnte ich meinen ersten funktionsfähigen Prototyp eines Elektromagneten herstellen, der im folgenden Video zu sehen ist. Der nächste Schritt bestand darin, zu testen, ob er den Kamm einer Spieluhr anzupfen kann.
Damals hatte ich bereits die Tatsache akzeptiert, dass ich auf mich selbst angewiesen sein würde, Muro Box zum Leben zu bringen. Indem ich den Vorschlägen von Herrn Liao folgte, begann ich, Fusion 360 zu erlernen, um Stück für Stück ein 3D-Modell von Muro Box zu zeichnen.
Nach Gesprächen mit mehreren Fabriken und Designstudios hatte ich bereits erfahren, dass die Kosten für die Prototypenfertigung zu hoch sind. Ich musste eine kostengünstigere Alternative finden. Daraufhin entschied ich mich, einen 3D-Drucker mit den besten Kundenbewertungen zu kaufen. Obwohl mein 3D-Drucker, LulzBot Mini, nicht das beste Angebot zum niedrigsten Preis ist, ist seine Qualität stabil. Ich begann, mit meinem 3D-Drucker verschiedene Designs effizienter zu testen.
Wenn ich auf meinen Produktentwicklungsweg zurückblicke, hat sich die Anschaffung eines 3D-Druckers für Tests zu Hause gelohnt. Jeder 3D-Drucker weist eigene Einschränkungen auf und erfordert unterschiedliche Anpassungen, um seine Präzision zu erhöhen. Erst nach zahlreichen Tests kann ich schließlich seine beste Leistung erzielen. Für die Muro Box muss die Maßabweichung unter 0,1 mm liegen; daher ist es sehr wichtig, die Einschränkungen eines 3D-Druckers zu verstehen.
Als das Design des mechanischen Teils nahezu feststand, begann ich mich zu fragen, wie das Äußere des Muro Box gestaltet werden könnte. Ich wusste bereits, dass das Design eines Ingenieurs mir nicht dabei helfen würde, potenzielle Kunden zu gewinnen; daher beschloss ich, jemanden zu finden, der mir bei der Gestaltung des Äußeren hilft. Danach begann ich, nach erfahrenen Designstudios zu suchen. Ein alter Freund empfahl mir ein Designstudio, dessen Teammitglieder Industriedesigner aus großen Unternehmen waren, und diese Zusammenarbeit gab mir ein wenig Hoffnung.
Leider konnte das erfahrene Designstudio dennoch nicht alle Probleme im Produktdesign lösen, denn ich wollte, dass Muro Box seine mechanische Bewegung durch den transparenten Deckel hindurch als zentralen Blickfang zeigt, und das Designstudio scheute davor zurück, den mechanischen Teil zu übernehmen. Tatsächlich ist unser Kommunikationsproblem bei der Gestaltung von Muro Box ein typisches Problem, mit dem viele Erfinder von Produkten konfrontiert sind. Häufig haben Erfinder von Produkten falsche Vorstellungen vom Ausmaß der Beteiligung eines Designstudios und erwarten sogar, dass ein Designstudio alle technischen Probleme löst. Als ichAls ich hörte, wie der Leiter dieses Designstudios mir sagte, er sei lediglich ein Vermittler, der meinen Auftrag betreue, wusste ich, dass ich mich auf mich selbst verlassen musste, um das Design meiner idealen Smart Music Box, der Muro Box, fertigzustellen.
Das Erscheinungsbild des Produkts wurde festgelegt: Vorschlag C in der obigen Abbildung war meine erste Wahl. Als es an der Zeit war, die Teile zu montieren, um die Musikwiedergabe zu testen, traf ich erneut eine Fehlentscheidung. Ich versuchte, Geld zu sparen, indem ich die Teile mit einem 3D-Drucker fertigte, doch Kunststoff kann die echten Metallteile einer mechanischen Spieluhr nicht ersetzen. Tatsächlich spielt das Material eine große Rolle, wenn es darum geht, den kristallklaren Klang einer Spieluhr zu erzeugen. Als ich die ursprünglichen Metallteile durch 3D-gedruckte Kunststoffteile ersetzte, verursachte ich versehentlich neue Probleme. Bis zu diesemIn dieser Phase wurde mir schließlich bewusst, dass beim Bau von Prototypen die Kostenersparnis nicht der einzige Gesichtspunkt sein sollte.
Bis heute denke ich noch oft, ich hätte bereits genug Fehler gemacht und daraus gelernt, doch die nächste Lektion aus einem neuen Fehler ließ nicht lange auf sich warten. Zum Beispiel machte ich einmal eine unglückliche Erfahrung mit dem Elektromagneten. Als ich darauf angewiesen war, dass die Spule bald eintrifft, um die Montagetests abzuschließen, war mir nicht bewusst, dass das Herstellerwerk einen Monat vor den chinesischen Neujahrsfeiertagen voll ausgelastet war. Die Lieferzeit verzögerte sich um zwei Monate. Um den Rückstand gegenüber meinem Testplan aufzuholen, entschied ich mich, das Rohmaterial für Magnetdraht zu bestellen und den Elektromagneten selbst herzustellen.Aus diesem Grund habe ich in einem Video festgehalten, wie ich einen eigenen Elektromagneten für Muro Box angefertigt habe; dieses Video wurde von vielen Makern in Taiwan geteilt.
Als ich mir nun das Spielwerk einer klassischen Spieluhr ansah, wurde mir bewusst, dass jedes noch so kleine Bauteil nach zahllosen Versuchen sorgfältig entworfen und gefertigt worden war. Zwar war ich, als ich mich entschied, in dieses Gewerbe einzusteigen, naiv in der Annahme, die Innovation einer Spieluhr sei nicht allzu schwierig; doch auf dieser Reise der Spieluhren-Innovation konnte ich den Aufwand miterleben, der in ihrer Fertigung steckt. Zumindest konnte ich meine Erfahrungen mit anderen Herstellern wie mir teilen.
Ich bin überzeugt, dass die Muro Box als weltweit erste intelligente Spieluhr die größte Innovation in der über 200-jährigen Geschichte der Spieluhrenindustrie sein wird. Ich hoffe, dass Liebhaber mechanischer Spieluhren ihre eigene Musik programmieren, mit unserer App eigene Wiedergabelisten erstellen und unbegrenzt viele Melodien in unsere Musik-Cloud-Bibliothek hochladen können, um ihre Lieblingslieder mit anderen Spieluhrenliebhabern auf der ganzen Welt zu teilen. Wenn die Nutzer die Muro Box in den Händen halten, hoffe ich, dass sie sich daran erinnern, wie viel Zeit und Mühe ich in sie investiert habe.
