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(如何製作一架3D列印無人機？
無人機產業正以驚人的速度發展與演進。隨著 生成式設計軟體、鏡頭與感測器技術、電池效能、微型晶片與處理器速度 的進步，以及嶄新的數據傳輸方式問世，無人載具 的應用模式不斷被重新定義。
本指南中所稱的「無人機」，泛指 無人水下載具（UUV）、無人航空載具（UAS）、以及 小型無人機系統（sUAS） 等各式無人載具。為了設計與製造這些複雜、先進的系統，業界正積極導入 3D 列印技術，以發揮其靈活度、彈性與成本效益。
在本指南中，Formlabs 攜手專業無人機及戰術教育機構 Building Momentum，將帶你深入了解 3D 列印如何應用於無人機製造，並手把手教學，帶領你打造一台進階、戰術等級的 3D 列印無人機。
前言
▲Skydio 是美國無人機產業的領導品牌，也是全球自主飛行技術的先驅。他們的無人航空載具（UAS）與全新 Dock 系列 產品，為能源、交通、公共安全、環境研究等多元產業帶來前所未有的應用可能。
無人機最初被設計為遙控飛彈載具與空中靶機，最早的雛形可追溯至二十世紀戰間期。隨著通訊技術與感測能力的演進，無人機的應用也從軍事拓展到更多元的領域。現今，無人機已被廣泛應用於軍事國防、農業勘查、科研數據蒐集、安全監控、休閒娛樂等全球各大產業。
目前全球有數百家無人機製造商，儘管部分大型企業出現整併趨勢，不同廠商依然各自專注於不同無人機產品。像 Skydio 這樣的美國加州製造商，主打強大的機載運算能力，能讓無人機自主飛行並自動追蹤目標，即使在複雜地形中也游刃有餘。
另一方面，全球最大無人機品牌 DJI（大疆），以量產、平價、即買即用的 FPV（第一人稱視角）消費型無人機著稱。還有如 Boeing、Lockheed Martin、COLSA、Anduril 等大型軍事承包商，專門為國防設計、打造少量高階戰術型無人機。
雖然大型廠商市占率持續擴大，但無人機的應用場景極為多元，市場也能容納上百家中小型製造商。這些新創與專業團隊（如 Nakai Robotics、Boresight、Nextech、Skydio 等）善用 3D 列印 帶來的敏捷性與創新能力，即使市場競爭激烈，也能搶佔一席之地。
3D 列印在無人機產業的應用
在競爭激烈的市場中，小型與大型廠商皆倚重現代製造技術，而 3D 列印 以其高速迭代和低成本特性，成為無人機開發的關鍵推手。
最近五年問世的 FDM、SLA、SLS 等技術與材料，例如 Nylon 12 Tough Powder、Silicone 40A Resin，讓團隊得以使用工業級材料，快速打樣並小批量生產最終用途零件。
傳統量產的消費型 FPV 機體雖成本低，但難以承載重載任務；專業與軍用領域則仰賴 3D 列印達成結構強度、複雜幾何與在地應變的需求。
從概念驗證、功能測試，到終端小量生產，3D 列印貫穿整個開發流程；在供應鏈受限或遠端部署時，亦可即時打印替換零件，確保任務不中斷。
3D 列印在無人機上的應用
無論應用產業或任務為何，無人機本質上都是高度複雜的組裝體，必須具備先進的通訊能力、精準的操控性，以及靈活且具載重能力的飛行設計——這絕非易事。
快速原型製作
3D 列印讓無人機原型開發變得即時又高效。你可以將想法直接列印出來，馬上進行測試，無須等待傳統模具製作，也不用在還沒百分之百確定設計時就承擔高額投入。透過 3D 列印，設計團隊能立即將原型升空驗證其效能。更棒的是，像 Fuse 系列這類 SLS 3D 列印機，搭配 Nylon 12 Tough Powder 等高性能材料，讓開發全程都能以相同材料反覆打樣、製作與測試，從設計到成品完全無縫接軌。
Skydio，全球自主飛行無人機的領導品牌，運用 Formlabs SLA 3D 列印機來打造無人機機架元件、電子設備外殼等各式原型。像 Form 4 這類機型具備高精度、公差一致性與高速列印優勢，讓設計團隊能在一天內多次測試、快速迭代設計，大幅縮短產品開發週期。
Teranova 是來自南韓仁川的無人機開發商，專注於城市空中交通（Urban Air Mobility），如都市物流配送等應用。Teranova 仰賴 Formlabs SLA 3D 列印機打造無人機原型，進行功能測試與反覆設計優化，協助團隊快速驗證創新方案，持續推動城市物流的未來發展。
PMR Robotics 運用 Fuse 1 SLS 3D 列印機，打造並測試大型固定翼監控無人機的功能性零組件原型。3D 列印讓他們能快速開發、驗證設計，提升產品研發效率與創新彈性。
最終產品製造
Building Momentum 所設計的 3D 列印無人機，便完整運用了 Formlabs Fuse 系列 SLS 生態系 與 Nylon 12 高韌性粉末，直接列印出機身結構、外殼、機翼支臂及固定支架等重要部件。
案例研究
Boresight 是澳洲的國防承包商， 過去利用 FDM 3D 列印機，大量生產數千台價格低廉、可快速製作的靶機，專供反無人機訓練時使用。 隨著經驗累積，Boresight 搬遷至 SLS 技術與 Fuse 系列，大幅提升了產品品質與量產能力。
Nextech 是來自南非的無人機製造商， 運用 Formlabs Fuse 系列 SLS 生態系統，3D 列印製作固定翼與四軸無人機的最終用途零組件， 有效提升生產效率與產品競爭力。
SoSub 運用 Formlabs SLA 3D 列印機，生產其水下遙控無人機的最終用途零組件。 其專利「squid-lock」機構在極端水下環境中仍能穩定運作，保障任務持續性。
ION Mobility 專注於設計與製造先進的無人機系統，應用涵蓋公共安全、國防、物流與工業領域。 他們的無人機部署於監控、緊急救援等多種任務，並搭載高畫質攝影機、熱影像裝置及安全加密通訊系統。
無人機設計與製造的 3D 列印技術比較
| 項目 | FDM | SLA | SLS |
|---|---|---|---|
| 適用應用 | 快速打樣、消耗品、尺寸驗證 | 模具製作、原型、密封件 | 小量生產、結構件、終端零件 |
| 優點 | 成本低、流程簡單、速度快 | 精度高、材質多元、成品細節佳 | 高強度、自支撐、批量效率高 |
| 缺點 | 各向異性、耐衝擊差 | 需後處理、耐衝擊有限 | 設備成本高、入門門檻較高 |
| 代表材料 | ABS、PLA | Tough Resin 系列、Silicone 40A | Nylon 12、Nylon 11 CF、TPU 90A |
FDM
FDM 3D 列印非常適合某些特定類型的無人機——例如用作訓練靶機。然而，要做最終用途高強度零件，FDM 通常會力不從心。
最佳材料
| 材料 | 特性 | 應用範例 |
|---|---|---|
| ABS | 抗衝擊、耐用性佳 | 外殼、夾具、機殼 |
光固化（SLA）
SLA 能做到高精度與各向同性，適合製作密封件、精細原型等。
最佳材料
| 材料 | 特性 | 應用範例 |
|---|---|---|
| 矽膠樹脂 | 柔軟、彈性 | 墊片、緩衝件 |
| 高韌性1500樹脂 V2 | 剛性與韌性兼具 | 卡扣、結構組件 |
| 灰色樹脂 | 高精度、穩定性佳 | 精確打樣 |
選擇性雷射燒結（SLS）
SLS 是最適合生產高強度結構件與小批量終端零件的技術。
最佳材料
| 材料 | 特性 | 應用範例 |
|---|---|---|
| 尼龍12高韌性粉末 | 高抗衝擊、耐用 | 機架、轉子臂、外殼 |
| 尼龍 11＋ 碳纖 粉末 | 高剛性、高強度 | 轉子臂 |
| TPU 90A Powder | 柔韌、吸震 | 減震墊片 |
| 尼龍 12 粉末 | 通用抗衝擊 | 機架、治具 |
3D 列印無人機的製造方式
選擇合適的無人機製造方式時，可以參考以下幾個關鍵因素。理想的製造方法，應該幫助你在以下面向取得最佳平衡：
重量與載重能力：無人機必須兼顧結構強度與輕量化。機體越輕，續航距離與飛行時間越長，但過度減重可能犧牲耐用性。採用 SLS 技術列印的尼龍與 TPU 材料，能兼具強度與輕量，避免體積笨重。
耐用性與結構完整性：無人機機架必須能承受飛行中的衝擊與長時間負載（如相機、電池等）。電源周圍的氣流設計也很重要，有助於保持電子元件與無線訊號裝置冷卻運作。SLS 3D 列印可打造複雜幾何結構，優化散熱氣流並維持結構強度。
環境耐受性（防水防塵）：無人機多在戶外嚴苛環境下運作，設計時需考慮電子元件防水、防腐蝕、耐極端低溫等需求。像 Cerakote 陶瓷塗層或化學拋光等 SLS 後處理方式，可以大幅提升 3D 列印無人機的防護與壽命。
成本與規模彈性：從原型到量產，不同產量對設計、材料與組裝方式都會產生影響。3D 列印適合少量打樣，也能無縫銜接小批量生產。
電磁干擾（EMI）遮蔽與無線通透性：需考慮哪些零件需具備 EMI 遮蔽，哪些需保持無線收發暢通，進而選擇合適的製造材料與技術。Nylon 11 CF Powder（碳纖增強尼龍粉末）是 EMI 遮蔽部件的理想選擇。
組裝便利性與現場維修能力：無人機本質上就是野外運作裝置，操作者必須能現場更換零件、取出記錄資訊、拆裝維修、依需求快速調整。3D 列印能大幅提升即時供應與維修彈性。
客製化能力：傳統 FPV 無人機多採用碳纖維板材，雖然強度高、重量輕，但製程限制了設計彈性與造型創新。若要以合理成本大規模客製無人機，3D 列印關鍵零件是唯一解方。
綜合以上因素，SLS 3D 列印無人機極具優勢。隨著高效列印技術的普及，越來越多中小型製造商也能參與無人機市場競爭。
設計流程建議
不要一次設計到底：先從基本飛行硬體出發，再逐步修正。
實際組裝與飛行測試：自然發現各階段需調整之處，如配置、線材、維修便利性等。
善用 3D 列印快速試作：持續迭代，打造最適任務需求的機架。
步驟分解組裝教學
步驟一：將馬達臂連接到底座
將馬達臂連接到底座，3D 列印機架可預留螺母凹槽，固定元件更快速。建議使用 Loctite 螺絲膠並先鎖微鬆以對齊後再鎖緊。
步驟二：將電子堆疊安裝到安裝板
模組化設計分離底座、安裝板與臂架，替換堆疊模組時僅需更換安裝板，保有高彈性與維修便利性。
步驟三：安裝 VTX（影像傳輸模組）
將黃銅螺帽套在 SMA 連接器上並鎖緊，將 VTX 放置於安裝板上，使用墊片確保定位後一次鎖緊螺絲。
自訂天線位置以避開 RF 干擾，但需留意排線長度以維持信號品質。
步驟四：安裝攝影機
將3D列印 TPU 90A Powder 攝影機支架放置於安裝板，用小螺絲固定，以減震彈性材質保護攝影機。
步驟五：安裝馬達
將馬達牢固地固定在機架上非常重要。再次將 Loctite 螺絲膠塗在螺絲頭部，並在螺絲與尼龍材質之間加墊華司（washer），以分散受力、避免壓損機架。螺絲先鎖到微鬆，等四顆都裝上且對齊後再一起鎖緊。
步驟六：線材整理
良好的線材管理習慣能讓你的組裝更順利。建議使用束線帶、電工膠帶，或直接利用機架上的線槽，將馬達線固定在無人機臂上，並拉緊避免線材鬆垂，以減少槳葉捲入風險。
步驟七：安裝電子速度控制器（ESC）
將 ESC 安裝於機體上，主電源焊盤朝向無人機前方。焊接前塗抹助焊劑，使用 380°C 平口烙鐵頭，先在焊盤加錫，再貼合預錫線材。注意：先對焊盤加熱，再補錫。
連接 ESC 與飛控排線，確認腳位對應無誤後插入端口。
步驟八：安裝 GPS
將 GPS 模組安裝進 TPU 支架，並連接排線。若有多餘粉末，可用小工具清理乾淨。
將 RC 接收器天線 UFL 連接端從 TPU 支架下方預留孔穿出，避免彎折或損壞。
建議扭轉排線以減少 EMI，並從機架下方穿過至 RC 接收器安裝區。
步驟九：電源安裝
採用機架上安裝的 XT60 接頭，便於快速連接與斷開。將 12 AWG 紅黑電源線剝線並預先上錫，套上熱縮管，焊接至 XT60 接頭（平面側為正極）。
使用 M3 螺絲將接頭固定於機架，並將電線導至 ESC 焊盤，確保牢固連接。
步驟十：安裝飛行控制器（Flight Controller）
將飛控安裝於 ESC 上方，使用 ESC 排線連接飛控以接收馬達指令。根據飛控與 VTX 說明，製作並插入對應排線。
將飛控倒置置於安裝螺絲上，為連接 GPS 與無線接收器預作焊盤預錫。參照原廠腳位圖確保線路正確。
步驟十一：法規配件安裝（Remote ID 模組）
根據 FAA 規定，超重無人機需安裝可廣播身份資訊的 Remote ID。將模組正負電線分別焊接到飛控板上的 5V 與 GND 腳位。
步驟十二：安裝機殼上蓋
將 SLS 3D 列印上蓋安裝到機架，預留通風與線槽開孔。請將 Remote ID 電源線穿過預留槽。
步驟十三：最後調整（天線、電池、槳葉）
- 安裝天線：確認 VTX、RC、遙測等天線正確連接並固定。
- 安裝電池：用魔鬼氈帶固定電池組，將平衡線整理並避免被槳葉捲入。
- 安裝槳葉：將槳葉裝上馬達軸，使用尼龍鎖緊螺帽及板手鎖緊。
步驟十四：起飛！
起飛前規範提醒
- 娛樂用途需通過 TRUST 並攜帶證明。
- 商業飛行需持有 Part 107 執照。
- 起飛前建議使用 FAA 認可 App 查詢空域狀態。
- 定期查詢法規與空域條件以保持合規。
結語：用 SLS 3D 列印打造未來無人機
過去十年，無人機產業爆炸性成長。市場需求和資金湧入催生數百家新創與多元商業模式，而 3D 列印正是這場革命的關鍵推手。Formlabs Fuse 系列親民高效的 3D 列印機，讓獨立製造變得可行，尤其是對追求創新速度的無人機產業而言。
以最終用途材料快速迭代、低成本打樣，給設計師帶來決勝先機；以合理價格量產，讓製造商搶先市場，精準滿足客戶需求。