โดรนสำเร็จรูปจากผู้ผลิตรายใหญ่ เช่น Skydio หรือ DJI มีราคาย่อมเยาและสามารถหาซื้อได้ง่าย แต่สิ่งที่คุณสั่งซื้อคือสิ่งที่คุณจะได้รับ ซึ่งอาจทำให้การปรับแต่งโดรนให้เหมาะกับการใช้งานเฉพาะของคุณเป็นเรื่องยาก

แม้แต่ชุดคิทโดรนที่ผลิตสำเร็จรูปแล้ว ก็ยังสามารถจำกัดความสามารถของคุณในการตัดสินใจด้านการออกแบบ ไม่ว่าจะเป็นการปรับให้เหมาะสมด้านความเร็ว หรือการใช้ประโยชน์จากวัสดุที่คุณอาจมีอยู่แล้วเพื่อช่วยประหยัดต้นทุน การสร้างโดรน DIY ด้วยตัวคุณเองสามารถทำให้การปรับแต่งโดรนเป็นเรื่องง่าย เพื่อให้เหมาะกับการใช้งานเฉพาะของคุณ ในคู่มือนี้ เราจะอธิบายขั้นตอนการสร้างโดรนแบบทีละขั้นตอน จัดเตรียมรายการวัสดุ (Bill of Materials) ที่เข้าถึงได้ง่ายและสามารถปรับแต่งได้ และกล่าวถึงข้อดีของวิธีการผลิต วัสดุ และ ชิ้นส่วนประเภทต่าง ๆ

ทำความเข้าใจฟิสิกส์ของโดรน

อย่างแรกเหตุใดจึงเป็นโดรนแบบควอดคอปเตอร์? โดรนควอดคอปเตอร์ถูกนำไปใช้ในการแข่งโดรน การเฝ้าระวัง การวิจัย การติดตามไซต์ก่อสร้าง และการใช้งานอื่น ๆ อีกมากมาย จุดแข็งหลักของโดรนประเภทนี้คือความคล่องตัวและความสามารถในการลอยตัวอยู่กับที่ ซึ่งทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานเฝ้าระวัง เช่น การเฝ้าติดตามพื้นที่เกิดเหตุอาชญากรรมหรือการทำแผนที่ทางการเกษตร ในทางตรงกันข้าม โดรนที่มีลักษณะคล้ายเครื่องบิน ซึ่งเรียกว่า “โดรนปีกตรึง” (fixed-wing drones) และถูกใช้งานในอุตสาหกรรมด้านการป้องกันประเทศ จะถูกออกแบบมาเพื่อการบินเป็นระยะเวลานานและการบรรทุกน้ำหนักมาก

แม้ว่าคุณจะสามารถสร้างโดรนปีกตรึงแบบ DIY ได้อย่างแน่นอน แต่กระบวนการขึ้นและลงจอดจะมีความซับซ้อนมากกว่า และหากนี่เป็นการสร้างและออกแบบครั้งแรกของคุณ การออกแบบแบบควอดคอปเตอร์จะตรงไปตรงมามากกว่า

โดรนควอดคอปเตอร์ยกตัวขึ้นจากพื้นโดยมอเตอร์ของมันผลักอากาศลงด้านล่าง ทำให้เกิด “แรงยก” (lift) มอเตอร์สองตัวของควอดคอปเตอร์จะหมุนตามเข็มนาฬิกา และอีกสองตัวจะหมุนทวนเข็มนาฬิกา แรงที่ต้านกันเหล่านี้ช่วยรักษาสมดุลของควอดคอปเตอร์ ลองนึกถึงเฮลิคอปเตอร์ที่สร้างแรงยกด้วยใบพัดหลัก ซึ่งต้องมีใบพัดขนาดเล็กที่ส่วนหางเพื่อรักษาสมดุลให้อยู่ในระดับเดียวกัน โดยมันจะทรงตัวอยู่ในอากาศได้ด้วยการปรับแรงของ “แรงยก” สองทิศทางที่แตกต่างกัน

ขนาด รูปร่าง และวัสดุของเฟรมโดรน

โดรนรุ่นนี้ของ ION Mobility มีชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี SLS 3D printing เป็นส่วนสำคัญของโครงสร้างหลัก ส่วนกึ่งกลางที่บรรจุแบตเตอรี่ GPS และ VTX รวมถึงชิ้นส่วนบางที่ล้อมรอบมอเตอร์และใบพัดที่เป็นอุปกรณ์สำเร็จรูป ด้วยการพิมพ์ 3 มิติ ทีมงาน ION สามารถปรับโดรนรุ่นนี้ให้เหมาะสมทั้งในด้านเสถียรภาพและความทนทาน โดยเฟรมจะช่วยปกป้องใบพัดในกรณีที่เกิดการชนหรือการลงจอดอย่างรุนแรง

เฟรมของโดรน DIY ของคุณมีความสำคัญอย่างมาก เฟรมเป็นส่วนที่กำหนดขนาดของโดรนเป็นส่วนใหญ่ และจำเป็นต้องมีความทนทาน น้ำหนักเบา และแข็งแรง หน้าที่ของเฟรมโดรนคือทำหน้าที่เป็นฐานสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และเป็นจุดเชื่อมต่อศูนย์กลางสำหรับแขนมอเตอร์ ระยะจากปลายใบพัดหนึ่งไปยังอีกปลายหนึ่งคือวิธีการวัดขนาดของโดรน ดังนั้น “โดรนขนาด 550” จึงหมายถึงระยะ 550 มิลลิเมตรจากปลายใบพัดด้านหนึ่งไปยังอีกด้านหนึ่ง โดรน FPV ส่วนใหญ่ เช่น รุ่นยอดนิยมของ DJI จะมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 200 ถึง 300 มิลลิเมตร ซึ่งทำให้มีความเร็วและความคล่องตัวสูง อย่างไรก็ตาม สิ่งที่เฟรมโดรนเหล่านี้ได้มาในด้านความคล่องตัว มักต้องแลกมากับระยะเวลาการบิน เฟรมขนาดเล็กไม่สามารถบรรทุกแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ได้ ทำให้โดยทั่วไปมีเวลาบินน้อยกว่าหนึ่งชั่วโมง

เฟรมโดรนที่ผลิตจำนวนมากส่วนใหญ่มักทำจาก พลาสติกที่ฉีดขึ้นรูป เช่น ABS สำหรับโดรน DIY ของคุณ คุณสามารถเลือกซื้อชิ้นส่วน ABS สำหรับเฟรมและแขนโรเตอร์ หรือเลือกซื้อเฟรมคาร์บอนไฟเบอร์ ซึ่งง่ายต่อการตัดเฉือนและการประกอบ หรือคุณอาจใช้การพิมพ์ 3 มิติเพื่อออกแบบเฟรมที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ซึ่งสามารถสร้างขึ้นมาโดยเฉพาะสำหรับการใช้งานของคุณ โดยรวมมอเตอร์ สายไฟ แบตเตอรี่ และชิ้นส่วนระบบนำทางที่โดยปกติแล้วจะไม่สามารถรวมเข้าด้วยกันบนเฟรมมาตรฐานได้ สรุปคือ โดรน DIY ขึ้นอยู่กับคุณทั้งหมด และการพิมพ์ 3 มิติช่วยยกระดับไปอีกขั้นด้วยการขจัดข้อจำกัดของชุดคิทโดรน DIY แบบสำเร็จรูป

เครื่องพิมพ์ 3 มิติระบบ SLA ทำให้สามารถผลิตเฟรมโดรนจากวัสดุอย่าง Formlabs Tough 1500 V2 Resin ซึ่งสามารถทนต่อแรงกระแทกได้ในระดับเดียวกับโพลีโพรพิลีนที่ฉีดขึ้นรูป หรือใช้ผง SLS เช่น Nylon 12 Tough Powder ซึ่งสามารถพิมพ์ได้โดยไม่ต้องใช้ซัพพอร์ต ช่วยให้สร้างรูปทรงออร์แกนิกที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมกับอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่ยอดเยี่ยม

 

วัสดุที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี 3D printing ได้พัฒนาไปไกลมาก และสามารถทนต่อแรงกดและแรงกระแทกซ้ำ ๆ ได้ ในขณะที่ยังคงสามารถใช้งานได้ตามปกติ เรซินระบบ SLA ของ Formlabs เช่น Tough 1500 V2 Resin (ซ้าย) และผงระบบ SLS เช่น Nylon 12 Tough Powder (ขวา) ได้รับการออกแบบมาเพื่อความแข็งแรงเชิงฟังก์ชันและความทนทานต่อแรงกระแทก ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานกับโดรน

ระบุพารามิเตอร์ออกแบบโดรน DIY ของคุณ

โดรนสำหรับทำแผนที่การเกษตรรุ่นนี้เป็นการออกแบบแบบปีกตรึง และสามารถบินได้รวดเร็วและไกล โดยไม่จำเป็นต้องให้ความสำคัญกับความคล่องตัวหรือความสามารถในการลอยตัวอยู่กับที่ (ภาพโดยความอนุเคราะห์จาก Nextech)

ก่อนที่จะเลือกชิ้นส่วน ขั้นตอนแรกในการออกแบบและผลิตโดรนแบบปรับแต่งเฉพาะของคุณเอง คือการกำหนดพารามิเตอร์เริ่มต้นบางประการ โดยการตอบคำถามต่อไปนี้ :

การใช้งาน (Application): ฉันจะสามารถปรับการออกแบบให้เหมาะสมกับการใช้งานที่ตั้งใจไว้ได้อย่างไร

• โดรนทุกลำจำเป็นต้องสร้างสมดุลระหว่างความแข็งแรงของโครงสร้างกับน้ำหนัก เพื่อให้สามารถรองรับน้ำหนักบรรทุกได้โดยไม่ทำให้แหล่งพลังงานหมดเร็วเกินไป
• โดรนส่งของจำเป็นต้องมีขนาดใหญ่และมีแหล่งพลังงานขนาดใหญ่เพื่อบรรทุกวัตถุที่มีน้ำหนักมาก โดรนแข่งจำเป็นต้องมีน้ำหนักเบาและมีความคล่องตัวสูง ส่วนโดรนสำหรับการเฝ้าระวังจำเป็นต้องปรับการออกแบบเพื่อรองรับระบบกล้องคุณภาพสูง

ข้อบังคับ (Regulations): ฉันต้องให้ความสนใจกับกฎระเบียบใดบ้าง

• กฎระเบียบแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ ตัวอย่างเช่น ในสหรัฐอเมริกา โดรนที่มีน้ำหนักต่ำกว่า 250 กรัม สามารถบินได้ (เพื่อการพักผ่อนหย่อนใจ) โดยที่ผู้ควบคุมไม่จำเป็นต้องมีใบอนุญาตจาก FAA ในขณะที่โดรนที่มีน้ำหนักตั้งแต่ 250 กรัมขึ้นไป จำเป็นต้องบินโดยผู้ควบคุมที่มีใบอนุญาตจาก FAA และต้องยื่นขออนุญาตจากหน่วยงานท้องถิ่นเพื่อบินในบางพื้นที่ ในการขอใบอนุญาต คุณจะต้องสอบข้อเขียนและชำระค่าธรรมเนียม
• โดรนทุกลำต้องบินที่ระดับความสูงต่ำกว่า 400 ฟุต และไม่สามารถบินภายในระยะ 5 ไมล์จากสนามบินได้

ต้นทุน (Cost): ฉันควรใช้จ่ายกับชิ้นส่วนเท่าไร

• ผสมและเลือกใช้ชิ้นส่วนสำเร็จรูปให้เหมาะกับงบประมาณของคุณ นี่คือข้อดีของการใช้การพิมพ์ 3 มิติสำหรับเฟรมและแขนโดรน คุณสามารถสร้างเฟรมที่รองรับชิ้นส่วนราคาย่อมเยาที่หลากหลาย ซึ่งโดยปกติแล้วจะไม่สามารถติดตั้งรวมกันบนเฟรมมาตรฐานได้
  

เลือกวิธีการผลิตสำหรับโดรนของคุณ

สำหรับโดรนใต้น้ำ หรือ UUVs การพิมพ์ 3 มิติสามารถเป็นทางเลือกที่ดีได้ แม้ว่าชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี FDM (เช่น แคปซูลทางด้านซ้าย) จะไม่สามารถกันน้ำได้ก็ตาม ชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วย SLA (แคปซูลตรงกลาง) และ SLS (แคปซูลทางด้านขวา) ได้รับการทดสอบใต้น้ำภายใต้แรงดันสูง และสามารถปกป้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่บอบบางได้อย่างปลอดภัย

เลือกว่าจะใช้ชิ้นส่วนโดรนสำเร็จรูปทั้งหมด ชุดคิทโดรนแบบกำหนดไว้ล่วงหน้า หรือการออกแบบใหม่ทั้งหมด (รวมถึงวิธีการผลิตชิ้นส่วนเหล่านั้น) ชุดคิทโดรนส่วนใหญ่มักมาพร้อมคำแนะนำในการประกอบ ดังนั้นสำหรับคู่มือนี้ เราจะมุ่งเน้นไปที่การสร้างโดรน DIY ด้วยการออกแบบใหม่ทั้งหมด และใช้การพิมพ์ 3 มิติสำหรับชิ้นส่วนที่ไม่ใช่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ อย่างไรก็ตาม สำหรับชุดคิทโดรนและการประกอบด้วยชิ้นส่วนสำเร็จรูป การพิมพ์ 3 มิติสามารถเป็นวิธีที่ดีในการผลิตชิ้นส่วนทดแทน หรือชิ้นส่วนที่ช่วยเสริม ยึด หรือปรับแต่งโดรนที่ประกอบเสร็จแล้ว

การพิมพ์ 3 มิติสำหรับโดรน DIY

แม้ว่าผู้ที่สนใจโดรนส่วนใหญ่จะคุ้นเคยกับเทคโนโลยี fused deposition modeling (FDM) ซึ่งหัวฉีดจะอัดเส้นวัสดุทีละชั้น คล้ายกับปืนกาวร้อน แต่เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิตินี้ไม่ได้เหมาะสมสำหรับโดรนที่ใช้งานจริง คุณสมบัติของวัสดุแบบมีทิศทาง (anisotropic) ของชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วย FDM หมายความว่า เมื่อเกิดแรงกระแทกหรือแรงกดจากการรับน้ำหนัก ชิ้นส่วนอาจแยกออกจากกันตามแนวชั้นของการพิมพ์แม้ว่า FDM จะมีราคาประหยัดและพิมพ์ได้รวดเร็ว แต่ยังคงเหมาะสำหรับการสร้างต้นแบบชิ้นส่วนโดรนเท่านั้น การผลิตโดรนเพื่อการใช้งานจริงควรพึ่งพาเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่มีสมรรถนะเชิงฟังก์ชันสูงกว่า

เครื่องพิมพ์ 3 มิติระบบ SLA สามารถใช้ได้ทั้งในการสร้างต้นแบบชิ้นส่วนโดรนและการผลิตชิ้นส่วนคุณภาพสำหรับการใช้งานจริง คุณสมบัติของวัสดุของชิ้นส่วนโดรนที่พิมพ์ด้วย SLA เป็นแบบไอโซทรอปิก (isotropic) ดังนั้นแรงกระแทกและแรงรับน้ำหนักจะไม่ทำให้เกิดการแยกชั้นตามแนวเลเยอร์เหมือนกับชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วย FDM นอกจากนี้ การพิมพ์ 3 มิติระบบ SLA ยังมีวัสดุให้เลือกหลากหลาย ซึ่งสามารถเลือกให้เหมาะสมกับการใช้งานเฉพาะ เพื่อให้สอดคล้องกับความต้องการของงานมากที่สุด ตัวอย่างเช่น โดรนใต้น้ำ หรือ UUVs จำเป็นต้องมีโครงครอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่กันน้ำ การพิมพ์ชิ้นส่วน UUV ด้วย SLA จึงเป็นทางเลือกที่เหมาะสมอย่างยิ่ง โดยเฉพาะเมื่อใช้วัสดุที่มีความยืดหยุ่น เช่น Formlabs Silicone 40A Resin สำหรับทำปะเก็นและซีล

วัสดุที่ทนต่อแรงกระแทก เช่น Tough 1500 Resin V2 เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับการพิมพ์โครงครอบแบบผนังบาง ขายึด และฝาครอบ ผิวชิ้นงานที่เรียบของชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วย SLA ยังช่วยเพิ่มความดูเป็นมืออาชีพให้กับชิ้นส่วน และช่วยยกระดับความสวยงามโดยรวมของโดรนได้อีกด้วย เครื่องพิมพ์ 3 มิติระบบ SLA ความเร็วสูง เช่น Form 4 และ Form 4L สามารถผลิตต้นแบบได้หลายครั้งต่อวัน และมีประโยชน์อย่างมากในขั้นตอนการออกแบบโดรนแบบปรับแก้ซ้ำ (iterative)

การพิมพ์ 3 มิติระบบ SLS มีข้อได้เปรียบเฉพาะตัวหลายประการสำหรับการออกแบบโดรน เทคโนโลยีแบบ powder bed fusion จะใช้ผงวัสดุช่วยพยุงชิ้นงานในระหว่างการพิมพ์ ทำให้มั่นใจได้ว่าจะไม่มีรอยจากซัพพอร์ต และสามารถสร้างรูปทรงที่ซับซ้อนและเป็นออร์แกนิกได้ ซึ่งช่วยให้สามารถปรับให้เหมาะสมด้านความแข็งแรงต่อน้ำหนักโดยไม่เพิ่มความหนาหรือขนาดที่ไม่จำเป็นผงวัสดุสำหรับ SLS ที่มีให้เลือก เช่น Formlabs Nylon 12 Tough Powder มีความทนทานสูง และได้รับการพิสูจน์แล้วในการใช้งานระดับอุตสาหกรรมที่ต้องรับน้ำหนัก สำหรับโดรน DIY ที่พิมพ์ด้วย 3 มิติ การสั่งพิมพ์ชิ้นส่วน SLS จากผู้ให้บริการภายนอก (service bureau) เป็นวิธีที่ดีที่สุดในการได้เฟรมโดรนที่ใช้งานได้จริง มีความทนทาน และแข็งแรง ในต้นทุนที่ต่ำที่สุดหากคุณต้องการออกแบบและผลิตโดรนจำนวนหนึ่งถึงห้าลำสำหรับธุรกิจของคุณ (เช่น โดรนในรูปแบบบริการ หรือ drones as a service) การพิมพ์ 3 มิติแบบจ้างภายนอกเป็นตัวเลือกที่ประหยัดที่สุด และชิ้นส่วนโดรนที่พิมพ์ด้วย SLS จะผสานอิสระด้านรูปทรงเรขาคณิตเข้ากับความแข็งแรงเชิงฟังก์ชันได้อย่างดีที่สุด

สำหรับผู้ที่ต้องการเริ่มการผลิตโดรนที่พิมพ์ด้วย 3 มิติในปริมาณที่มากขึ้น การนำระบบ SLS มาใช้งานภายในองค์กรด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติระบบ SLS รุ่น Fuse 1+ 30W จะช่วยคงต้นทุนเริ่มต้นให้อยู่ในระดับต่ำ ในขณะเดียวกันก็สามารถรองรับกระบวนการผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การใช้ทูลลิ่งที่พิมพ์ด้วย 3 มิติสำหรับโดรน DIY

เฟรมสำหรับโดรนแข่งรุ่นนี้ผลิตจากชิ้นส่วนแยกกันที่ตัดมาจากแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ มีน้ำหนักเบาอย่างมากและสามารถทนต่อแรงกระแทกได้ดี แต่จะปรับแต่งให้เหมาะกับชุดเทคโนโลยีหรือเพย์โหลดเฉพาะได้ยาก

โดรนสำหรับผู้บริโภคจำนวนมากใช้เฟรมตัวถังที่ทำจากคาร์บอนไฟเบอร์ เนื่องจากมีน้ำหนักเบามากและมีความแข็งแรงสูง ชิ้นส่วนคาร์บอนไฟเบอร์เหล่านี้มักถูกตัดมาจากแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ที่ผลิตในปริมาณมาก แม้ว่าเฟรมเหล่านี้จะเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับชุดคิทโดรน DIY ที่ประกอบใช้งานที่บ้าน แต่เฟรมเหล่านี้ถูกออกแบบมาให้รองรับชุดเทคโนโลยีเฉพาะ และไม่สามารถปรับแต่งได้อย่างแท้จริง

การพิมพ์ 3 มิติก็สามารถเป็นวิธีที่มีต้นทุนเหมาะสมในการสร้างโดรน DIY ได้เช่นกัน แม้ว่าจะไม่ได้ใช้ชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วย 3 มิติเป็นเฟรมโดยตรงก็ตาม การทำทูลลิ่งแบบรวดเร็วด้วยการพิมพ์ 3 มิติเป็นวิธีที่ง่ายในการผลิตชิ้นส่วนคาร์บอนไฟเบอร์แบบกำหนดเองภายในองค์กร

แม่พิมพ์สำหรับการผลิตชิ้นส่วนคาร์บอนไฟเบอร์สามารถสร้างได้ด้วยเทคนิคหลากหลายรูปแบบ แต่ผิวชิ้นงานที่เรียบเนียนและไลบรารีวัสดุที่หลากหลายของเครื่องพิมพ์ 3 มิติระบบสเตอริโอลิโธกราฟี (SLA) ทำให้เครื่องประเภทนี้เป็นตัวเลือกที่พบได้บ่อยสำหรับการผลิตแม่พิมพ์ภายในองค์กร ชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วย SLA แทบไม่มีเส้นเลเยอร์หรือความพรุนของวัสดุ ดังนั้นแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์จึงสามารถถูกกดอัดลงในแม่พิมพ์ได้อย่างแน่นหนาโดยไม่ต้องกังวลว่าจะเกิดพื้นผิวที่ไม่เรียบหรือเป็นลวดลาย

อีกวิธีหนึ่งในการใช้การพิมพ์ 3 มิติสำหรับชิ้นส่วนโดรน DIY คือการผลิตใบพัด ซึ่งโดยทั่วไปแล้วเป็นชิ้นส่วนที่ถูกผลิตในปริมาณมาก การออกแบบใบพัดพึ่งพาฟิสิกส์ของการเคลื่อนที่ของอากาศและน้ำเป็นอย่างมาก การเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยในการออกแบบสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อขนาดและทิศทางของแรง “ยก” ที่กระทำต่อโดรนของคุณ ใบพัดที่มีจำหน่ายทั่วไปซึ่งผลิตด้วยการฉีดขึ้นรูปจะมีมิติที่สม่ำเสมอที่สุดและมีความแข็งแรงดีที่สุด แต่คุณก็สามารถพิมพ์ใบพัดของคุณเองด้วยเทคโนโลยี 3 มิติได้ ก่อนที่จะเริ่มออกแบบ ขอแนะนำให้ใช้ประโยชน์จากบทเรียนจำนวนมากที่จัดทำโดยผู้เชี่ยวชาญด้านโปรแกรม CAD เช่น บทเรียนนี้ที่ใช้ Fusion 360

การออกแบบโดรน DIY ด้วย SLS

ในฐานะตัวอย่าง เราจะพาไล่ไปทีละขั้นตอนผ่านกระบวนการประกอบ เพื่อออกแบบและสร้างโดรน DIY แบบมุมมองบุคคลที่หนึ่ง (First-Person View: FPV) ซึ่งถูกออกแบบมาให้เป็นไปตามข้อกำหนดและกฎระเบียบของ FAA และ NDAA

1.ระบุพารามิเตอร์ (Identify Parameters):
สามารถมีน้ำหนักมากกว่า 250 กรัมได้ มีระบบ Remote ID มีระบบ GPS มีกล้องและเทคโนโลยีการส่งภาพ ใช้แบตเตอรี่ของระบบอากาศยานไร้คนขับขนาดเล็ก (Small Unmanned Aerial System: SUAS) แบบมาตรฐาน: HRB 2pcs 6S Lipo Battery XT60 ใช้รูปแบบมอเตอร์แบบควอดคอปเตอร์

2.เลือกชิ้นส่วนสำเร็จรูป (off-the-shelf components) ของคุณ
ดูภาคผนวก (Appendix) สำหรับรายการวัสดุทั้งหมด (Bill of Materials)

3.เลือกการออกแบบโดรนของคุณ
แบบปีกตรึง (fixed wing), ควอดคอปเตอร์ที่มีแขนแยกออกจากกัน, หรือแบบคอปเตอร์ที่มีเฟรมใบพัดแบบท่อ (duct propeller frames) ปรับให้เหมาะสมกับคุณสมบัติน้ำหนักเบา เช่น โครงสร้างแบบ lattice นำการออกแบบของคุณไปรันผ่านโปรแกรม generative design เพื่อค้นหาการผสมผสานที่ดีที่สุดระหว่างน้ำหนักและความแข็งแรง โดยตัดส่วนที่ไม่จำเป็นออก

4.เลือกกระบวนการพิมพ์ 3 มิติ (Choose a 3D printing process):
สำหรับโดรนลำนี้ เราต้องการวัสดุที่มีความแข็งแรงเพียงพอในการรองรับน้ำหนักของแบตเตอรี่ LiPo โดยไม่ทำให้ตัวโดรนมีขนาดใหญ่หรือเทอะทะเกินไป นอกจากนี้ เรายังต้องการให้เฟรมโดรนสามารถทนต่อแรงกระแทกได้ระดับหนึ่ง และทนต่อการสัมผัสรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) ได้

วิธีที่ดีที่สุดในการปรับให้เหมาะสมทั้งด้านความแข็งแรงและน้ำหนัก พร้อมทั้งรองรับชิ้นส่วนสำเร็จรูปที่เราเลือกใช้ คือการสร้างโดรน DIY ด้วยการพิมพ์ 3 มิติระบบ SLS โดยใช้เครื่อง Formlabs Fuse 1+ 30W เราสามารถจัดวางชิ้นส่วนโดรนทั้งหมดไว้ในห้องพิมพ์เดียว พิมพ์ได้อย่างง่ายดายโดยไม่ต้องใช้ซัพพอร์ต และสามารถได้โดรนที่พิมพ์เสร็จสมบูรณ์พร้อมการเก็บงานหลังการพิมพ์เพียงเล็กน้อยภายในเวลาไม่ถึง 24 ชั่วโมง

5.เลือกวัสดุการพิมพ์ 3 มิติ (Choose a 3D printing material):
เพื่อเพิ่มความแข็งแรงและความทนทานของเฟรมโดรนให้สูงสุด เราจะเลือกใช้ Formlabs Nylon 12 Tough Powder สำหรับแขน แผ่นยึดชิ้นส่วน และฝาครอบ และใช้ TPU 90A Powder สำหรับสเปเซอร์ขนาดเล็ก เมาท์กล้อง และเมาท์ GPS

ชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วย Nylon 12 Tough Powder มีความเหนียวสูงและมีความแม่นยำด้านมิติอย่างมาก วัสดุนี้ซึ่งมีอัตราการรีเฟรชเพียง 20% ยังมีความคุ้มค่าในด้านต้นทุนการพิมพ์เป็นอย่างยิ่ง

TPU 90A Powder เหมาะอย่างยิ่งสำหรับเมาท์ที่ต้องดูดซับแรงกระแทก และช่วยปกป้องอุปกรณ์ที่บอบบาง เช่น กล้องและโมดูล GPS ให้ปลอดภัยและมั่นคง ในเฟรมโดรนนี้ เราจะทำการตัดเมาท์ GPS เพื่อร้อยสายไฟผ่าน ซึ่งสามารถทำได้ด้วย TPU 90A Powder แต่ไม่สามารถทำได้กับผง SLS ประเภทอื่น

6.การพิมพ์และการเก็บงานหลังการพิมพ์ (Print and Post-Process):
ปฏิบัติตามคำแนะนำสำหรับการพิมพ์และขั้นตอนหลังการพิมพ์

สเปเซอร์มีขนาดค่อนข้างเล็ก และอาจสูญหายไปในผงส่วนเกิน ควรสร้าง part cage เพื่อให้ค้นหาได้ง่าย หรือพิมพ์เป็นส่วนหนึ่งของโครงตารางที่สามารถตัดออกได้ภายหลัง

สำหรับโดรนที่พิมพ์ด้วย SLS นี้ คุณจะต้องพิมพ์ Nylon 12 Tough Powder บนเครื่องหนึ่ง และ TPU 90A Powder บนอีกเครื่องหนึ่ง

กำจัดผงที่ยังไม่ถูกหลอม (unsintered powder) ซึ่งสามารถทำได้ด้วย Fuse Sift สำหรับชิ้นส่วน SLS

สำหรับขั้นตอน media blasting ห้ามทำการ media blast กับชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วย TPU 90A Powder (เมาท์และสเปเซอร์)

7.ประกอบโดรน DIY ที่พิมพ์ด้วย 3 มิติของคุณ:
หากต้องการประกอบตามขั้นตอนของเรา สามารถติดตามการสร้างโดรนนี้ได้จาก Henry Sullivan ตำแหน่ง Chief Product Officer ของ Building Momentum

หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ Fuse Series สามารถเยี่ยมชมหน้าเว็บไซต์ของเรา และหากต้องการทดสอบชิ้นส่วนโดรนที่พิมพ์ด้วย SLS สำหรับโครงการของคุณ สามารถติดต่อทีมฝ่ายขายของเราได้

รายการวัสดุ (Bill of Materials)

รายการ	คำอธิบาย	จำนวนต่อโดรนหนึ่งลำ	ราคาต่อรายการ
Battery Mounting Straps	สายรัดแบตเตอรี่	2	$7.99
Hardware	น็อตสี่เหลี่ยม M3	12	$8.00
Hardware	สกรูหัวปุ่มมีแหวน M3 x 16 มม.	12	$12.93
Hardware	แหวนรอง M3	6	$5.50
Hardware	สกรู M3 x 10 มม.	16	$9.37
Hardware	สกรูหัวแบน M2 x 16 มม.	4	$9.00
Hardware	แหวนรอง M2 [VTX]	4	$9.75
Hardware	สกรูหัวแบน M3 x 30 มม.	4	$6.93
Battery Connector	ขั้วต่อแบตเตอรี่ XT60 E-M	1	$8.59
sUAS Battery	โมดูล Remote ID รุ่น Dronetag BS V2	1	$89.00
sUAS Battery	แบตเตอรี่ HRB 2 ก้อน 6S LiPo XT60 22.2V 4000mAh 60C	1	$90.99
Battery Adapter	อะแดปเตอร์แปลง XT90 ตัวผู้ เป็น XT60 ตัวเมีย (3 ชิ้น) สำหรับ LiPo Electric Quad/ESC	1	$9.60
Antenna Connector	สายเคเบิล SMA ไป U.FL ยาว 30 ซม.	1	$5.49
VTX Antenna	เสาอากาศ LHCP SMA ยาว 125 มม. สีแดง	1	$14.99
VRX	แว่น Walksnail Avatar HD Goggles	1	$458.99
RC RX	ตัวรับสัญญาณ HGLRC Gemini ELRS 2.4GHz RX แบบ Dual Receiver	1	$22.99
RC TX	เครื่องส่งสัญญาณ RadioMaster Boxer Radio Transmitter - 4-in-1	1	$139.99
ESC	ชุด ESC Hobbywing XRotor Micro 65A 6S BLHeli_32 แบบ 4-in-1 ขนาด 30x30	1	$89.99
Flight Controller	Flight Controller รุ่น RADIX 2 HD ใช้ชิป H7 สำหรับระบบ FPV แบบดิจิทัล	1	$112.99
GPS	โมดูล GPS รุ่น Lumenier SAM-M10Q - มาตรฐาน NDAA	1	$79.99
HD VTX	ชุดส่งสัญญาณภาพ Walksnail Avatar HD Kit V2 - 8GB - พร้อม Gyro	1	$139.00
FPV Coaxial Cable	สาย Coaxial สำหรับ FPV รุ่น Walksnail Avatar ยาว 20 ซม.	1	$11.90
Motor	มอเตอร์ T-Motor CINE Series รุ่น Cine66 2812 - 925KV	4	$45.99
Props	ใบพัด HQProp ขนาด 7.5X3.7X3 วัสดุโพลีคาร์บอเนต	4	$4.99
Battery Charger	เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ iSDT 608AC Smart Battery Charger AC 50W DC 200W 8A พร้อมแหล่งจ่ายไฟถอดได้	1	$64.99
Lipo Bag	ถุงเก็บแบตเตอรี่ LiPo	1	$12.99

 

	รายละเอียดเครื่อง Formlab form4 SLA คลิก    เช็คราคา คลิก
	รายละเอียดเครื่อง Formlab Fuse 1+ 30W SLS คลิก    เช็คราคา คลิก

แหล่งอ้างอิง

https://formlabs.com/blog/diy-drones-how-to-build-a-drone/