Neue FireDrone für Feuerwehr und Industrie
Sie fliegt dahin, wo's heiß ist
Die FireDrone soll Echtzeitdaten aus Hochrisikobereichen liefern, die für Menschen und herkömmliche Drohnen zu gefährlich sind. Die neue Generation der Drohne, entwickelt an der Empa, kombiniert hitzeresistente Materialien mit praxisnaher Robotik – für Brandeinsätze und Industrieinspektionen bei extremen Temperaturen.
Die FireDrone ist die erste Drohne, die extremer Hitze trotzt. Künftig soll sie Daten direkt aus Gefahrenzonen senden.
Empa
Brandbekämpfung in großen Gebäuden, langen Tunneln oder weitläufigen Wäldern stellt Einsatzkräfte vor große Herausforderungen. Die FireDrone soll hier rasch Überblick verschaffen: Als erste hitzeresistente Drohne fliegt sie in risikoreiche Umgebungen und liefert Lageinformationen in Echtzeit. „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“, erklärt Fabian Wiesemüller, Empa-Forscher und Mitgründer des Start-up-Unternehmens. 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.
Einsatz bei Feuerwehr und 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 FireDrone 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. „Eine Drohne, die solche Areale schnell und unbeschadet abfliegen kann, bringt einen klaren Mehrwert“, so David Häusermann, Empa-Forscher und ebenfalls Mitgründer des Start-ups.
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 FireDrone 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
Bei herkömmlichen Drohnen ist ab etwa 40 °C Schluss: Der Rahmen verformt sich, die Elektronik versagt. Die FireDrone hingegen fliegt bei Temperaturen von bis zu 200 °C. Geschützt wird sie durch eine patentierte Isolation aus ultraleichtem Aerogel. Dieses besteht fast vollständig aus luftgefüllten Poren, die von einem hitzebeständigen Kunststoff umschlossen sind.
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. „Wir können das Aerogel in dreidimensionalen Formen gießen und maßgeschneidert an die Drohne anpassen“, erläutert Häusermann. Klobige Einzelbauteile für die Hülle sind damit Vergangenheit: Das neue Material umhüllt die empfindlichen Komponenten aus einem Guss.
Neue Generation der FireDrone für Feuerwehr und Industrie
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 – von der Auswahl der Ausgangsstoffe bis hin zu Polymerisations- und Lösungsmittelprozessen – entstand eine neue Materialkombination, die hohe Wärmebeständigkeit mit mechanischer Flexibilität verbindet. Zusätzlich verfügt die FireDrone über ein internes Temperaturmanagementsystem, das die Elektronik kontinuierlich kühlt und überwacht.
Live-Wärmebilder aus Gebäuden
Ausgestattet mit einer Infrarotkamera sendet die FireDrone hochaufgelöste Wärmebilder in Echtzeit auf den Bildschirm der Fernsteuerung. So können mehrere Einsatzkräfte in sicherer Distanz gleichzeitig Brandherde oder vermisste Personen lokalisieren. „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“, erklärt Häusermann. Optional kann die Drohne mit weiteren Kameras oder Sensoren ausgerüstet werden, etwa um Außentemperaturen zu messen oder Gase zu detektieren, die bei Bränden entstehen.
FireDrone, ein Spin-off der Empa
Die FireDrone ist das Ergebnis mehrjähriger Forschung in den Empa-Labors Sustainability Robotics und Building Energy Materials and Components. Die hitzebeständige Drohne wird heute von einem Empa- und EPFL-Spin-off weiterentwickelt. Unterstützt wird das Team rund um David Häusermann und Fabian Wiesemüller durch verschiedene Förderprogramme wie Venture Kick, der Gebert Rüf Stiftung und dem Innovations Booster Robotics. Ein zusätzliches Entwicklungsprojekt ist das FireDrone Nest: eine mobile, thermisch isolierte Andock- und Wartungsstation. Sie soll es ermöglichen, die Drohne nach einem Einsatz automatisch zu landen, zu sichern und für den nächsten Flug vorzubereiten – ein wichtiger Schritt hin zu verlässlichen Einsätzen bei Feuerwehr und Industrie. „Der Schritt vom Forschungsprojekt in die Praxis wäre ohne die jahrelange Unterstützung der Empa nicht möglich gewesen“, so Wiesemüller. «Jetzt geht es darum, die Technologie in reale Einsätze zu bringen.“
Ein entscheidender Vorteil ist zudem, dass die FireDrone 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. „In vielen unserer Einsatzszenarien ist GPS nicht verfügbar. Deshalb entwickeln wir Pilotassistenz- und Lokalisierungssysteme, die auch ohne Satellitensignal stabil funktionieren“, sagt Wiesemüller.
Das Spin-off testete die FireDrone bereits mehrfach auf dem Trainingsgelände des Ausbildungszentrum Andelfingen sowie im Zementwerk von Holcim in Siggenthal. „Tests sind entscheidend, um den Schritt aus dem Labor in die Praxis zu machen. In Zukunft sollen Piloten mit minimalem Training diese Drohnen sicher in Extremsituationen einsetzen können“, so Häusermann. Langfristig soll die FireDrone mit einer mobilen Andock- und Wartungsstation ergänzt werden, die in Feuerwehrfahrzeuge oder moderne Brandschutzsysteme integriert werden kann.
(Quelle: Empa)
FAQ: FireDrone‑Spin‑off‑Initiative der Empa
1. Was ist die FireDrone und was ist ihr Zweck?
Die FireDrone ist eine hitzeresistente Drohne, die an der Empa entwickelt und inzwischen von einem Empa‑ und EPFL‑Spin‑off weitergeführt wird. Sie soll Echtzeit‑Lagedaten aus extrem gefährlichen, heißen Umgebungen liefern, in die Menschen und herkömmliche Drohnen nicht sicher vordringen können, z. B. bei Bränden oder Industrieinspektionen.
2. Was macht die FireDrone hitzebeständig und wie funktioniert sie?
Die FireDrone ist durch eine patentierte Isolation aus ultraleichtem Aerogel geschützt, die die empfindlichen Komponenten vor Hitze abschirmt. Sie kann Temperaturen von bis zu ca. 200 °C aushalten. Zusätzlich ist ein internes Temperaturmanagement eingebaut, um Elektronik kontinuierlich zu kühlen und zu überwachen.
3. Für welche Einsätze ist die FireDrone gedacht?
Die Drohne ist primär für Brandeinsätze und Industrieinspektionen bei hohen Temperaturen vorgesehen. Sie soll etwa in Gebäuden mit dichter Rauchentwicklung oder komplexen Strukturen wie Industriehallen, Parkhäusern oder Tunneln eingesetzt werden, um Lageinformationen zu liefern, bevor Einsatzkräfte dort hineingehen. Zusätzlich kann die FireDrone auch Industrieanlagen im laufenden Betrieb inspizieren, wo hohe Temperaturen konventionelle Drohnen und Menschen ausschließen.
4. Was bedeutet „Spin‑off“ in diesem Zusammenhang?
„Spin‑off“ bedeutet, dass aus dem Forschungsprojekt an der Empa ein eigenständiges Unternehmen entstanden ist, das die FireDrone‑Technologie weiterentwickelt und zur Marktreife bringt. Dieses Spin‑off wird von Empa‑Forschenden geführt und erhält Unterstützung durch Förderprogramme wie Venture Kick, die Gebert‑Rüf‑Stiftung und den Innovations‑Booster Robotics, um die Technologie in reale Einsätze zu bringen.
