Gestatten, Marlyn Cobalt: Diese 3D-gedruckte Drohne revolutioniert die Vermessungsbranche

Atmos kennt sich aus mit Veränderungen. Was 2012 als Studierenden-Challenge der niederländischen TU Delft und der US Air Force begann, hat sich seitdem zu einer Firma weiterentwickelt, die Drohnen zur Luftüberwachung an Kunden in der ganzen Welt verkauft. Aber nicht nur hier hat sich einiges verändert. Die Zielgruppe ebenso wie die öffentliche Wahrnehmung der Technologie haben sich ebenfalls verlagert.

„Als wir 2012 starteten, wurden Drohnen als militärisches Werkzeug wahrgenommen“, erklärt Joost Bouman, Leiter Herstellung und Logistik bei Atmos. „Insbesondere in den letzten drei Jahren sehen wir aber eine Verlagerung in die breite Öffentlichkeit, als akzeptierte Technologie für den professionellen Einsatz.“ 

Dies zeigt sich auch in den wichtigsten Zielgruppen für die Drohnen von Atmos: Es handelt sich hierbei um Experten aus den unterschiedlichsten Branchen wie Konstruktion, Landwirtschaft und Kartierung, wo große Landstriche vermessen und analysiert werden müssen. Atmos hat den Marlyn Cobalt, ihr neuestes 3D-gedrucktes Modell, so konstruiert, dass er zu einem unverzichtbaren Werkzeug auf diesem Gebiet wird – und gleichzeitig auch, damit er zu etwas größerem auf dieser Welt beiträgt.

„Unser Hauptziel liegt darin, ein Werkzeug für Experten anzubieten, damit diese mehr über unser Land erfahren können. Ihr Wissen lässt sich anschließend für Optimierungen nutzen, um den Herausforderungen besser zu begegnen, vor denen wir auf diesem Planeten stehen“, sagt Vasilis Tziampiris, Marketingleiter bei Atmos. „Zum Beispiel die Urbanisierung und die Begrenztheit unserer Ressourcen. Wir benötigen Werkzeuge, um unsere Umwelt besser zu verstehen und die Zukunft mit Präzision zu planen.“

Der Marlyn Cobalt ist Atmos' Antwort auf diese Herausforderungen. Als senkrechtstartende Drohne kann er von jeder 2 x 2 Meter großen Fläche abheben und bei Windstärken von bis zu 45 km/h fliegen. Mit seiner speziellen Ausstattung kann er Leistungen erbringen, die für andere Drohnen unerreichbar sind. Ein Vermessungsingenieur kann in nur einem Flug bis zu 210 Hektar erfassen – eine Fläche von etwa 300 Fußballfeldern. Unterdessen ermöglicht die leistungsstarke Kamera der Drohne eine Genauigkeit von 1 cm. Das ist das Ergebnis vieler Jahre Arbeit und veranschaulicht zusätzlich die Effektivität des 3D-Drucks. Die Kombination aus Flexibilität, Wiederholbarkeit und festen aber leichten Werkstoffen war genau richtig für Atmos.

„Über die letzten Jahre konnten wir beobachten, dass sich die Fertigungsmethoden in der additiven Fertigung sehr gut weiterentwickelt haben“, sagt Joost Bouman. „Zu Beginn haben wir nur wenige Prototypen in 3D gedruckt. Irgendwann ist uns dann aufgefallen, dass einige Bauteile sich aufgrund ihrer Komplexität besonders gut für den 3D-Druck eignen. Andere Bauteile lassen sich wiederum günstiger oder einfacher mit herkömmlichen Methoden fertigen. Es ist also nicht immer ganz einfach den besten Weg zu finden. Die Luftfahrt ist eben sehr komplex, was das angeht.“

Was dem Team am Ende bei der Entscheidung half, war die Möglichkeit inkrementelle Verbesserungen durch Versuch und Irrtum zu realisieren. Abgesehen vom Design Ihrer Maschine, bietet der 3D-Druck die Flexibilität, zwischen unterschiedlichen Technologien und Werkstoffen genau das Passende auszuwählen. Atmos entschied sich schließlich für die Multi-Jet-Fusion-Technologie, aufgrund der Festigkeit der Materialien und der geringeren Wahrscheinlichkeit für Verzug im Vergleich zu anderen Methoden. Zum jetzigen Zeitpunkt druckt Materialise ca. 60 der einzigartigen Bauteile in und an der Drohne und sorgt auch für das entsprechende Finish.

Diese iterative Freiheit ermöglicht es Atmos sich an eine ständig verändernde Umgebung anzupassen.

„Mit der additiven Fertigung können wir Dinge schnell erzeugen. Dadurch können wir immer wieder iterieren und Kundenfeedback zügig umsetzen. Das ist besonders wichtig für uns“, führt Joost Bouman aus. „Darüber hinaus kommen noch externe Faktoren hinzu. Drohnen und ihr Gebrauch sind stark reguliert und diese Regularien ändern sich recht häufig in letzter Zeit. Wir mussten zum Beispiel eine Außenbeleuchtung hinzufügen.

Mit der additiven Fertigung lassen sich wenn nötig ganz einfach Dinge zum Fluggerät hinzufügen. Wir konstruieren, testen, integrieren und verbessern ständig. Und das ist einer der größten Stärken: Wenn wir ständig neue Formen erstellen oder Mindestbestellmengen von 1000 Stück beachten müssten, würden wir so viel Abfall erzeugen.“

Nachdem sich das endgültige Design als erfolgreich erwiesen hat, plant Atmos bereits die Skalierung der Produktion. Momentan fertigt das Team zwischen vier und sechs Fluggeräten pro Monat, doch sie hoffen, dass sie diese Zahlen bereits in naher Zukunft verdoppeln werden. Weniger als 10 % der Vermessungen finden heute per Drohne statt. Das zeigt, dass der Markt noch längst nicht gesättigt ist. Die Herausforderung besteht nun darin, noch mehr Vermessungsingenieure von den neuen Methoden zu überzeugen.

„Die größte, aber meiner Meinung nach auch interessanteste Herausforderung sind diejenigen, die noch immer mit herkömmlichen Methoden arbeiten“, erläutert Vasilis Tziampiris. „Wir sehen jetzt, dass ein großer Teil der Industrie bereits Drohnen einsetzt und diese Technologie kennt. Unsere nächste große Aufgabe sind jetzt die traditionellen Landvermesser.

„Da wird diese Fallstudie sicher Aufsehen erregen. Wir zeigen, dass die Vermessung mittels Drohnen 30 Mal effizienter ist als herkömmliche Methoden. Das ist enorm für diese Zielgruppe. In deren Augen ist das ein Riesenschritt, dieser Technologiesprung. Wir als Hersteller bemühen uns dann, den Prozess für sie so einfach wie möglich zu machen. Gleichzeitig versuchen wir sicherzustellen, dass unsere Software ein sehr gutes Nutzererlebnis bei der Flugplanung und -überwachung bietet. Es ist wirklich simpel, mit Schritt-für-Schritt-Anleitung, sodass eine Umstellung für sie unglaublich einfach ist.“

Als Atmos begann, nach einem Fertigungspartner zu suchen, war das Design so gut wie fertig. Bis auf ein paar kleine Verbesserungen sowie eine Beratung zu den Vor- und Nachteilen der unterschiedlichen, verfügbaren Optionen, stand die fertige und für den 3D-Druck optimierte Konstruktion im Prinzip fest. Aber wie bei jedem Prozess, ist die Suche nach dem richtigen Partner für den letzten Schritt oft genau sie wichtig, wie die Wahl der Fertigungsmethode selber. Nach Joost Boumans Meinung ist er sogar noch wichtiger. Warum fiel die Wahl also auf Materialise?

„Wir arbeiten jetzt seit etwa vier Jahren mit Materialise zusammen“, sagt Joost Bouman. „Wir haben schon unterschiedliche 3D-Druck-Anbieter ausprobiert. Materialise waren die ersten, wo wir weiter als bis zur Webseite kamen. Stattdessen erhielten wir einen festen Ansprechpartner, mit dem wir regelmäßig über Preisgestaltung, Aufsetzen der Produktionslinie und alle anderen anfallenden Aufgaben sprechen konnten.

„Wir hatten die Möglichkeit auch Dinge zu thematisieren, die schief gehen können. Das war mir sehr wichtig. Fehler passieren, das ist menschlich. Die Tatsache, dass wir darüber sprechen konnten, um dann zu überlegen, was wir in Zukunft besser machen können – egal ob auf der Seite von Materialise oder auf unserer Seite – macht alles klarer. Es bedeutet, dass wir uns stetig verbessern und genau das führt am Ende zu besseren Bauteilen.“

Der Schlüssel zu sicherer Wiederholbarkeit und Konsistenz liegt vornehmlich darin, jegliche Probleme direkt zu adressieren und das Design, wenn nötig, kontinuierlich anzupassen. Das gilt für jede Branche, aber insbesondere dann, wenn die Hauptlast aus regulatorischen Anforderungen auf dem Maschinenbediener statt auf der Maschine selbst liegt.

„Natürlich haben wir eine große Verantwortung, denn wir stellen etwas her, das fliegt. Da müssen wir sicherstellen, dass es für unsere Kunden sicher ist. Wir müssen wissen, dass unser Produkt in dieser Hinsicht einwandfrei ist“, erklärt Joost Bouman. „Es ist die Qualität der Wiederholbarkeit, warum wir weiterhin mit Materialise arbeiten. Mir gefällt am meisten, dass sie unsere Produktion wie einen normalen Fertigungsprozess behandeln und nicht wie eine Prototypenerstellung, wo immer nur ein Satz Prototypen nach dem anderen gebaut wird.  Im vergangenen Jahr haben wir nach meiner Erinnerung immer zwischen zehn und zwanzig Bauteile auf einmal bestellt. Und wir wussten, dass sie jedes Mal absolut gleich sein würden. Genau das ist es, was uns wichtig ist.“

In dem Maß wie Atmos in den kommenden Monaten und Jahren weiter wachsen möchte, wird die Belastbarkeit dieser Beziehung immer wichtiger. Es ist in jedem Fall eine Reise, auf die Materialise sich freut.