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Empa entwickelt 3D-gedruckte Drohne für Feuerwehreinsatz

Am 25. April 2023 von Delona Z. veröffentlicht

Mit der fortschreitenden Erderwärmung sind immer öfters Naturkatastrophen zu notieren. So ist das Risiko für Waldbrände beispielsweise deutlich höher, wenn die Erde trocken und die Luft sehr heiß sind. Doch auch durch Brandstiftung oder unvorsichtigem Verhalten kann es zu Bränden kommen. So lag die Anzahl der Feuerwehreinsätze bei Bränden im Jahr 2019 in Deutschland bei 225.000. Dabei riskieren Feuerwehrleute Tag für Tag ihr Leben, um sich in meist unbekannte Gelände zu begeben. Nun soll eine mithilfe der additiven Fertigung hergestellte Drohne bei dieser Art von Einsätzen für Unterstützung sorgen.

Das Laboratory of Sustainability Robotics des interdisziplinären Forschungsinstituts Empa hat über den Zeitraum eines halben Jahres eine 3D-gedruckte Drohne entwickelt, die bei Feuereinsätzen dazu dienen soll, aus sicherer Entfernung den Brand einzuschätzen. Das Aufklärungsequipment nutzt hierfür einen Infrarotsensor und eine herkömmliche RGB-Kamera. Durch die Drohnenlösung kann das Risiko für die Einsatzkräfte reduziert werden und der gesamte Prozess effizienter gestaltet werden.

Die Entwicklung der Drohne dauerte 6 Monate (Bild: Sintratec AG)

Da herkömmlich hergestellte Drohnen für Feuerwehreinsätze nicht besonders geeignet sind, da diese schnell schmelzen können und sogar Feuer fangen, wurde die in Kooperation mit Materialwissenschaftlern der Empa ein Polyimid-Aerogel-Hitzeschild entworfen. Hiermit kann der innere Teil der Drohne, welcher wichtige elektronische Komponenten erhält, schützen. Für die Auswahl des Materials war es wichtig, dass dieses bis zu 200°C hitzebeständig sein sollte.

Entwicklung der Drohne mithilfe des 3D-Drucks

Um die Konstuktionsfreiheit weit möglichst auszuschöpfen wurde bei der Entwicklung zunächst das FDM-Verfahren verwendet. In der weiteren Phase wurde auf die SLS-Technologie zurück gegriffen. Hierbei wurde PA12 lasergesintert, was zum Vorteil hat, dass die Elemente detailtreuer und hitzebeständiger waren als die zuvor mit FDM hergestellten Teile. Zudem sind bei der SLS-Technologie – im Gegensatz zu FDM – keine Stützstrukturen notwendig. Konkret wurde die additive Fertigung in diesem Fall zur Herstellung von „Montagerahmen des Aerogel-Hitzeschildes, Befestigungen für Elektronikkomponenten, Klemmen der Rotorarme und die Getriebegehäuse verwendet“. David Häusermann, Entwicklungsingenieur im Laboratory of Sustainability Robotics der Empa, erklärte: „Die Teile die Sintratec uns zur Verfügung gestellt hat, erfüllen alle unsere Projektanforderungen und reagieren im Test unter realen Bedingungen wie erwartet. Die SLS Technologie und die hervorragenden Materialeigenschaften eignen sich perfekt für den Bau von Drohnen – auch in zukünftigen Projekten werde ich diese Technologie anwenden“.

3D-gedruckte Drohne

Einzelne Komponenten der Drohne wurde mit der SLS-Technologie hergestellt (Bild: Sintratec AG)

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*Titelbildnachweis: Empa

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