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Wie werden 3D-gedruckte Drohnen unseren Alltag verändern?

Auf 15. Juni 2020 von Sandra S. veröffentlicht

Drohnen stellen heutzutage häufig eine relativ große Investition dar und verfügen über einen Funktionsumfang, der unter Umständen vom Nutzer nicht benötigt wird. Dank additiver Fertigung soll es nun möglich sein, auf die Bedürfnisse des Benutzers zugeschnittene, Drohnen zu fertigen. Die Verbindung von modernster 3D-Druck-Technologie und Drohnen stellt eine äußerst nützliche Paarung dar. Daneben bieten 3D-gedruckte Drohnen vielen Vorteile für verschiedene Industriezweige, da mittels diesen Gebiete erkundet werden können, die für Menschen ansonsten unzugänglich seien.

Die mittels 3D-Druck gefertigten Drohnen beweisen die Vielfältigkeit der Einsatzmöglichkeiten des 3D-Drucks: so wurden bis auf die elektronischen Komponenten alle Teile per additiver Fertigung erstellt. Zu den besagten gedruckten Teilen gehören unter anderem die Propeller, der Rahmen, die Antennenhalterungen, die Propellerschutzvorrichtungen, das Batteriefach und sogar das Getriebe. 3D-gedruckte Drohnen sind nicht ausschließlich für Maker interessant – im Gegenteil – Unternehmen, wie beispielsweise Blue Robotics, greifen auf den 3D-Druck zurück. Neben den Hauptkomponenten können zudem Zubehörteile wie Halterungen, Booster oder Aufbewahrungskoffer für Drohnen gedruckt werden.

Vorteile von 3D-gedruckten Drohnen

Wie wir wissen, bietet der 3D-Druck von der Erstellung von Prototypen bis hin zu funktionellen Modellen zahlreiche Vorteile. Das Team von Svarmi, einem Unternehmen, das sich der Fernvermessung und Erdüberwachung widmet, hat damit begonnen, 3D-Drohnen in dessen Forschungstätigkeit zu integrieren. In einem Interview mit Sculpteo erklär das Unternehmen: „Mit dem 3D-Druck konnten wir 40% der Zeit im Produktdesign- und Entwicklungsprozess einsparen. Das Gesamtgewicht der Drohne wurde ebenfalls um 20% reduziert. Das bedeutet, dass dank der 3D-Druck Teile schneller hergestellt, getestet und auf notwendige Änderungen reagiert werden können. Darüber hinaus besteht kein Zweifel, dass das additive Herstellungsverfahren im Gegensatz zu den herkömmlichen Produktionsmethoden eine Senkung der Produktionskosten ermöglicht. All diese Vorteile haben es den 3D-Drohnen ermöglicht, sich von einer Spielerei zu einem Werkzeug zu entwickeln, das in vielen Bereichen eingesetzt wird. Schauen wir uns nun die Anwendungsbereiche an, in denen wir diese Art von gedruckten 3D-Drohnen finden können.

3D-gedruckte Drohnen im Bildungswesen

Die Entwicklung eigener Drohnen mit Hilfe des 3D-Drucks bietet zudem die Chance, sich mit dem Thema 3D-Druck vertraut zu machen. Entsprechend werden die besagten Drohnen mancherorts bereits fester Bestandteil des Lehrplans, sodass Schüler lernen können, wie neue Technologien funktionieren, während sie gleichzeitig ihr Ideenreichtum einsetzen können. Unternehmen wie Bonadrone, ein Startup-Unternehmen mit Sitz in Katalonien, bieten Drohnen-Kits für den 3D-Druck an, um die Integration in der Schule zu erleichtern. Josep Tomàs Vergés, CEO von Bonadrone, erklärt: „Der 3D-Druck ist der Anfang und auch Teil der ganzen Reise eines Bonadrone-Sets. Mit diesen Robotern wollten wir die Schülerinnen und Schüler in die Lage versetzen, ihre eigene Drohne von Grund auf selbst zu entwickeln und zu konstruieren und dabei alle elektronischen Bauteile und Komponenten kennenzulernen.“

Alle Komponenten sind 3D-gedruckt außer den Elektronikteilen

Neben der Möglichkeit, auf solche besagten Kits zurückzugreifen, gibt die Möglichkeit, Websites wie Cults3D zu besuchen , die STL-Dateien mit verschiedenen Drohnenmodellen anbieten. Sie können hier verschiedene Open-Source und völlig kostenlose Drohnenmodelle zum Ausdrucken finden, sowie Drohnen, Ersatzteile, Triebwerke und vieles mehr. Dies ist eine tolle Chance, sich selbst mit den einzelnen Komponenten und zugleich dem 3D-Druck vertraut zu machen.

Drohnen im Einsatz für mehr Sicherheit

Ein weiterer Bereich, in dem der Einsatz des 3D-Drucks zur Erstellung von Drohnen sehr von Interesse ist, ist der der öffentlichen Sicherheit. General Drones ist ein spanisches Unternehmen, das sich der Herstellung von Notfalldrohnen widmet und Piloten und Ausbildern Unterstützung und Ausbildung bietet. Das Unternehmen setzte FDM-Verfahren ein, um den so genannten Auxdron Lifeguard zu realisieren, der dank seines schnellen Betriebs in der Lage ist, Strände zu überwachen und zu kontrollieren. Im Falle der Gefährdung eines Individuums ermöglicht die Technologie eine Einschätzung der Lage, die Positionierung des Opfers und ein Eingreifen zur Beschleunigung der Rettung. Darüber hinaus ist das System dazu in der Lage, verschiedene Risiken für Badegäste zu erkennen, wie z.B. das Vorhandensein von Quallen oder anderer möglicherweise gefährlicher Lebewesen. Die Drohne ist so ausgelegt, dass sie extremen Bedingungen wie Wind, Regen, Sand, Salz und hohen Temperaturen trotzt.

Bei Perdix handelt es sich um autonomen Kampfdrohnen, die von der US-Armee entwickelt wurden. Mit dem Ziel, einen Drohnenschwarm von einem Kampfflugzeug zu befreien, hat das Office of Strategic Capabilities (SCO) diese Technologie zur Herstellung der Prototypen eingesetzt. William Roper von SCO sagt: „Aufgrund der Kommunikation und Zusammenarbeit zwischen den Perdix hat der Schwarm keinen Anführer und kann sich leicht an Drohnen anpassen, die in das Team ein- oder aus dem Team kommen. Darüber hinaus können die Perdix-Drohnen zur Überwachung der Umgebung und zum Blockieren feindlicher Radargeräte eingesetzt werden.“ Nach diesem erfolgreichen Projekt hat die US Navy das Budget für diesen Sektor bereits erhöht, um komplexere Prototypen zu entwickeln.

Die Drohne Auxdron (Bildnachweis: General Drones)

3D-gedruckte Drohnen für Betriebe

Kürzlich wurde die Einführung der Lidardrone XL, die bis zu 13 Kilo heben kann, bekanntgegeben. Das galizische Unternehmen Aeromedia widmet sich der Vermittlung industrieller und audiovisueller Dienstleistungen, die an die unterschiedlichen Bedürfnisse von Kunden angepasst sind. Das Unternehmen entwickelte die Drohne, die je nach Gewicht eine Reichweite von 25 bis 45 Minuten hat. Dieser Prototyp könnte in vielen Betrieben oder Industrien eingesetzt werden, um schwere Lasten zu transportieren und die Aktivität zu beschleunigen. Aquilino Abeal, geschäftsführender Gesellschafter von Aeromedia, kommentierte: „Wir verwenden die hochwertigsten Materialien, das vorherrschende ist die Kohlefaser. Dies ermöglicht es der Lidardrone XL, den Kompromiss zwischen Gewicht und Festigkeit zu erhöhen„. Aus diesem Grund ist die Drohne in der Lage, auch unter widrigen Bedingungen wie Regen und Wind zu arbeiten.

Auf der anderen Seite ist vor einigen Jahren eine Nachricht aufgetaucht, die die Aufmerksamkeit vieler Menschen erregte und in der Zusammenarbeit der Firma Flirtey mit der Fastfood-Marke Domino’s bestand. Das in Neuseeland vorgesehene Pilotprojekt bestand in der Schaffung einer unbemannten Drohne, die in der Lage sein sollte, Pizza nach Hause zu liefern. Flirtey’s Technologie machte die Drohne „Dru“ leicht und autonom, aus Aluminium, zahlreichen Fasern und 3D-Druckkomponenten. Das Gerät integriert ein GPS-System zur Durchführung der Lieferungen und muss die für unbemannte Flugzeuge geltenden Regeln und Luftvorschriften einhalten. Obwohl es verrückt erscheint, ist dieses System für einige Dienste bereits eingeführt worden.

Die Drohne „DRU“ entstand in einer Zusammenarbeit von Flirtey und Domino’s Pizza.

Weitere Anwendungsbereiche

3D-gedruckte Drohnen können neben den bereits benannten Anwendungsfeldern auch für Freizeitaktivitäten genutzt werden. Ein Beispiel hierfür ist das, von dem Unternehmen UVify entwickelte, Nano-Racing für 3D-gedruckte Drohnen. Zudem gibt es einige Drohnen und Fluggeräte, die dank Robotik dazu in der Lage sind, in 3D zu scannen und zu drucken, um zum Bau und zur Instandsetzung unserer Straßen beizutragen. Diese unglaubliche Idee der sich selbst reparierenden Städte ist dank des Projekts der Universität Leeds oder beispielsweise des fliegenden 3D-Druckers der Firma DediBot bereits Realität. Letztere, genannt Fly Elephant, ist die erste Maschine, die 3D-Strukturen druckt, während sie durch die Luft fliegt. Beide Projekte könnten zur Identifizierung von Mängeln in den Städten führen, sie reparieren oder sogar in Hochbauprojekte integriert werden.

Links ein Modell der UVify-Drohne und rechts die Drohne Fly Elephant von DediBot

Wie erstellen Sie Ihre eigene 3D-gedruckte Drohnen?

Bei der Herstellung einer Drohne mit 3D-Druck ist einer der wichtigsten Punkte das zu verwendende Material. Die derzeit möglichen Materialien für die additive Herstellung sind vielfältig, so dass es schwierig sein kann, ein Material zu finden, das den Bedürfnissen und Möglichkeiten der Drohne entspricht. Diese Wahl ist von entscheidender Bedeutung, denn je schwerer sie ist, desto mehr Batterie wird verbraucht und desto kürzer wird die Flugzeit sein. In diesem Wissen und abhängig von der Funktionalität, die die Geräte haben werden, werden wir das eine oder andere Material wählen. Um die Widerstandsfähigkeit zu erhöhen und das Gewicht zu verringern, können Sie sich außerdem jederzeit für eine Verstärkung der Materialien mit Verbundfasern entscheiden. Für die Herstellung von Drohnen werden in der Regel die folgenden Zusatzmaterialien verwendet.

PLA wird hauptsächlich von denjenigen verwendet, die in die Welt des 3D-Drucks einsteigen. Sein Hauptmerkmal ist, dass es ein geruchloses, billiges Material mit einer Vielzahl von verfügbaren Farben ist, obwohl sein Hauptnachteil darin besteht, dass es nicht gegen hohe Temperaturen beständig ist. Auf der anderen Seite finden wir ABS, ein Polymer, das in Bezug auf seine niedrigen Kosten und seine Verfügbarkeit dem PLA ähnelt, obwohl es viel effizienter ist. Dieses Material ist widerstandsfähiger und auch leichter, aber die giftigen Dämpfe und die Eigenschaften des Heizbettes müssen vor dem Druck berücksichtigt werden. Was andere, komplexere Optionen betrifft, so ist PETG ein stabiles, schlagfestes Polymer, dennoch ist es ziemlich schwer und teuer zu drucken. TPU-Materialien zeichnen sich durch die Flexibilität der Endstücke und die Absorption von Schwingungen aus. Nylon ist ein leichtes Polymer mit einer unglaublichen Festigkeit und Temperaturbeständigkeit, das jedoch schwer zu drucken ist.

Die Wahl des Druckmaterials kann die Leistung der Drohne beeinflussen.

Nachdem Sie das am besten geeignete Material für Ihr Projekt ausgewählt haben, wäre der nächste Schritt die Beschaffung einer STL-Datei mit dem Modell der Drohne, die wir mit dem Druck der Stücke fortfahren wollen. Es gibt viele Websites, die kostenlose Modelle für den 3D-Druck anbieten, aber wenn Sie nicht alle kennen, können Sie unsere spezielle Seite besuchen. Sobald Sie das Modell und die Teile ausgedruckt haben, müssen Sie sie nur noch zusammenbauen und die elektronischen Komponenten hinzufügen, um Ihrer Drohne Leben einzuhauchen. Worauf warten Sie also noch?

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