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Dieser Artikel ist Teil einer ausführlichen Anleitung dazu, wie wir mit Quilters physikgestützter Layout-Automatisierung einen Computer auf Basis des NXP i.MX 8M Mini nachgebaut haben.
Wer sich lange genug in Hardwarekreisen umhört, hört von der „verlorenen Generation“ der Leiterplattendesigner: Menschen, die mit Rubylith-Folie arbeiteten, Kupfer von Hand verlegten und mit dem Lötkolben in der einen und dem Datenblatt in der anderen Hand Fehler suchten. Menschen wie Nancy Smith, die mit der Entwicklung des Elektronikdesigns nicht nur Schritt hielten, sondern mit jedem Werkzeug, jeder Revision und jeder neuen Anforderung auf ihrem Schreibtisch irgendwie besser wurden.
Nancy Smith arbeitet als Senior-PCB-Designerin bei Pacific Design Engineering. Als ich mit Nancy sprach, suchte ich keine Nostalgie. Ich wollte eine Perspektive. Ich wollte jemanden, der mir ohne Schlagwörter oder Investorenrhetorik sagen konnte, was heute im PCB-Design tatsächlich passiert.
Ich bekam etwas Besseres: eine Erinnerung daran, warum ich überhaupt zur Hardware gekommen bin.
Die Disziplin des praktischen Designs
„Ich habe Platinen gelötet, Prototypen analysiert, mit SolidWorks gearbeitet, Bauteile beschafft und mich um den 3D-Druck gekümmert – ich habe alles gemacht.“ – Nancy Smith
Wer jeden Teil einer Aufgabe mindestens einmal selbst erledigt hat, entwickelt eine stille Sicherheit. Nancy geht es nicht darum, Eindruck zu machen. Sie will ihr Handwerk beherrschen.
In einer Branche mit immer mehr Designern, die noch nie einen Lötkolben berührt haben, ist ihre Sicht wichtiger denn je. Nicht weil sie zur alten Schule gehört, sondern weil sie sich an etwas erinnert, das wir allzu schnell vergessen:
Das beste Design entsteht nicht aus Abstraktion. Es entsteht aus Nähe.
Intuition lässt sich nicht simulieren. Man baut sie auf. Schicht für Schicht. Fehler für Fehler. Prototyp für Prototyp.
Wie Paul Robinson es in unserem Gespräch formulierte:
„Wir haben im letzten Jahrzehnt Designwerkzeuge optimiert, um Reibung zu beseitigen – dabei liegt genau dort das Lernen. Man muss den Widerstand spüren, bevor man weiß, was man wirklich entwirft.“
Leiterbahnen schneiden, Ausreden streichen
Nancys erste Platinen entstanden mit Rubylith-Folie und ringförmigen Lötpads: Sie schnitt die Folie von Hand und platzierte Leiterbahnen manuell auf einem Leuchttisch.
„Ich habe ein paar Jahre pausiert, um meine drei Kinder großzuziehen. Als ich zurückkam, lief alles am Computer. Ich musste den gesamten Prozess von Grund auf neu lernen.“
Diese Anpassungsfähigkeit, dieser Reflex, zu lernen statt sich zu widersetzen, fehlt heute in vielen Organisationen. Wir trennen Teams nach Fachgebieten, behandeln Elektronik unabhängig von Mechanik und führen junge Ingenieure in Abläufe ein, die drei Ebenen vom Produkt entfernt sind.
Nancy akzeptiert das nicht. Sie entwirft Platinen mit Blick darauf, dass sie versagen werden – denn das werden sie. Sie achtet darauf, wie sie montiert werden, wer sie nutzt und wo Ausfälle wahrscheinlich sind.
Und das Beste daran: Es macht ihr Spaß.
„Wenn jemand etwas auf eine Serviette zeichnet und ich daraus ein SolidWorks-Modell mache und es anschließend in 3D drucke – das macht richtig Spaß.“
Die Freude ist Teil der Arbeit. Und das sieht man ihren Ergebnissen an.
Die Lage im Leiterplattendesign
Seien wir ehrlich: Im PCB-Design herrscht an manchen Stellen Überfluss und an anderen Mangel. Wir haben leistungsfähige Werkzeuge, wenig Mentoring und zu viele Teams, die sich nicht trauen, bloße Ingenieursfassaden zu hinterfragen.
„Es gibt viele Kunden, die keine impedanzkontrollierte Leiterplatte mit zwei Lagen wollen, und man kann es nicht machen. Es gibt also verschiedene Dinge, die man von Anfang an offen ansprechen muss: Sie brauchen diese bestimmte Anzahl an Lagen. Oder wenn alles vollständig kontrolliert sein muss, brauchen Sie vielleicht Blind oder Buried Vias, was die Kosten erhöht. Solche Dinge müssen vor dem Beginn geklärt werden, statt zu sagen, wir kriegen das schon hin. Sonst landet man bei Rev 2 und 3 und 4, wirft dann alles weg und fängt von vorn an, nur um FCC, EMI oder andere Prüfungen zu bestehen.“ – Nancy Smith
Diese Handlungsfreiheit entsteht durch Klarheit. Durch die Art von Klarheit, die man erst gewinnt, wenn man erlebt hat, wie schief es geht, wenn niemand etwas sagt. Wenn Reviews nur noch abgenickt werden. Wenn „das beheben wir in der Firmware“ zum geflügelten Wort für systemische Fehlentwicklungen wird.
Hier zeigen Ingenieure wie Nancy und Sergiy Nesterenko ihre Stärke. Sergiy formulierte es in unserem Interview so:
„Wenn Ihr Prototyp die Validierung besteht, aber im Einsatz versagt, haben Sie kein Produkt gebaut, sondern ein Glücksspiel.“
Warum PCB-Design handwerkliches Können braucht
Leiterplatten sind überall. Sie betreiben die Telefone in unseren Taschen, die Server hinter dem Internet und die Satelliten über uns. Bei etwas so Grundlegendem wird der Entwurf einer guten Leiterplatte oft auf eine Checkliste reduziert: Abstände einhalten, DRC bestehen, zur Fertigung schicken, weiter geht es.
Doch gute Platinen entstehen nicht zufällig. Sie sind das Ergebnis von Sorgfalt und handwerklichem Können. Dieses Wort ist wichtig, denn Handwerk bedeutet mehr als Regelkonformität. Es bedeutet Können, Aufmerksamkeit und ein Verständnis dafür, wie jede Entscheidung das Ergebnis prägt.
Eine Leiterplatte ist nicht einfach ein grünes Rechteck mit Kupferbahnen. Sie ist das Nervensystem Ihres Produkts. Jede Designentscheidung hat Folgen. Ein schlecht durchdachtes Layout kann EMV-Probleme, thermische Schwierigkeiten oder Verzögerungen in der Fertigung verursachen. Die Kosten ihrer Behebung messen sich in Zeit, Geld und verlorenem Vertrauen.
Gute Platinen beginnen mit Verständnis. Nicht nur für den Schaltplan, sondern für den gesamten Kontext. Wie wird das Produkt montiert? Welche mechanischen Einschränkungen gibt es? Wo wird diese Platine eingesetzt, und wie könnte sie versagen? Allzu oft entstehen Designs isoliert im CAD-Werkzeug, als wäre die physische Welt ein nachträglicher Gedanke. Das ist keine Ingenieursarbeit. Das ist Raten.
Signalintegrität, Stromverteilung und Fertigbarkeit sind keine Extras. Sie bilden das Fundament einer Platine, die im wirklichen Leben funktioniert. Wer sie ignoriert, häuft Kompromisse an, die unter Belastung zusammenbrechen. Kontrollierte Impedanz ist keine unverbindliche Empfehlung. Wärmefallen ebenso wenig. Diese Details zählen beim Prototyp genauso wie beim Hochfahren der Produktion.
Auch Zusammenarbeit zählt. Die besten Designs entstehen im Gespräch zwischen Elektronik- und Mechanikteams, zwischen Design- und Testingenieuren und mit den Menschen, die das Produkt montieren. Eine Datei über den Zaun zu werfen und auf das Beste zu hoffen, führt unweigerlich zu Nacharbeit.
Die besten PCB-Designer sind nicht bloß Techniker. Sie sind Übersetzer zwischen Fachgebieten, die Reibungspunkte erkennen, bevor sie entstehen. Sie überlegen, wie jede Leiterbahn und jedes Bauteil nicht nur die Funktion, sondern auch Montage, Prüfung und langfristige Zuverlässigkeit beeinflussen.
Werkzeuge sind wichtig. Zertifizierungen ebenfalls. Am wichtigsten ist jedoch die Haltung: genug Sorgfalt aufzubringen, um es richtig zu machen. Eine Leiterplatte ist nicht einfach Kupfer auf Glasfaser. Sie ist das Skelett Ihres Produkts. Und wenn das Skelett versagt, trägt auch alles andere nicht mehr.
Zusammenarbeit ohne Ego
„Es gibt keine Hierarchie. Wir alle wollen einfach das bestmögliche Produkt bauen.“ – Nancy Smith
Nancys Team arbeitet wie eine Band, nicht wie eine Bürokratie. Sie nutzt Altium Designer 365 und Echtzeit-Chatwerkzeuge, um Mechanik, Software, Test und den Kunden einzubeziehen – in den Designprozess.
So sollte moderne Hardwareentwicklung aussehen: fachübergreifend, mit gemeinsamem Kontext, getragen von gegenseitigem Respekt statt von verzögerten Übergaben und isolierten Slack-Diskussionen.
Das ist nicht nur besser für das Produkt. Es ist auch besser für die Menschen.
In der Hardware verbringen wir zu viel Zeit damit, kulturelle Probleme durch Werkzeuge lösen zu wollen. Nancy zeigt uns etwas anderes: Wenn die Kultur stimmt, stehen die Werkzeuge nicht mehr im Weg.
Design nach Prinzipien, nicht nach Vorlieben
Nancy nutzt die üblichen Werkzeuge: SolidWorks, Altium, 3D-Druck und IPC-Zertifizierungen. Bei all dem blieb sie jedoch äußerst bescheiden, wenn es um ihre Leistungen ging.
Diese Prinzipien habe ich aus meinem Gespräch mit Nancy Smith mitgenommen:
● „Entwerfen Sie Dinge, die Menschen tatsächlich bauen können.“
● „Lernen Sie durch Machen, nicht durch Theoretisieren.“
● „Gehen Sie nah ans Produkt. Fassen Sie es an. Machen Sie es kaputt. Reparieren Sie es.“
● „Bleiben Sie neugierig. Bleiben Sie freundlich.“
● „Begeistern Sie sich für den Prozess, nicht nur für das Ergebnis.“
Das ist ein Leitstern in einem Meer übergewichteter Analysen und halbfertiger Dashboards. Gutes Design ist nicht nur ein Ergebnis, sondern eine Art zu sehen. Und Nancy sieht klarer als die meisten.
Am schwierigsten ist es, die eigene Haltung zu gestalten
Was mich an diesem Gespräch am meisten beeindruckt hat? Nancy sprach nie über „Erfolg“.
Wir reden endlos über technische Herausforderungen, als wären sie der eigentliche Gipfel. Das sind sie nicht. Die größte Herausforderung besteht darin, die Neugier zwischen Terminen, Budgets und dem Druck, es „einfach zum Laufen zu bringen“, lebendig zu halten.
Nancy erinnerte mich daran, dass der Unterschied zwischen Ausbrennen und herausragender Arbeit nicht im reinen Talent liegt. Er liegt in der Haltung. Wer in diesem Bereich lange bestehen will, darf vor allem eines nicht verlieren: den Funken, der einem die Arbeit wichtig macht.
Wenn Sie beim nächsten Design die Tastatur quer durch den Raum werfen möchten, halten Sie kurz inne. Suchen Sie in dem Problem nach etwas, das Sie neugierig macht. Die Platine wird sich widersetzen. Der Prozess wird Sie Demut lehren. Doch wenn Sie sich auch nur ein wenig Freude bewahren, beginnt die Arbeit zu klingen.
Sie erinnerte mich daran, dass ein guter Ingenieur nicht daran zu erkennen ist, die Antwort zu wissen. Sondern daran, die richtigen Fragen zu stellen, wenn die Antwort keinen Sinn ergibt.
Ihre besten Designs entstehen, wenn Sie den Aufbau aus erster Hand kennen.
Sprechen Sie frühzeitig an, was nicht stimmt. Ein wenig Widerspruch heute verhindert monatelange Nacharbeit.
Warten Sie nicht auf Erlaubnis, etwas Neues zu lernen.
Eine gute Ingenieurskultur beruht auf Vertrauen und Zusammenarbeit – nicht auf isolierter Brillanz.
Echte Freude an der Ingenieursarbeit ist möglich. Suchen Sie sie im Prozess.
Fragen Sie sich:
Wann haben Sie zuletzt das, was Sie entwerfen, angefasst? Wann saßen Sie zuletzt neben einem Testingenieur und haben wirklich zugehört? Wann waren Sie zuletzt stolz auf ein Design – nicht weil es das Review bestand, sondern weil es gut gemacht war?
Nancy will Dinge bauen, die funktionieren, ganz einfach. Vielleicht brauchen wir gerade davon mehr – umsichtige Entwickler.
Hardware Rich Development ist eine Reihe von Quilter.ai über Ingenieure, Designer und Vordenker, die Hardware voranbringen, indem sie näher an die praktische Arbeit heranrücken. Wenn Sie an diesem Gespräch teilnehmen oder jemanden dafür vorschlagen möchten, schreiben Sie uns.
Machen wir die Branche ein wenig aufmerksamer, ein wenig mutiger und sehr viel praxisnäher.
