Die Empa und ein Spin-off-Unternehmen haben die FireDrone entwickelt, eine hitzeresistente Drohne, die Echtzeitdaten aus extremen Gefahrenbereichen liefert. Diese Technologie soll Feuerwehrleute und Industriearbeiter bei Einsätzen in brennenden Gebäuden oder bei Inspektionen in Hochtemperaturumgebungen unterstützen.
Wichtigste Erkenntnisse
- Die FireDrone ist die erste Drohne, die bei Temperaturen bis zu 200 Grad Celsius operiert.
- Sie nutzt eine patentierte Isolation aus ultraleichtem Polyimid-Aerogel.
- Die Drohne liefert hochauflösende Wärmebilder und andere Sensordaten in Echtzeit.
- Sie kann in Innenräumen ohne GPS navigieren, was für Brandeinsätze entscheidend ist.
- Anwendung findet sie bei Feuerwehren und in der Industrie zur Inspektion heisser Anlagen.
Revolutionäre Technologie für extreme Bedingungen
Die FireDrone überwindet eine wesentliche Hürde im Bereich der Robotik: Sie operiert zuverlässig bei Temperaturen, die für Menschen und herkömmliche Drohnen zu gefährlich sind. Herkömmliche Drohnen versagen oft schon bei etwa 40 Grad Celsius. Die FireDrone hingegen trotzt Temperaturen von bis zu 200 Grad Celsius.
Diese Fähigkeit ist das Ergebnis jahrelanger Forschung und Entwicklung an der Empa. Das Projekt wurde als Spin-off weitergeführt, um die Technologie praxistauglich zu machen. Ziel ist es, Einsatzkräfte zu schützen und gleichzeitig wertvolle Informationen aus erster Hand zu liefern.
Faktencheck
- Einsatztemperatur: Bis zu 200 Grad Celsius
- Isolation: Patentiertes Polyimid-Aerogel
- Navigation: Autonom in Innenräumen ohne GPS
- Datenübertragung: Echtzeit-Wärmebilder und Sensordaten
Schutz für Einsatzkräfte bei Bränden
Brandbekämpfung in grossen Gebäuden, langen Tunneln oder weitläufigen Wäldern birgt erhebliche Risiken. Feuerwehrleute sind oft gezwungen, in brennende Gebäude vorzudringen, um vermisste Personen oder Gefahrstoffe zu lokalisieren. Dies setzt sie giftigem Rauch, einstürzenden Bauteilen und explosiven Materialien aus.
Fabian Wiesemüller, Empa-Forscher und Mitgründer des Start-up-Unternehmens, betont die Bedeutung der Drohne:
"Heute müssen Feuerwehrleute selbst in brennende Gebäude vordringen, um Gefahrenstoffe oder vermisste Personen zu lokalisieren. Mit der FireDrone können wir erstmals eine Drohne in Gefahrenbereiche schicken, um genau das zu tun – und so das Risiko bei Brandeinsätzen deutlich zu minimieren."
Rauch und Schadstoffe sind für mehr als zwei Drittel der Todesfälle bei Brandeinsätzen verantwortlich. Über ein Drittel aller Einsätze ist zudem mit gefährlichen Materialien verbunden. Die FireDrone kann hier eine entscheidende Rolle spielen, indem sie einen schnellen Überblick bei unübersichtlicher Lage oder dichtem Rauch verschafft.
Hintergrund: Risiken bei Brandeinsätzen
Die Gefahren für Feuerwehrleute sind enorm. Neben der direkten Hitze sind giftige Gase und die Gefahr von Strukturversagen grosse Bedrohungen. Eine Drohne, die diese Risiken reduzieren kann, stellt einen wichtigen Fortschritt dar.
Vielseitiger Einsatz in der Industrie
Neben Brandeinsätzen bietet die FireDrone auch in der Industrie erhebliche Vorteile. Viele Anlagen wie Öfen, Raffinerien oder chemische Prozesse müssen nach dem Betrieb lange abkühlen, bevor sie sicher inspiziert werden können. Diese Stillstandszeiten können mehrere Tage dauern, hohe Kosten verursachen und zu Energieverlusten führen.
Die FireDrone ermöglicht es, solche Anlagen im laufenden Betrieb zu inspizieren. David Häusermann, ebenfalls Empa-Forscher und Mitgründer des Start-ups, erklärt:
"Eine Drohne, die solche Areale schnell und unbeschadet abfliegen kann, bringt einen klaren Mehrwert."
Konkret könnte die Drohne Zement- oder Stahlwerke sowie Kehrichtverbrennungsanlagen überwachen. Überall dort, wo hohe Temperaturen den Einsatz von Menschen und konventionellen Drohnen erschweren, bietet die FireDrone eine sichere und effiziente Alternative.
Innovation in der Isolationstechnologie
Der Schlüssel zur Hitzeresistenz der FireDrone liegt in ihrer patentierten Isolation. Es handelt sich um ein ultraleichtes Polyimid-Aerogel, das fast vollständig aus luftgefüllten Poren besteht. Diese Poren sind von einem hitzebeständigen Kunststoff umschlossen.
Im Vergleich zu früheren Versionen wurde das Isolationssystem stark vereinfacht. Statt einer komplexen Verbundstruktur wird heute ein reines Polyimid-Aerogel verwendet. Häusermann erläutert:
"Wir können das Aerogel in dreidimensionalen Formen giessen und massgeschneidert an die Drohne anpassen."
Dadurch gehören klobige Einzelbauteile der Vergangenheit an. Das neue Material umhüllt die empfindlichen Komponenten der Drohne aus einem Guss. Empa-Forschende um Shanyu Zhao haben dieses hochtemperaturbeständige Aerogel weiterentwickelt, das hohe Wärmebeständigkeit mit mechanischer Flexibilität verbindet.
Echtzeit-Informationen und autonome Navigation
Die FireDrone ist mit einer Infrarotkamera ausgestattet, die hochauflösende Wärmebilder in Echtzeit an die Fernsteuerung sendet. Mehrere Einsatzkräfte können so gleichzeitig Brandherde oder vermisste Personen aus sicherer Distanz lokalisieren. Häusermann erklärt den Vorteil:
"Heute sehen oft nur die ersten Feuerwehrleute im Gebäude, wie es im Innern aussieht. Mit der Drohne kann sich etwa der Einsatzleiter einen eigenen Überblick verschaffen, noch bevor Menschen das Gebäude betreten."
Optional lässt sich die Drohne mit weiteren Kameras oder Sensoren ausrüsten, um beispielsweise Aussentemperaturen zu messen oder Gase zu detektieren, die bei Bränden entstehen. Ein weiterer entscheidender Vorteil ist die Fähigkeit, auch in Innenräumen zu fliegen, wo GPS-Signale oft nicht verfügbar sind.
Fabian Wiesemüller betont die Bedeutung dieser Technologie:
"In vielen unserer Einsatzszenarien ist GPS nicht verfügbar. Deshalb entwickeln wir Pilotassistenz- und Lokalisierungssysteme, die auch ohne Satellitensignal stabil funktionieren."
Das Spin-off hat die FireDrone bereits mehrfach getestet, unter anderem auf dem Trainingsgelände des Ausbildungszentrums Andelfingen und im Zementwerk von Holcim in Siggenthal. Diese Tests sind entscheidend, um die Technologie vom Labor in die Praxis zu überführen. Langfristig soll die FireDrone durch eine mobile Andock- und Wartungsstation ergänzt werden, die in Feuerwehrfahrzeuge oder Brandschutzsysteme integriert werden kann.
