Die Abteilung Laboratory of Sustainability Robotics der Empa fokussiert sich mitunter auf die Entwicklung von Flugroboter-Plattformen. Eine solche hat kürzlich ihren Feuertest bestanden. «Täglich begeben sich Feuerwehrleute im Einsatz in meist unbekannten Geländen in Lebensgefahr», sagt David Häusermann. Dazu hat der Entwicklungsingenieur mit seinem Team während rund sechs Monaten eine Feuerdrohne entwickelt, konstruiert und getestet. Diese soll aus sicherer Entfernung als Aufklärungsgerät die Feuerwehr dabei unterstützen, sich wortwörtlich ein Bild von der Gefahrensituation machen zu können – mittels Infrarotsensor sowie einer herkömmlichen RGB-Kamera. So kann im Einsatz das Risiko minimiert und die Effizienz gesteigert werden.

Extremen Temperaturen trotzen

Herkömmliche Drohnen sind für die Anwendung an extremen Hitzequellen nicht geeignet, da die verbauten Komponenten sehr schnell schmelzen oder gar brennen können. «Für unseren Prototypen der Feuerdrohne mussten wir nach speziellen Materialien suchen, die hohen Temperaturen bis zu 200°C trotzen können», betont Häusermann. In Kooperation mit Materialwissenschaftler und -wissenschaftlerinnen der Empa wurde dazu ein Polyimid-Aerogel-Hitzeschild entwickelt, um die interne Elektronik der Drohne zu schützen.

Zu heiss für den FDM 3D-Druck

In der Entwicklungsphase kamen auch additive Fertigungsverfahren wie FDM (Fused Deposition Modeling) ihren Einsatz, da diese eine grosse Konstruktionsfreiheit bieten. Die auf diese Weise gebauten Teile mussten im späteren Entwicklungsstadium jedoch durch lasergesinterte PA12-Elemente ausgetauscht werden, da diese eine höhere Genauigkeit, Materialgüte und Temperaturresistenz aufweisen. Diese SLS- genannte Technologie bietet im Vergleich zum FDM-Verfahren den weiteren Vorteil, gänzlich auf Supportstrukturen beim Druck verzichten zu können.

SLS-Teile bewähren sich im Feldtest

Die von Sintratec gesponserten 3D-Druck-Teile wurden unter anderem für die Montagerahmen des Aerogel-Hitzeschildes, Befestigungen für Elektronikkomponenten, Klemmen der Rotorarme und die Getriebegehäuse verwendet. «Die Teile die Sintratec uns zur Verfügung gestellt hat, erfüllen alle unsere Projektanforderungen und reagieren im Test unter realen Bedingungen wie erwartet», erklärt Häusermann begeistert. Für den Ingenieur ist klar, dass er diese Technologie auch in künftigen Projekten anwenden will.