四轴飞行器无人机透过引擎向下推动空气产生“升力”，从而飞离地面。四轴飞行器的两个引擎顺时针旋转，另外两个引擎逆时针旋转。这些相反的力使四轴飞行器保持平衡；想象一下，一架直升机用主螺旋桨产生升力——它必须依靠尾部的小旋翼来保持平衡才能保持水平；它通过调节两个不同的“升力”来保持空中平衡。
无人机框架尺寸、形状和材质
ION Mobility的这款无人机的主要技术组件（容纳电池、GPS 和 VTX 的中心部分）以及环绕现成马达和螺旋桨的薄部件，都采用了 SLS 3D 打印技术。借助 3D 打印技术，ION 团队能够优化这款无人机的稳定性和耐用性——框架可以在发生碰撞或粗暴着陆时保护螺旋桨。
你的DIY无人机框架至关重要——框架占据了无人机体积的绝大部分，需要耐用、轻巧且坚固。无人机框架的作用是作为电子设备的底座，以及电机臂的中心连接点。无人机的尺寸是透过螺旋桨叶片之间的距离来衡量的，因此「550无人机」指的是螺旋桨叶片之间的距离为550毫米。大多数FPV无人机，例如最受欢迎的大疆型号，直径约为200至300毫米，这使得它们速度快且灵活。然而，这些无人机框架在灵活性方面的优势，往往会在飞行时间上有所损失——它们的小巧框架无法携带大容量电池，导致飞行时间通常不足一小时。
大多数量产无人机的机架都是用注塑塑料（例如 ABS）制成的。对于 DIY 无人机，您可以购买机架和旋翼臂的 ABS 组件，也可以购买易于加工和组装的碳纤维机架。或者，您可以使用 3D 打印技术设计一个独特的机架，专门用于您的应用，将马达、线路、电池和导航组件组装在一起，而这些组件通常无法组合在一起。总而言之，DIY 无人机完全由您自己决定，而 3D 打印技术则将这一过程提升到了一个新的高度，打破了预设 DIY 无人机「套件」的限制。
SLA 3D 打印机可以使用 Formlabs 的Tough 1500 V2 树脂等材料来制作无人机框架，这种材料可以承受与注塑聚丙烯相同的冲击力。或者，可以使用 SLS粉末（例如Nylon 12 Tough Powder），这种粉末无需支撑即可构建，从而能够优化有机几何形状，以实现出色的强度重量比。
3D 打印材料已经取得了长足的进步，能够承受反复的压力和冲击，同时仍保持功能性。 Formlabs 的 SLA 树脂（例如 Tough 1500 V2 树脂）和 SLS 粉末（例如 Nylon 12 Tough Powder）经过精心设计，具有出色的功能强度和抗冲击性，非常适合无人机应用。
确定你的DIY无人机设计参数
这款农业测绘无人机采用固定翼设计，飞行速度快、飞行距离远，无需优先考虑机动性或悬停能力。 （图片由Nextech提供）
在选择组件之前，设计和制造您自己的客制化无人机的第一步是通过回答以下问题来设定一些初始参数：
应用：如何针对预期应用优化设计？
所有无人机都需要平衡结构完整性和重量，以便它们能够支撑其有效载荷，而不会过快耗尽电源。
配送无人机需要体型较大，并配备强大的电源来运载重物。竞速无人机需要重量轻且机动性强，而监控无人机则需要优化设计，以搭载高质量的摄影系统。
成本：我应该在零件上花多少钱？
根据预算混合搭配现成的组件。这就是使用 3D 打印技术制作无人机框架和机臂的妙处——你可以用各种价格更低的组件来建造你的框架，而这些组件原本无法组装到标准框架上。
为你的无人机选择一种制造方法
对于水下无人机（UUV）来说，3D打印或许是个不错的选择，尽管FDM 3D打印零件（例如左侧的机舱）并非防水。 SLA（中间舱体）和SLS（右侧舱体）已经在水下高压环境下进行了测试，以确保精密电子设备的安全。
您可以选择完全现成的无人机组件、默认的无人机套件或完全原始的设计（以及如何制作这些零件）。大多数无人机套件都附带组装说明，因此本指南将重点介绍如何组装完全原始设计的DIY无人机，并使用3D打印技术制作非电气零件。然而，对于无人机套件和现成的无人机，3D打印可以提供一种良好的替换零件制造方法，或用于增强、固定或改装预制无人机的零件。
01 DIY无人机的3D打印
虽然大多数无人机爱好者可能熟悉熔融堆积成型 (FDM)技术，该技术利用喷嘴像热熔胶枪一样一次挤出一层耗材，但这种 3D 打印技术并不适用于功能性无人机。 FDM 3D 打印零件的材料特性各向异性，这表示在受到冲击或承重应变时，零件可能会沿着层线剥落。虽然价格实惠、速度快的 FDM 3D 打印仍然适用于无人机零件的原型设计，但最终用途的无人机制造应该依赖更实用的 3D 打印技术。
SLA 3D 打印机既可以制作无人机零件原型，也可以生产最终用途的高质量组件。 SLA 3D 打印无人机零件的材料特性是各向同性的，因此冲击和承重不会像 FDM 3D 打印零件那样导致沿层线的分层效应。此外，SLA 3D 打印提供多种材料，可根据具体应用选择，以最符合工作需求。例如，水下无人机 (UUV) 需要为其电子设备提供防水外壳。 SLA 3D 打印 UUV 组件是理想的选择，尤其是在使用柔性材料（例如 Formlabs 的硅胶 40A 树脂）制作垫圈和密封件时。
像 Tough 1500 Resin V2 这样的耐冲击材料是打印薄壁外壳、支架和盖子的理想选择。 SLA 零件的光滑表面还能提升零件的专业外观，提升无人机的整体美感。 Form 4 和 Form 4L 等高速 SLA 3D 打印机每天可以多次打印原型，在无人机设计的迭代阶段非常有用。
SLS 3D 打印为无人机设计提供了许多独特优势。粉末床熔融技术在打印过程中为零件提供支撑，确保无支撑痕迹，并可实现复杂、有机的几何形状，从而有助于优化轻量化强度，且不增加体积。市面上有售的 SLS 粉末，例如 Formlabs Nylon 12 Tough Powder，非常耐用，且已在工业承重应用中得到验证。对于 3D 打印的 DIY 无人机，向服务机构订购 SLS 零件是获得功能齐全、耐用且坚固的无人机框架的最佳方式，并且成本最低。如果您正在为您的企业设计和制造一到五架无人机（即无人机服务），那么外包 3D 打印是最经济实惠的选择，而且 SLS 无人机组件兼具最佳的几何自由度和功能强度。
对于那些希望开始生产大量 3D 打印无人机的人来说，使用 Fuse 1+ 30W SLS 3D 打印机将 SLS 引入公司内部可以降低前期成本，同时实现生产工作流程。
02 使用 3D 打印工具制作 DIY 无人机
这款竞速无人机的框架由碳纤维片切割而成的独立零件组成。它极其轻巧，能够承受冲击，但很难根据独特的技术堆栈或有效载荷进行客制化。
许多以消费者为中心的无人机都使用碳纤维机身框架，因为它们重量极轻且强度高。这些碳纤维部件通常是从大量生产的碳纤维片上切割下来的。虽然这些框架对于家用DIY无人机套件来说是一个不错的解决方案，但它们是根据特定的技术堆栈定制的，并非真正可自定义。
然而，即使 3D 打印零件不用于框架本身，3D 打印也可以提供一种经济实惠的方式来制造 DIY 无人机。 3D 打印快速模具是一种在内部制造客制化碳纤维零件的简单方法。
用于生产碳纤维部件的模具可以采用多种技术制作，但立体光刻 (SLA) 树脂 3D 打印机凭借其光滑的表面和丰富的材料库，成为内部模具生产的常见选择。 SLA 零件几乎没有层线或孔隙，因此碳纤维片材可以牢固地压入模具中，而无需担心产生纹理表面。
另一种利用 3D 打印技术 DIY 无人机组件的方式是制作通常大量生产的螺旋桨。螺旋桨的设计高度依赖空气和水流运动的物理原理——设计上的微小变化可能会对作用于无人机的「升力」大小和方向产生巨大的影响。现成的射出成型螺旋桨尺寸最一致，强度也最高，但您也可以 3D 打印自己的螺旋桨。在设计之前，请充分利用 CAD 软件专家提供的众多教程，例如 Fusion 360 教程。
使用 SLS 设计 DIY 无人机
举例来说，让我们逐步完成组装过程，设计并建造一个符合FAA和NDAA规定的DIY第一人称视角（FPV）无人机。
1. 标识参数：
可超过250克；
有远程 ID；
有GPS；
拥有摄像头和视频传输技术；
使用标准小型无人机系统（SUAS）电池：HRB 2pcs 6S Lipo 电池 XT60；
四轴飞行器发动机类型。
2. 选择现成的组件：完整的物料清单请参阅附录。
3. 选择您的无人机设计：固定翼、带间隔臂的四旋翼直升机、带管道螺旋桨框架的直升机式。
针对格子等轻量级功能进行优化；
通过生成编程编程，找到重量和强度的最佳组合，消除不必要的体积。
4. 选择 3D 打印流程：
对于这款无人机，我们需要一种坚固的材料，能够承受锂聚合物电池的重量，但又不能太大或太笨重。 我们还需要无人机框架能够承受一定的冲击力，并能抵抗紫外线照射；
优化强度和重量，同时又能兼容于我们特制的现成组件的最佳方法是使用 SLS 3D 打印技术来打造 DIY 无人机。 使用 Formlabs 的 Fuse 1+ 30W，我们可以将所有无人机部件打包在一个打印腔中，无需支撑即可轻松打印，并在不到 24 小时内交付一台完全打印的无人机，且几乎无需任何后处理。
5. 选择 3D 打印材料：
为了最大限度地提高无人机框架的强度和耐用性，我们将选择 Formlabs Nylon 12 Tough Powder 作为机臂、组件板和盖子的材料，并选择 TPU 90A Powder 作为小垫片、相机支架和 GPS 支架的材料；
尼龙 12 Tough Powder 零件延展性极佳，尺寸精度极高。 这种材料的列印刷新率仅为20%，而且极具成本效益；
TPU 90A 粉末非常适合用于需要吸收冲击力并保护相机和 GPS 模块等精密仪器的支架。 在这个无人机框架中，我们将切割 GPS 支架以便穿过电线，这可以用 TPU 90A 粉末来实现，但其他 SLS 粉末则不行。
6. 打印和后期制作 ：
去除未烧结的粉末。 这可以在 SLS 组件的 Fuse Sift 中完成；
对于喷砂，请勿对TPU 90A粉末部件（支架和垫片）进行喷砂，垫片非常小，很容易被多余的粉末弄丢。 您可以建立一个部件笼以便轻松找到它们，或将它们打印成网格的一部分，稍后可以将其剪掉；
按照打印和后期处理的说明进行作业；
对于我们的 SLS 3D 打印无人机，您需要在一台打印机上使用尼龙 12 韧性粉末进行打印，在另一台打印机上使用 TPU 90A 粉末进行打印。
7. 组装你的 3D 打印 DIY 无人机：
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