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HORYZN entwickelt per 3D-Modellierung eine Drohne, die Leben retten kann

Am 18. Juli 2024 von Astrid Z. veröffentlicht

Im Sommer locken uns das schöne Wetter und die warmen Temperaturen ins Freie und was gibt es Schöneres, als in den Bergen zu wandern, draußen Rad zu fahren oder sich am Badesee zu vergnügen. Doch was, wenn es zu Unfällen kommt, plötzlich ein Notfall eintritt? Jährlich erleiden rund 115.000 Patienten in Deutschland einen Herzstillstand. Die Überlebensrate liegt bei etwas über 10 % und hängt maßgeblich davon ab, wie schnell Hilfe eintritt. Gerade an abgelegenen Orten oder in ländlichen Regionen ist dies eine Herausforderung und auch Defibrillatoren sind nicht überall direkt verfügbar. Die Studenteninitiative HORYZN der TU München hat sich die Frage gestellt, wie man dieses Problem lösen könnte und als Antwort darauf eine Drohne entwickelt, die einen Defibrillator transportieren kann und so die Erste Hilfe beschleunigt.

HORYZN ist eine gemeinnützige Studierendenorganisation aus Master- und Bachelorstudenten unterschiedlicher nationaler Herkunft. HORYZN wurde vor fünf Jahren gegründet und zählt heute rund 60 Studierende, die sich der „Prototypisierung der Luft- und Raumfahrt von morgen“ verschrieben haben. Bisher konnten sie bereits eine Drohne vom Typ eVTOL entwickeln, welche energieeffizient Manöver ausführt und eine vorgegebene Flugbahn bestreitet. Dieses Projekt „Silencio Gamma“ wurde erfolgreich abgeschlossen und um den Einsatz von Drohnen weiter zu erforschen, startete HORYZN im Rahmen seiner Mission Pulse mit der Entwicklung einer Drohne zum Transport von Defibrillatoren.

SILENCIO Gamma (Bild: HORYZN)

Erste Hilfe aus der Luft

Anlass für die Konzentration auf die medizinische Erstversorgung sei der Mangel an Versorgungsmöglichkeiten in ruralen Gegenden gewesen, wie Seongmin Park, CAD-Leiter bei HORYZN hervorhebt: „Wir haben viele blinde Flecken bei den Reaktionszeiten von Notfällen festgestellt, insbesondere in ländlichen Gebieten. (….) Die Zeit, die die Rettungsdienste brauchen, um an einem Zielort anzukommen, kann bis zu 20 Minuten betragen.“ Tatsächlich kann der Einsatz von Drohnen, die Erste-Hilfe-Leistungen vor Ort beschleunigen, da der Transport eines Defibrillators per Luftweg nur fünf Minuten beansprucht. Bei Herzstillständen ist es entscheidend, dass der Defibrillator schnell zum Einsatz kommt, um die Überlebenschancen der betroffenen Person zu steigern. Außerhalb eines Krankenhauses liegt die Überlebensrate bei weniger als 10 %, schnell eintretende Hilfe kann diese aber auf 70 % steigern.

Der Defibrillator, der per Drohne zum Unfallort transportiert wird, kann daher dazu beitragen, Leben zu retten. Die Drohne ist imstande, ohne Fortbewegung über einen längeren Zeitraum in der Luft zu schweben, wodurch ein Bediener den Defibrillator herablassen kann. „Eine der Herausforderungen für Mission Pulse besteht darin, dass wir aufgrund verschiedener Vorschriften eine Drohne nicht in unmittelbarer Nähe von Passanten landen dürfen“, sagte Leonard Aupperle, Projektleiter von Mission Pulse bei HORYZN. „Das bedeutete, dass wir ein Windensystem entwickeln mussten, um einen Defibrillator herabzulassen, während die Drohne in 50 Metern Höhe schwebt. Wir haben einen Fallschirm hinzugefügt, um sicherzustellen, dass die Drohne sicher landen kann, wenn etwas schiefgeht, und niemand am Boden verletzt wird.“ Ist der Defibrillator sicher unten angekommen, sorgt eine integrierte aufgezeichneten Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Nutzung dafür, dass auch ungeschulte Personen das medizinische Gerät sicher benutzen können und effektiv Erste Hilfe leisten können. Werfen wir aber nun einen genaueren Blick auf den Lebensretter aus der Luft!

Modell der Drohne (Bild: Dassault Systèmes)

HORYZN entwickelt Drohne auf 3DEXPERIENCE-Cloud

Bei der Drohne handelt es sich um eine elektrische, vertikal startende und landende Starrflügeldrohne (eVTOL). Damit diese vertikalen Start- und Landebewegungen möglich sind, ist die Drohne mit einem Quadrotor ausgestattet. Die Drohne bewegt sich ähnlich wie ein Flugzeug, profitiert von einem aerodynamischen Auftrieb und ist mit Motoren und Propellern ausgestattet. „Unser Fluggerät braucht keine Start- und Landebahn“, sagt CAD-Leiter Park. „Wir haben acht Koaxialmotoren, die es der Drohne ermöglichen, vertikal zu starten und zu landen, sowie zwei Propeller an unseren Flügelspitzen, die einen horizontalen Flug ermöglichen. Das bedeutet, dass der Platz keine Einschränkung darstellt. Das Fluggerät kann überall hinfliegen.“ Das Fluggerät besteht aus Kohlefaser und könne laut Lukas Lindner, Geschäftsleiter von HORYZN bei nur 22 Kilogramm Eigengewicht eine Nutzlast von zwei Kilogramm bei 120 km/h Fluggeschwindigkeit transportieren.

Die Konzeption und Entwicklungsphase der Drohne war aufgrund dieser vielseitigen Eigenschaften mit einigen Herausforderungen für die Studierendengruppe verbunden. Tools zur Zusammenarbeit, Simulierung und Validierung waren nötig, um das Projekt der Lebensretter-Drohne der Mission Pulse effektiv umzusetzen. HORYZN trat daher mit seinen Sponsoren in Verbindung und konnte auf die Unterstützung von Dassault Systèmes zählen, welches seine 3DEXPERIENCE Plattform zur Verfügung stellte. Dieses Cloud-basierte Tool ermöglichte es HORYZN, die Ideen und Entwicklung zu zentralisieren. Vom Konzept, über Prototypisierung und Validierung fand so alles auf derselben Cloud-Plattform statt, was zu einem verbesserten Designprozess führte und physische Prototypen überflüssig machte. Des Weiteren konnten erheblich Zeit und Kosten gespart werden.

Die Entwicklung der Drohne fand in der 3DEXPERIENCE Cloud statt (Bild: Dassault Systèmes)

Außerdem konnte das Team auch die integrierte Modellierung und Simulierung MODSIM nutzen. Die Entwicklung der Drohne fand daher durchgängig per Simulation statt. „Die Integration von Modellierung und Simulation hat uns geholfen, unsere Entwürfe zu verbessern und zu verifizieren“, sagt Projektleiter Aupperle. „Wenn wir beispielsweise den Rumpf entwerfen, müssen wir den optimalen Weg finden, um Lasten einzubringen. Mit SIMULIA ist es einfach, die Auswirkungen des Tragens verschiedener Gewichte zu simulieren – und das können wir bereits in der Ideenfindungsphase tun.

Bisher sei das Feedback zur Drohne äußerst positiv gewesen und das HORYZN-Team konzentriert sich nun auf die Marktreife des Produkts. Der nächste Schritt besteht für das Team darin, die Betriebszulassung für die Drohne zu erlangen, wofür HORYZN auch mit der deutschen Luftfahrtbehörde zusammenarbeitet. Obwohl sich das Team angesichts dieser Aufgabe mit einer neuen Challenge konfrontiert sieht, zeigt sich HORYZN-Geschäftsleiter Lindner zuversichtlich: „Das wird der schwierige Teil. Die urbane Luftmobilität ist jedoch eine sehr neue Branche. Das bedeutet, dass wir Grenzen überschreiten müssen, wenn wir die Art und Weise ändern wollen, wie wir uns in Zukunft fortbewegen. Teil dieser Initiative und dieser Innovationswelle zu sein, ist unglaublich spannend. Wir glauben, dass wir einen Prototypen geschaffen haben, der weltweit Anklang finden und – was am wichtigsten ist – Leben retten wird.“ In Weiterführung könnte die Mission Pulse-Drohne so angepasst werden, dass sie auch für die Abgabe von EpiPens oder Notfallmedikamenten eingesetzt werden könnte. Mehr zur Drohne und HORYZN finden Sie HIER.

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*Titelbildnachweis: HORYZN

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