Flugroboter Hitzeresistente Drohne fliegt in risikoreiche Umgebungen

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Brandbekämpfung in großen Gebäuden, langen Tunneln oder weitläufigen Wäldern stellt Einsatzkräfte vor große Herausforderungen. Die Fire-Drone soll hier rasch Überblick verschaffen: Als erste hitzeresistente Drohne fliegt sie in risikoreiche Umgebungen und liefert Informationen in Echtzeit.

Bei herkömmlichen Drohnen ist ab etwa 40 Grad Celsius Schluss: Der Rahmen verformt sich, die Elektronik versagt. Die Fire-Drone hingegen fliegt bei Temperaturen von bis zu 200 Grad Celsius. Geschützt wird sie durch eine patentierte Isolation aus ultraleichtem Aerogel. Dieses besteht fast vollständig aus luftgefüllten Poren, die von einem hitzebeständigen Kunststoff umschlossen sind.

Der Flugroboter wurde an der Empa entwickelt und wird heute von einem Empa- und EPFL-Spin-off weitergeführt. Künftig soll er Feuerwehrleute dabei unterstützen, schnelle und fundierte Entscheidungen zu treffen.
 

Heute müssen Feuerwehrleute selbst in brennende Gebäude vordringen, um Gefahrenstoffe oder vermisste Personen zu lokalisieren. Mit der Fire-Drone können wir erstmals eine Drohne in Gefahrenbereiche schicken, um genau das zu tun – und so das Risiko bei Brandeinsätzen deutlich zu minimieren

Fabian Wiesemüller, Empa-Forscher und Mitgründer des Start-up-Unternehmen

Was leistet die Drohne?

• Ausgestattet mit einer Infrarotkamera sendet die Drohne hochaufgelöste Wärmebilder in Echtzeit auf den Bildschirm der Fernsteuerung. So können mehrere Einsatzkräfte in sicherer Distanz gleichzeitig Brandherde oder vermisste Personen lokalisieren.
• Optional kann die Drohne mit weiteren Kameras oder Sensoren ausgerüstet werden, etwa um Außentemperaturen zu messen oder Gase zu detektieren, die bei Bränden entstehen.
• Ein entscheidender Vorteil ist zudem, dass die Drohne auch in Innenräumen fliegen kann. Da sie sich dabei nicht auf die Navigation per Satelliten verlassen kann, wurde sie gezielt für Einsätze in Gebäuden, Tunneln oder überdachten Industrieanlagen optimiert.

Einsatz bei Feuerwehr und in der Industrie

Giftiger Rauch, einstürzende Bauteile oder explodierende Stoffe gefährden Feuerwehrleute. Rauch und Schadstoffe sind für mehr als zwei Drittel der Todesfälle bei Brandeinsätzen verantwortlich, und über ein Drittel aller Einsätze ist mit gefährlichen Materialien verbunden. Die Fire-Drone soll deshalb bei unübersichtlicher Lage oder dichten Rauchschwaden eingesetzt werden. Ihre Stärke liegt vor allem beim Einsatz innerhalb großer und komplexer Strukturen wie Industriehallen, Parkhäusern oder Tunneln. Dort ist das Absuchen besonders zeitaufwendig und gefährlich.
Neben Brandeinsätzen eignet sich die Drohne auch für Industrieinspektionen. Viele Anlagen mit Öfen, Raffinerien oder chemischen Prozessen können erst nach langen Abkühlphasen sicher inspiziert werden. Diese Stillstandszeiten dauern oft mehrere Tage, verursachen hohe Kosten und führen zu Energieverlusten. Die Drohne könnte künftig beispielsweise Zement- oder Stahlwerke sowie Kehrichtverbrennungsanlagen im laufenden Betrieb inspizieren – überall dort, wo hohe Temperaturen den Einsatz von Menschen und konventionellen Drohnen erschweren.

Fortschritte bei der Isolation machen die Drohne hitzeresistent

Gegenüber früheren Versionen wurde das Isolationssystem inzwischen grundlegend vereinfacht. Statt einer komplexen, glasfaserverstärkten Verbundstruktur aus Polyimid und Silica kommt heute ein reines Polyimid-Aerogel zum Einsatz. Klobige Einzelbauteile für die Hülle sind damit Vergangenheit: Das neue Material umhüllt die empfindlichen Komponenten aus einem Guss. Gleichzeitig verbesserten Empa-Forschende um Shanyu Zhao das hochtemperaturbeständige Polyimid-Aerogel weiter. Solche Materialien galten lange als schwer realisierbar. Durch jahrelange Forschung an der chemischen Zusammensetzung entstand eine neue Materialkombination, die hohe Wärmebeständigkeit mit mechanischer Flexibilität verbindet. Zusätzlich verfügt die Drohne über ein internes Temperaturmanagementsystem, das die Elektronik kontinuierlich kühlt und überwacht.