160px|mini|Logo für „Open Source Hardware“ der Open Source Hardware Association (OSHWA) mini|Der RepRap-Allzweck-3D-Drucker mit der Fähigkeit, Kopien seiner eigenen Strukturteile anzufertigen („selbstreplizierend“) mini|Der Arduino Diecimila, offene Physical-Computing-Plattform Open-Source-Hardware (OSH, auch Open Hardware, OH) oder Freie Hardware () ist eine Hardware, die nach freien Bauplänen hergestellt wird. Die Bewegung und Idee steht der Freie-Software-, Open-Source- und DIY-Bewegung nahe bzw. geht auf diese zurück.
Konzept und Wirkungsfeld Grundlagen mini|Technischer Zeichnungssatz einer offen dokumentierten Solarthermieanlage Open Hardware beschreibt „Hardware, deren Baupläne öffentlich zugänglich gemacht wurden, so dass alle sie studieren, verändern, weiterverbreiten und darauf basierende Hardware herstellen und verkaufen können.“ Dies soll auch für die Quelldateien der Hardware gelten, die in einem leicht zu verändernden Format mit veröffentlicht werden. Wünschenswert ist dabei, dass Open Hardware auf leicht erhältliche Komponenten und Werkstoffe sowie etablierte Fertigungsverfahren zurückgreift, oder gar solche, die bereits ebenfalls unter freien Lizenzen zur Verfügung stehen.
Das Open-o-meter beschreibt acht (bzw. zehn) Kriterien auf Produkt- und Prozessebene, die zur Deklaration als Open-Source-Hardware erfüllt sein sollen und „Openwashing“, bspw. in Form von lediglich offen spezifizierter aber nicht frei verwendbarer Hardware, vorbeugen. Sind ein bis sieben davon erfüllt, gilt das Produkt als teil-offen. Bei Erfüllung keines Kriteriums ist das Produkt vollständig proprietär. Die Kriterien lauten:
Verwendung einer Open-Source-kompatiblen Lizenz einschließlich der Freigabe kommerzieller Nutzung Veröffentlichung aller Design-Dateien Veröffentlichung einer Stückliste Veröffentlichung einer Montageanleitung Veröffentlichung aller Dateien im (bearbeitbaren) Originalformat Verwendung eines Versionierungssystems Veröffentlichung eines Beitragsleitfadens, der Wege zur kollaborativen Weiterentwicklung erörtert Verwendung eines Issue-Management-Systems
Besonderheiten im methodischen Entwicklungsprozess Im Unterschied zu herkömmlichen Produktentwicklungsprozessen des Maschinenbaus und der Mechatronik finden im Idealfall bereits alle Phasen der Produktentwicklung offen dokumentiert statt, was den Rückgriff auf Plattformen der nicht-linearen Software-Entwicklung empfehlenswert macht, die Forks und Traceability für die parallele Weiterentwicklung durch unterschiedliche Stakeholder und dennoch deren spätere Zusammenführung sowie die Reproduzierbarkeit (Replikation) von Erzeugnissen (Produkte, Versuchsergebnisse) ermöglichen.
Mancherorts wird beim Prototypisieren von Open Hardware in fünf Entwicklungsphasen unterschieden, wobei iterative Prozess nach abgeschlossener Dokumentation durch die Entwickler oder andere fortwährend wiederholt wird:
Aufstellen der Spezifikation (Anforderungen) Design bzw. Konstruktion Realisierung durch Fertigung Evaluation der Funktionalität des Prototypen Technische Dokumentation
Im wissenschaftlichen Bereich wird für die Veröffentlichung von Open-Hardware-Artefakten als FAIR-Data (auffindbar, dauerhaft zugänglich, interoperabel, wiederverwendbar) im Sinne gängiger Open-Science- und -Access-Standards plädiert.
Wirtschaftlichkeit und Rahmenbedingungen Open-Source-Hardware weist starke Überschneidungen zum Wertschöpfungsparadigma der Commons-based peer production auf. Neben den oben genannten Beiträgen zu Nachvollziehbarkeit, Verbraucherschutz und Kreislaufwirtschaft deuten verschiedene Untersuchungen auf deutliche Kostenersparnis durch Open-Source-Hardware hin. In den Bereichen der Microcontroller-Entwicklerboards und der additiven Fertigung habe die durchschnittliche Kostenersparnis durch offene Hardware gegenüber proprietären Lösungen bei 94 Prozent gelegen. Auch wenn für Hobbybastelnde und bisher niedrig-digitalisierte Unternehmen mitunter „hohe[n] Anforderungen an die Dokumentation“ bestehen, attestiert eine Studie der EU-Kommission ein Kosten-Nutzen-Verhältnis von über 1 zu 4. Die fallspezifische Studie eines Open-Source-MRT-Gerätes bezifferte die langfristige Ersparnis inklusive Maintenance durch Open Hardware für das Gesundheitssystem auf 1,8 bis 222 Millionen US-Dollar pro Jahr. Dabei kann Forschenden, die Open Hardware im Rahmen ihrer Open-Science-Bestrebungen schaffen, der Schritt von Prototyp zur Fertigung schwer fallen. Sie können von Kooperationen mit etablierten Unternehmen oder offenen Werkstätten profitieren. Chancen werden auch im Potential von Open-Source-Hardware für generatives Design mittels „künstlicher Intelligenz“ gesehen.
Es existieren verschiedene Geschäftsmodelle, um offene technische Dokumentationen wirtschaftlich zu machen (vgl. auch Open-Source-Software-Geschäftsmodelle). Gängig wird zwischen entwicklungszentrierten (Arduino), fertigungszentrierten (Sparkfun, Adafruit Industries) und dienstleistungszentrierten Modellen unterschieden. Unterstützende Erwerbsquellen können durch implementierende und fallspezifische Beratungsleistungen und Standardisierung erschlossen werden. Das REMODEL-Toolkit enthält Designsprints zur unternehmens- und produktspezifischen Anpassung von Geschäftsmodellen. Aus Perspektive des Marketings scheinen insbesondere Community-Building, Crowdsourcing, Ko-Kreation, Authentizität und aufrichtige Kommunikation von Produkteigenschaften und -unzulänglichkeiten entscheidende Prinzipien darzustellen. Deren Professionalisierung kann zudem zur gezielten Weiterentwicklung der Produkte beitragen. Daneben existieren qualitative Metriken zur Abschätzung der industriellen Adaption von Open Hardware. Außerdem gibt es Überlegungen zur Gewinnverteilung in Communities und bei Fremdfinanzierung. +Bewertungsskalen zur Verifizierung des Reifegrades industriell anwendbarer Open-Hardware-ProdukteStufeOffenheitNachbaubarkeitProduzierbarkeitZulassung0 – –Unzureichend für Reproduktion bei Losgröße 1Keine Angaben1Nicht offenNicht nachbaubarEindeutige StücklisteKeine Zulassung beabsichtigt2Offen deklariert, keine DokumentationUnvollständige/ungenaue DokumentationVerfügbarkeit von Code sowie aller 2D- und 3D-TeileBisher keine Bewerbung um Zulassung3Repositorium mit TeildokumentationSoftware und Hardware dokumentiert, unvollständige BauanleitungVerfügbarkeit aller elektrischen und pneumatischen Schaltpläne und PCB-LayoutsBewerbung um Zulassung4Lizenzstrategie mit regelmäßigen UpdatesVollständige technische DokumentationVollständige Bau- bzw. FertigungsanleitungenErste Zulassung abgelehnt5Vollständig offen (Dokumentation, Community, eindeutige Lizenz)Vollständige Reproduktion durch Dritte erfolgtAngaben zu Lieferkettensicherheit und QualitätssicherungZertifizierung/Zulassung erfolgt Joshua M. Pearce merkte 2022 an, dass die strategische Förderung von Open Hardware durch Ersatz von Lieferketten, Technologiesouveränität und Weiteres einen Beitrag zur nationalen Sicherheit leisten könne. Ähnliches legte 2018 eine Studie des KIT-ITAS nahe. Allerdings ist es aufgrund der physischen Eigenschaften von Hardware schwieriger als bei Open-Source Software, nachhaltige Geschäftsmodelle zu etablieren, was für eine intensivere Förderung von OSH spricht, sei es durch öffentliche Finanzierung oder durch Crowdsourcing auf Plattformen wie Indiegogo, oder Kickstarter. Zudem wird vermutet, dass Open Hardware zur Beschleunigung der Technologieentwicklung und Kompetenzaufwuchs im Globalen Süden beitragen kann, indem dortigen Sachkundigen Zugang zu technologischen Grundlagen bietet, sowie eigene Entwicklungstätigkeit und Geschäftsaktivität ermöglicht. In den Ingenieur- und Naturwissenschaften eignet sich Open Hardware als neues Paradigma für Wertschöpfung und Technologietransfer, das „gerade auch Studierende und junge Wissenschaftler“ in den Prozess zum allseitigen Vorteil einbinde. Außerdem besteht die Möglichkeit der Gründung hochschulischer oder studentischer Unternehmen, die Open-Source-Hardware als lehrpraktische Übung entwickeln und vertreiben.
Rechtliche Grundlagen mini|Platine mit Open-Source-Hardware-Kennzeichnung Da Hardware häufig, anders als Software, nicht dem Copyright unterliegt, sind Open-Source-Hardware-Lizenzen mehr auf das Patentrecht als Wirkmechanismus fokussiert, anders als FOSS-Lizenzen, die auf dem Copyright fußen.
Freie Hardware kann je nach Projekt unterschiedlich weit freigegeben werden. Viele Hersteller geben oft nur Teile ihrer Implementierungen für eigene Projekte der Benutzer weiter. Beispielsweise wurde nur die Firmware des WLAN-Routers WRT54GL von Linksys (gezwungenermaßen) unter GPL gestellt; vom Roboterstaubsauger Roomba wurde nur die Programmierschnittstelle veröffentlicht.
Zudem können voneinander unabhängige Teile eines Projekts anderen Lizenzen unterstehen. Dies bedeutet, dass etwa Schnittstellen, Software und Hardware unterschiedliche Lizenzen haben können.
Open-Hardware-Lizenzen Eine geeignete Lizenzierung wird als unabdingbar für den Erfolg und positiven Einfluss von Open Hardware erachtet. Bekannte und in Verwendung befindliche Open-Source-Hardware-Lizenzen sind:
Die „TAPR Open Hardware License“: geschrieben von Anwalt John Ackermann und von OSS-Größen Bruce Perens und Eric S. Raymond, abgesegnet nach Diskussionen mit Hunderten aus der Community, auf technocrat.net „Balloon Open Hardware License“: geschrieben und verwendet vom „Balloon Project“ obwohl ursprüngliche eine eigene Lizenz, verwendet OpenCores nun die LGPL Hardware Design Public License: geschrieben von Graham Seaman, Administrator von Opencollector.org CERNs CERN Open Hardware License (CERN OHL) ursprünglich für die Verwendung mit dem Open Hardware Repository Solderpad License, eine Variante der Apache License version 2.0, erweitert von Anwalt Andrew Katz um passender für Hardware zu sein. Chumby-SDK- und HDK-Lizenz. BSD-Lizenz, MIT-Lizenz, und andere permissive FOSS-Lizenzen.
Die Open Source Hardware Association empfiehlt sieben Lizenzen, die zur Open-source Hardware Definition kompatibel sind.Definition on oshwa.org Von den allgemeinen Copyleft-Lizenzen die GNU General Public License (GPL) und Creative Commons Attribution-ShareAlike, von den Hardware-spezifischen Copyleft-Lizenzen die CERN Open Hardware License (CERN OHL) und TAPR Open Hardware License (TAPR OHL) und von den allgemeinen freizügigen Lizenzen die Free-BSD-Lizenz, die MIT-Lizenz und die Creative-Commons-Attribution-Lizenz.FAQ oshwa.org; “What license should I use? In general, there are two broad classes of open-source licenses: copyleft and permissive. Copyleft licenses (also referred to as “share-alike” or “viral”) are those which require derivative works to be released under the same license as the original; common copyleft licenses include the GNU General Public License (GPL) and the Creative Commons Attribution-ShareAlike license. Other copyleft licenses have been specifically designed for hardware; they include the CERN Open Hardware License (OHL) and the TAPR Open Hardware License (OHL). Permissive licenses are those which allow for proprietary (closed) derivatives; they include the FreeBSD license, the MIT license, and the Creative Commons Attribution license. Licenses that prevent commercial use are not compatible with open-source; see this question for more.” Openhardware.org empfahl 2012 die TAPR Open Hardware License, die Creative Commons BY-SA 3.0 und die GPL-3.0-Lizenz. Open Hardware Wiki
Richard Stallman (GNU und FSF) empfiehlt für freie Hardware verschiedene Lizenzen für verschiedene Anwendungsfälle. Für allgemeine Baupläne die GNU GPL v3 (oder später), die Apache-Lizenz v2.0 und die CC-0 (eine Public-Domain-ähnliche Lizenz). Für funktionale 3D-Baupläne die GNU GPL v3 (oder später), die Apache-Lizenz v2.0 und die Lizenzen CC-BY-SA, CC-BY oder CC-0. Für dekorative Designs die GNU GPL v3 (oder später), die Apache-Lizenz v2.0, die CC-0 oder jede andere Creative-Commons-Lizenz (auch die proprietären).