Diskio Pi : l’aventure continue

Il y a un an, je vous avais raconté l’historique de mon projet Diskio Pi à travers une dépêche, suivie d’un journal pour expliquer ce qu’était ce produit, proposé en financement participatif. Nombre d’entre vous ont été intéressés et ont aussi participé (merci à vous !) au financement Ulule de 2019.

La fabrication m’a pris un an, parsemée de doutes, de questions et de suggestions de la communauté, de tests et de galères à résoudre. Les livraisons ne devraient finalement pas tarder, j’explique ici les difficultés que j’ai rencontrées jusqu’à présent.

Parallèlement, et parce que j’ai eu quelques demandes urgentes, un nouveau financement est organisé afin de poursuivre la production, voire de l’intensifier. Ce nouveau financement se termine le 17 février 2020.

N. D. M. : un Raspberry Pi 3 A+ sera offert au centième contributeur (premier et deuxième financements confondus), si le financement actuel est un succès. Au terme du financement, l'objectif était dépassé (153%).

Sommaire

• Résumé des épisodes précédents…
• C’est là que tout commence
  • La suite du prototypage
  • L’aide de la communauté
    • Le choix de la matière : une galère
    • Le choix des couleurs, un bonus inattendu
    • Les options
    • Les choix qui s’imposent
  • Les fournisseurs
• La production
  • L’électronique, les câbles
  • L’impression 3D : les résultats finals
  • L’emballage
  • Le guide de montage
• Ce qu’il reste à faire
• Et ensuite ?
• Questions‑réponses
  • Q : Pourquoi proposer un nouveau financement participatif maintenant alors que le premier n’est pas livré ?
  • Q : Pourquoi le financement minimum est de 7 300 € alors qu’il était de 4 000 € en 2019 ?
  • Q : L’épidémie du coronavirus en Chine impacte‑t‑elle la production ?

Résumé des épisodes précédents…

Cette nouvelle dépêche est une mise à jour, la suite de cette aventure qu’est la fabrication et la vente d’un objet open source, qui vit grâce à la communauté. Il y a peut‑être d’autres méthodes pour lancer et faire vivre un tel projet, mais c’est mon expérience et ma méthode de travail : je préfère créer une communauté plutôt qu’aller chercher de l’argent à droite et à gauche pour au final proposer un produit dont le but est uniquement lucratif, au bon vouloir des investisseurs, sans réelle participation des utilisateurs.

Mon but est bien sûr d’en vivre, mais aussi de faire évoluer la machine avec et pour la communauté, en proposant des options ou des fonctionnalités qui serviront.

Pour celles et ceux qui n’ont jamais entendu parler du Diskio Pi, c’est un terminal informatique tactile, dans lequel il est possible d’installer un SBC (Small Board Computer) du type Raspberry Pi ou Odroid.

Le but étant de proposer à l’utilisateur un appareil (écran) nomade, entièrement modulaire et versatile, avec lequel les possibilités d’utilisation de logiciels, de système d’exploitation et d’environnement soient les plus diverses.

Voici la version 1, telle qu’elle est proposée et qui sera livrée :

L’écran est fourni avec un pied amovible, qui peut être retourné pour une utilisation « desktop » ou « tablette ». Sur la photo, la position tablette est présentée.

En 2019, après avoir essuyé quelques échecs de financements (sur Kickstarter principalement), il était temps de se passer de la volonté de proposer du plastique moulé. Trop cher, trop d’investissement au départ (environ 20 k€), et un nombre d’exemplaires minimum à fabriquer (MOQ, minimum order quantity) trop important.

La meilleure méthode consistait donc à se tourner vers l’impression 3D, beaucoup moins onéreuse en termes d’investissement (un peu plus de 1 000 € pour trois imprimantes), et qui permet une fabrication en plus petite quantité.

C’est donc ce que j’ai proposé pour le financement de l’année dernière : un appareil totalement imprimé en 3D, en publiant les sources des modèles 3D. En trente‑cinq jours de campagne, 85 unités ont été précommandées.

C’est là que tout commence

Environ 19 500 € nets ont été récoltés après le financement Ulule, début mars 2019. Cela paraît beaucoup, mais pour fabriquer 85 unités, il faut être très prudent quant aux dépenses, j’y reviendrai quand j’exposerai un bilan de ce financement.

Le tout premier matériel dans lequel j’ai investi est, bien sûr, deux imprimantes 3D, auxquelles une troisième s’est ajoutée en juin. À l’heure qu’il est, elles tournent toujours après un changement de moteur, de ventilateurs, une vingtaine de buses… Et du temps d’apprentissage, de diagnostics et de réparations.

Les modèles choisis ont alors été deux Anycubic Chiron pour leur grande taille de plateau (400 × 400 × 450 mm), et une Tevo Tornado pour les pièces les plus petites. Je ne suis pas déçu de ce matériel, même s’il faut savoir bricoler pour les garder en état de marche.

Ma petite expérience d’impression 3D en Fablab m’a servi pour adapter les dessins 3D de la coque afin qu’elle soit imprimable ; ceci avant d’acheter les machines. Le corps est scindé en deux pour éviter les supports.

La suite du prototypage

Après la présentation du prototype 0.3 initialement prévu pour être fabriqué en plastique injecté, le modèle 3D de la coque n’était donc pas en version finale. Il a fallu faire des adaptations aux contraintes de l’impression 3D, et des simplifications, surtout que l’impression en plastique PETG est moins précise que celle en plastique PLA. Ainsi, chaque pièce ayant ses propres contraintes (mécaniques, esthétiques), un réglage machine/Gcode a dû être trouvé pour chaque élément.

En parallèle, un électronicien a planché sur la mise à niveau de la carte fille, alors prévue pour Raspberry Pi 3. Lors de la sortie du Raspberry Pi 4, fin juin, notre calendrier a été un peu chamboulé : il a fallu modifier à la hâte le cahier des charges pour augmenter la puissance de sortie de l’alimentation. Cette première surprise ne nous a pas démontés, mais la livraison pour août était déjà compromise, car il fallait refaire tous les tests…

La carte chargeur a aussi dû être étudiée, avec une jauge analogique (via une DEL RVB), et une jauge numérique en I²C.

Il faudra par la suite créer un programme (vraisemblablement en Python) qui lit la charge de la batterie pour afficher une notification à l’écran. Sur ce point, j’ai déjà des contacts mais tout volontaire est le bienvenu. ;)

Note : la jauge RVB ne sera pas utilisable « à chaud ». En effet, la version 1 de la carte chargeur coupe l’alimentation du SBC pour lire la tension des batteries (la puce ne gère pas les deux simultanément), c’est pourquoi j’ai rendu le bouton le plus discret possible. C’est donc un bouton de réinitialisation du nanoPC, une fonctionnalité collatérale. Pour remédier à ce défaut de jeunesse, l’utilisation de l’I²C sera préférée par de nombreux utilisateurs.

L’aide de la communauté

De nombreuses questions se sont posées lors du prototypage, à propos de différents points. J’ai donc souhaité demander à la communauté ce qu’elle en pensait, et j’ai obtenu de nombreux retours. Merci donc à vous qui contribuez, et aux futurs contributeurs.

Le choix de la matière : une galère

Le choix initial était d’imprimer les coques en ABS, une matière à la fois résistante mécaniquement et peu sensible à la chaleur. Les composants enfermés chauffent toujours plus ou moins, surtout le processeur du nano‑PC par temps d’été ensoleillé.
Après quelques essais d’impression de l’ABS, les pièces ne collaient pas du tout au plateau, les dimensions n’étaient plus bonnes ; bref, l’ABS était trop compliqué pour le débutant que j’étais.
Après l’abandon de l’ABS, je me suis tourné vers le PLA 3D870 en espérant pouvoir le recuire en appliquant la méthode avec un four traditionnel.
Malheureusement, nos fours domestiques ne sont pas assez précis et leur température varie trop, impossible de garder les 40 °C requis ou les 80 °C… Ce fut donc un échec « cuisant » !

Par la suite, après avoir partagé mes soucis avec la communauté, un contributeur Ulule m’a parlé du PETG, une matière peu sensible à la chaleur et qui s’imprime facilement.
C’est donc après l’avoir essayé que j’ai adopté cette matière, qui est très proche de la matière utilisée pour fabriquer les bouteilles d’eau : résistance aux chocs, aux produits chimiques et à la chaleur. Le seul reproche que je peux lui faire est la précision d’impression, qui est moindre par rapport au PLA, ainsi que l’effet d’« oozing », le fait que l’objet imprimé soit rempli de petits fils à enlever ensuite. Ceci pourra être corrigé en modifiant les machines pour un système « direct drive » ou « extrusion directe », qui inclut l’extrudeuse directement sur la tête d’impression au lieu d’être sur le cadre.

Le choix des couleurs, un bonus inattendu

Ce choix a été totalement improvisé et est venu de mon initiative. Eh oui, j’aime faire plaisir à mes contributeurs !
Comme j’avais plusieurs machines, pourquoi ne pas proposer différentes couleurs de coque aux contributeurs, même s’ils avaient tous choisi une version unique noire ? La communauté a alors participé au choix des couleurs disponibles via un questionnaire Framaform. Le noir, le gris et le blanc sont ressortis en majorité, suivi du bleu qui a été malheureusement éliminé (voir la news Ulule de mai 2019).
Sur une imprimante 3D, le changement de couleur est simple, mais même après nettoyage de la buse, il y a toujours des résidus de l’ancienne couleur, c’est pour cela qu’une machine n’imprime que du noir, et l’autre alterne avec le gris et le blanc ; le blanc étant le plus sensible à ces résidus car moins opaque.

Ensuite, j’ai envoyé un second questionnaire afin qu’ils choisissent la couleur qu’ils souhaitaient pour leur Diskio Pi, parmi les trois couleurs sélectionnées. Résultat, 58 % sont restés sur le noir, 32 % ont choisi le gris et 10 % ont souhaité recevoir une machine blanche.

J’ai appris avec la mise en pratique de cette proposition que même si cela paraît simple sur le papier, il y a toujours des difficultés qui s’ajoutent au reste. Mais je pense que ça vaut la peine, et je proposerai plus de couleurs par la suite, sans doute le bleu.

Les options

Le choix des options est très compliqué. Chacun a sa vision personnelle de l’appareil, et c’est le but recherché, mais concevoir une option prend du temps et demande des investissements. C’est pourquoi je fais régulièrement des sondages (parfois sur Twitter car c’est plus simple) pour savoir quelle est la direction à prendre.
C’est avec ce biais que j’ai remplacé la compatibilité du Raspberry Pi Zero par le Raspberry Pi 4 : les configurations des câbles étant différentes, je ne pouvais pas me procurer les câbles des deux cartes en même temps avec le budget alloué. Il a donc fallu faire un choix.
Quelquefois aussi, je communique en privé avec des gens qui souhaitent une configuration spéciale (appareil sans verre tactile, adaptation d’une carte nano‑PC spéciale, un écran 4K, une sortie HDMI, etc.), ce qui me pousse à proposer ces options si cela n’impacte pas le prix global et selon la difficulté de mise en œuvre.
Il arrive souvent que je doive remettre en question mes choix et revenir vers des solutions que je n’avais pas envisagées à l’origine. C’est ce qui rend l’aventure intéressante.

Les choix qui s’imposent

Ensuite, le choix s’impose de lui‑même lors de la vente, par exemple pour les batteries. Au tout début du projet, j’avais pensé proposer différentes tailles de batteries : deux, quatre ou six cellules.
À l’occasion du Kickstarter de 2018, les options deux et quatre cellules n’étaient pas du tout sélectionnées, seule l’option six cellules a été choisie en grande majorité (près de 95 %). J’ai donc décidé de supprimer les options deux et quatre cellules, ce qui m’arrangeait car il y avait un risque de mélange de cellules âgées et de cellules neuves, ce qui n’est pas du tout recommandé.
Ce qui est choisi en grande majorité lors des achats est donc la direction la plus intéressante à prendre. C’est la loi du marché en quelque sorte ! Cela ne veut pas dire que je ne peux pas fournir d’option spéciale, mais elles ne seront pas proposées par défaut sur le site. Il faut en discuter, et établir un prix juste, en utilisant des choses qui existent sur le marché pour fabriquer un exemplaire unique.

Les fournisseurs

À part l’emballage et le filament pour l’impression 3D, toutes les pièces qui composent le terminal sont fabriquées en Chine, de l’écran aux batteries, de l’assemblage électronique au verre tactile. Ceci impose quelques contraintes quand il faut payer une facture de 3 500 € à l’autre bout du monde : avoir confiance, et pour cela bien discuter avec l’interlocuteur, et ensuite savoir que tout est possible si on en paye le prix, et ceci à l’avance.

Grâce aux plates‑formes telles qu’Alibaba ou GlobalSources, trouver un fournisseur n’est pas très difficile. Le plus compliqué est d’en trouver un qui accepte un MOQ (minimum of quantity) bas, voire très bas. Pour certains, c’est une unité, pour d’autres, cent unités, selon le type d’objet acheté ou produit.

Il peut aussi y avoir des différences entre l’échantillon commandé quelques mois à l’avance et ce qu’ils nous fournissent en quantité. Si on ne demande pas, certains ne préviennent pas et cela peut être problématique. Recevoir préalablement des photos du produit qu’ils envoient peut économiser quelques dizaines d’euros d’échange…

Heureusement, quand j’ai demandé l’ancienne version du PCB des boutons OSD de l’écran, je n’ai pas eu de souci à ce que le fabricant réalise une fabrication spéciale de cent exemplaires.

Pour les écrans, c’est la foire. Selon les grossistes, telle référence peut remplacer celle que je demande sans problème, d’autres me proposent de la qualité B− (non !), et s’il y a du stock à l’instant t, ce n’est pas forcément vrai à t + 1, avec des prix totalement variables d’un jour sur l’autre.

Bref, dans mon cas tout s’est bien passé, mais rester vigilant sur ce que l’on achète en réalité est indispensable. Et par courriel aussi, le rapport humain est important selon moi.

La production

L’électronique, les câbles

Toutes les pièces détachées sont arrivées, il faut s’occuper maintenant des pièces sur mesure. Ici, il y a les câbles, les ventilateurs (avec le bon connecteur, la sonde étant fabriquée par un autre fournisseur), et les cartes électroniques. Cela demande d’établir un cahier des charges précis pour chaque élément.

Pour les câbles, une longueur minimale est requise (8 cm environ) afin que les connecteurs puissent être moulés. C’est pour cette raison que certains câbles semblent être un peu longs.

Ici aussi, tous les prix sont pratiqués, du simple au double. Pour l’assemblage des cartes, un petit assembleur pas connu mais avec de bonnes références sera plus efficace et moins cher qu’un géant comme AllPCB ou JLBPCB.

Voici la seule et unique photo que j’ai de l’assemblage final de la carte (prototype) :

Il aura fallu deux prototypes pour obtenir une carte stable, sans compter la carte fabriquée par l’assembleur (en photo) pour essais et validation. Je la recevrai dans quelques jours (voir en fin d’article).

L’impression 3D : les résultats finals

Grâce à la communauté, il a donc été décidé d’imprimer les éléments en PETG, qui est moins sensible aux fortes chaleurs que le PLA (attention tout de même aux canicules l’été, ça ne résiste pas en plein soleil).

Imprimer une unité complète prend environ deux jours et demi avec les trois imprimantes, quand tout se passe bien. S’il y a des opérations de maintenance à effectuer, et il y en a souvent les premiers mois, cela retarde la production, donc le fait d’arrondir à trois jours est plus proche de la réalité.

Les machines sont fiables mais bruyantes, il faut donc les modifier au minimum pour pouvoir espérer dormir la nuit. Au fil du temps, certaines pièces s’usent, il faut donc savoir diagnostiquer la machine quand une impression a des défauts. Ce n’est pas toujours simple, j’ai parfois mis des jours à trouver la cause de certaines pannes (moteur qui tourne mais qui manque de puissance, par exemple) !

Le résultat est malgré tout relativement satisfaisant, mais un gros travail de finition des pièces doit être ajouté : suppression des supports, nettoyage de fils de plastique « cheveux d’ange » (le PETG est horrible pour ça)… Et une partie importante de contrôle de la pièce terminée.

Ensuite, pré-assemblage des pièces qui ont passé le premier test visuel, vissage si besoin, nettoyage et stockage.

À l’emballage, un second test visuel des impressions 3D permettra d’éliminer les pièces qui ne sont pas présentables, ou qui auraient pu passer à travers le premier test (pièces défectueuses).

Pour l’utilisateur, la coque sera utilisable telle quelle et ressemblera à ceci :

L’emballage

Quand j’ai eu l’idée de proposer un kit à la vente, l’emballage n’était pas ma préoccupation première. Il fallait d’abord étudier l’appareil, puis le kit lui‑même. Mais il arrive un moment où il faut y penser, en gardant à l’esprit que pour livrer un produit fragile comme celui‑ci, ce n’est pas un poste à négliger.

Avec quelques recherches et devis effectués, l’idée d’acheter des emballages sur mesure et entièrement manufacturés est vite tombé aux oubliettes. Il fallait trouver un autre moyen de produire cent emballages propres, solides, et à moindre coût.

Ma seconde idée fut alors d’utiliser une machine CNC laser pour découper des compartiments dans de la mousse. Mais je n’avais pas essayé de découper des plaques de mousse blanche, achetées par lot de 500… Car si j’avais vu des vidéos de découpe de mousse noire, loin de moi de penser à ce que ça ne fonctionnerait pas sur du blanc : le laser, peu puissant, est dévié par les bulles blanches, et le point de fusion s’en trouve diffus.

Il a donc fallu que je trouve une parade, et par chance j’ai trouvé l’outil qu’il me fallait. Un simple fil chauffant, qui, installé en remplacement du laser, a tout à fait fonctionné, en adaptant un chemin de la tête adéquat pour les découpes (pas de rétraction du fil possible).

Pour le design du carton, la gravure au laser a bien fonctionné. À voir si pour les prochains exemplaires, je ne changerai pas de technique (pochoir imprimé ou peinture). L’avantage de la gravure étant d’obtenir un résultat précis, tout en étant un processus automatisé sans utiliser de produit nocif.

Le résultat est certes artisanal, mais tout à fait dans l’esprit que je souhaitais. Le paquet de quatre kilogrammes est équilibré et prêt pour l’envoi, sans risque majeur de détérioration du matériel. Un second carton à double cannelure protégera l’ensemble pour des livraisons classiques.

Le guide de montage

Je souhaitais m’inspirer des guides Lego® pour éviter de rédiger de longs textes, et aussi pour que ça soit compréhensible par tout le monde, sans barrière de langue. Cela m’a pris plusieurs jours à rédiger la version 1, avec l’aide du logiciel 3D et de logiciels comme Inkscape. Le guide est téléchargeable ici : https://www.diskiopi.com/downloads/documents/assembly-guide.pdf.

Ce guide sera livré dans chaque boîte, imprimé au format A5. Pour les options comme le ventilateur, un feuillet à part sera ajouté.

Ce qu’il reste à faire

L’assembleur électronique à Shenzhen (Chine) est fermé jusqu’au 10 février. L’assemblage de la carte d’essai devrait alors reprendre, en espérant que le souci de rupture de stock du connecteur soit résolu.

Dès réception des cartes échantillons, je testerai toutes les fonctions pour valider la fabrication des cent exemplaires. Il faudra alors quelques semaines de plus pour la fabrication.

Il reste aussi environ la moitié des cadres à imprimer. À l’heure qu’il est, quarante cadres sont imprimés, il reste donc environ un mois d’impression pour que tout soit terminé. Je passerai ensuite à l’impression de la seconde tranche, si le financement est réussi !

D’autres travaux sont aussi à effectuer, comme le perçage des radiateurs et le collage de la sonde, la préparation des sachets de vis, etc.

Les guides d’impressions ne sont pas encore imprimés, je dois tester les étapes une à une avant d’envoyer le fichier à l’imprimeur. Pour l’achat des cartes filles seules, je dois préparer la documentation et publier les fichiers Gerber des cartes.

Pour les envois, je procéderai par ordre d’arrivée des commandes. Les contributeurs Ulule recevront leur colis chez eux via Colissimo.

Dans le courant de l’été, je m’occuperai du logiciel de gestion de batterie, pour afficher la notification du témoin de charge sur Debian. Un étudiant en informatique à Caen est déjà intéressé pour me fournir une première version.

Et ensuite ?

Dans ce genre de projet, il faut constamment innover, c’est tout l’intérêt pour les utilisateurs. Ce n’est pas facile dans un contexte où la productivité est très faible, et où les investissements viennent uniquement des ventes. Mais j’aimerais pouvoir proposer des options comme l’alimentation via Ethernet (PoE), la prise en charge du SATA, la sortie HDMI… Il y en a beaucoup, et j’ai beaucoup de demandes différentes.

Pour le SATA, je pense avoir trouvé comment y arriver. Un connecteur USB 3.0 est déjà en place sur le Raspberry Pi 4, et je dois trouver le temps d’y souder la carte SATA d’un adaptateur trouvé dans le commerce. C’est un premier pas, il faudra ensuite trouver un fournisseur capable d’en produire en nombre, si la demande est réelle.

Pour arriver à développer les prototypes plus coûteux, il faudra bien que je me rapproche d’organismes tels que la BPI ou la région, afin d’obtenir des financements. Et, comme c’est plus facile quand on est plusieurs, avis aux business developers sensibilisés par l’utilisation du matériel libre, normands de préférence ! ;) Oui, ça ne court pas les rues, mais on ne sait jamais.

En attendant, la seconde tranche de prévente est déjà en cours, afin de remettre en route l’imprimante inutilisée. J’aimerais la réussir, histoire d’avoir de la continuité dans la production ! Pour plus de renseignements, écrivez‑moi à l’adresse info[at]diskiopi[point]com ou www.diskiopi.com pour accéder aux précommandes, grâce à un financement participatif hébergé sur mon propre site.

Merci à toutes les personnes qui m’ont déjà fait confiance, je commence la seconde production dès le 18 février, si tout va bien !

Guillaume

Questions‑réponses

Q : Pourquoi proposer un nouveau financement participatif maintenant alors que le premier n’est pas livré ?

R : La date de ce financement a été décidée en novembre 2019, et je pensais que les cartes filles seraient livrées. Comme j’avais déjà reporté ce financement d’octobre à janvier, je me suis dit qu’il fallait absolument que je le lance.

Q : Pourquoi le financement minimum est de 7 300 € alors qu’il était de 4 000 € en 2019 ?

R : En 2019, j’avais la possibilité de contracter un prêt bancaire personnel, alors qu’aujourd’hui, il ne m’est plus possible d’en demander un autre. J’ai donc besoin de plus de fonds pour pallier les quantités minimales demandées par les fournisseurs.

Q : L’épidémie du coronavirus en Chine impacte‑t‑elle la production ?

R : L’assembleur devait reprendre ses activités le 3 février, mais je n’ai pour le moment pas eu de réponse à mon message. Les actualités semblent dire que le gouvernement a accordé une semaine supplémentaire de congés, je devrais donc avoir des nouvelles à partir du lundi 10 février.

Aller plus loin

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