Blick in die Feuerzone

Die FireDrone fliegt in brennende Gebäude, Tunnel oder Industrieanlagen und liefert Echtzeitdaten aus extremen Umgebungen. Entwickelt an der Empa und als Spin-off weitergeführt, verbindet sie hitzeresistente Materialien mit intelligenter Robotik, für mehr Sicherheit und Effizienz bei Feuerwehr- und Industrieeinsätzen.

Brände in grossen Gebäuden, Tunneln oder Industrieanlagen sind ein Wettlauf gegen die Zeit. Einsatzkräfte müssen sich oft in verqualmte, instabile Strukturen vorwagen, ohne genau zu wissen, was sie erwartet. Die FireDrone soll diese Lücke schliessen und fliegt als hitzeresistente Aufklärungsplattform in Gefahrenbereiche und liefert Lageinformationen in Echtzeit auf den Bildschirm.

Statt Menschen in einsturzgefährdete Zonen zu schicken, übernimmt der Flugroboter die Erkundung. Er spürt Gefahrenstoffe auf, hilft, vermisste Personen zu lokalisieren und zeigt Brandherde dort, wo Sicht und Zugang begrenzt sind. So sinkt das Risiko für Einsatzkräfte und die Qualität der Entscheidungen steigt.

Mehr Sicherheit für Feuerwehr und Industrie
Giftiger Rauch, einstürzende Bauteile oder Explosionen gehören zu den grössten Risiken bei Brandeinsätzen. Besonders in komplexen Strukturen wie Parkhäusern, Industriehallen oder Tunneln ist das Absuchen mühsam und gefährlich. Hier spielt die Drone ihre Stärke aus, denn sie kann solche Areale rasch und gezielt abfliegen, ohne Schaden zu nehmen.

Auch in der Industrie eröffnet die hitzebeständige Drohne neue Optionen. Anlagen mit Öfen, Raffinerien oder thermischen Prozessen müssen heute oft über Stunden oder Tage heruntergefahren werden, bevor eine Inspektion möglich ist. Die Drone soll etwa Zement- oder Stahlwerke sowie Kehrichtverbrennungsanlagen im laufenden Betrieb prüfen können. Das verkürzt Stillstandszeiten, reduziert Kosten und spart Energie.

Aerogel-Hülle für 200 Grad
Wo herkömmliche Drohnen bei rund 40 Grad Celsius versagen, bleibt diese in der Luft. Ihr Kern ist eine patentierte Isolation aus ultraleichtem Aerogel. Dieses Material besteht fast vollständig aus Luft, eingebettet in eine hitzebeständige Polyimid-Struktur, und schützt die sensible Elektronik vor Temperaturen bis zu 200 Grad Celsius.

Die neue Generation verzichtet auf komplexe Verbundstrukturen mit Glasfasern und setzt auf ein reines Polyimid-Aerogel, das sich in dreidimensionale Formen giessen lässt. Die Hülle entsteht damit praktisch aus einem Guss und schmiegt sich passgenau um die Komponenten.

Die neue Aerogel-Variante kombiniert hohe Wärmebeständigkeit mit mechanischer Flexibilität und wird durch ein internes Temperaturmanagement ergänzt, das die Elektronik aktiv überwacht und kühlt.

Wärmebilder in Echtzeit auch ohne GPS
Im Einsatz liefert die Drone hochaufgelöste Wärmebilder direkt auf die Fernsteuerung. Eine Infrarotkamera macht Brandherde, Hitzenester oder versteckte Personen sichtbar, auch durch dichten Rauch hindurch. Mehrere Einsatzkräfte können die Bilder gleichzeitig verfolgen und sich so unabhängig vom ersten Trupp im Gebäude ein Bild der Lage machen.

Die Drohne lässt sich modular ausrüsten mit zusätzliche Kameras oder Sensoren. Zusätzlich  können Aussentemperaturen gemessen oder Gase detektieren werden, die bei Bränden entstehen. Ein weiteres Highlife ist der Einsatz in Innenräumen. Da GPS in Gebäuden, Tunneln oder überdachten Industrieanlagen oft ausfällt, arbeitet das System mit speziell entwickelten Assistenz- und Lokalisierungsfunktionen, die auch ohne Satellitensignal für stabile Flüge sorgen.

Vom Labor ins Einsatzfahrzeug
Der Weg vom Prototyp zur einsatzfähigen Lösung führt über Tests unter realen Bedingungen. Die Drone wurde bereits auf Trainingsgeländen für Feuerwehrleute sowie in laufenden Industrieanlagen erprobt, unter anderem im Zementwerk Siggenthal. Ziel ist, dass Pilotinnen und Piloten die Drohne nach minimalem Training sicher in Extremsituationen einsetzen können.

Mit dem geplanten FireDrone Nest geht das Spin-off noch einen Schritt weiter. Die mobile, thermisch isolierte Andock- und Wartungsstation soll in Feuerwehrfahrzeuge oder moderne Brandschutzsysteme integriert werden. Nach einem Einsatz landet die Drohne automatisch, wird gesichert, geprüft und für den nächsten Flug vorbereitet. So wird aus einem Forschungsprojekt ein verlässliches System für den Alltag von Feuerwehr und Industrie.

Spin-off mit Rückenwind
Die Drone steht für eine Entwicklungslinie, die in den Empa-Laboren für «Sustainability Robotics» und «Building Energy Materials and Components» begonnen hat. Heute treibt ein Spin-off der Empa und der EPFL die Technologie in Richtung Marktanwendung. Unterstützt wird das Team durch verschiedene Förderprogramme und Stiftungen, die den Übergang von der Idee zum Produkt ermöglichen.

Für die Forschenden ist klar, die Kombination aus neuer Materialtechnologie, Robotik und praktischer Erprobung eröffnet ein neues Kapitel in der Brandbekämpfung. Jetzt geht es darum, die Drohne aus der Testumgebung in reale Einsätze zu bringen, damit sie künftig dorthin fliegen kann, wo Menschen besser Abstand halten.

Quelle EMPA