Luft- und Raumfahrttechnik: Ingenieuren gelang der erste 3D-Druck einer voll funktionsfähigen Drohne aus ULTEM-FDM-Material

 1. Dezember 2016  Susann Heinze-Wallmeyer  

Forscher der Nanyang Technological University (NTU) in Singapur haben gemeinsam mit Stratasys mit dem 3D-Druckverfahren eine flugfähige Drohne aus ULTEM 9085-FDM-Material hergestellt und erfolgreich getestet. Forscher und Vertreter der Industrie sprechen von einem „Durchbruch“.

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Logo Nanyang Technological Universität Singapur.Bei dem Fluggefährt handelt es sich nicht nur um eine Drohne, sondern um den ersten voll funktionsfähigen Quadrocopter, der in einem einzigen Produktionsschritt hergestellt wurde. Dabei kam das von Stratasys entwickelte hochfeste und sehr leichte Material ULTEM 9085 zur Anwendung.

„In addition to being extremely rugged, the drone is capable of supporting over 60kg of weight suspended from its structure. Moving forward, Mr Keane said he is working on the next version of the drone which will feature better durability, lighter weight and improved flight dynamics.“ NTU

Entworfen und gedruckt wurde die Drohne  einer Pressemitteilung der NTU zufolge von Philip Keane, einem Forscher der NTU School of Mechanical and Aerospace Engineering. Das Fluggerät kann über 60 kg Gewicht transportieren, ist mit einer eingebetteten Elektronik ausgestattet und kann auch extrem hohen Temperaturen widerstehen. Das Projekt wurde gemeinsam vom NTU Singapore Center for 3D-Printing (NTU SC3DP) und Stratasys Asia Pacific realisiert.

Der Forscher Philip Keane mit der fertiggestellten Drohne. (Bild: © 3ders.org)
Der Forscher Philip Keane mit der fertiggestellten Drohne. (Bild: © 3ders.org)

„Eine der schwierigsten Herausforderungen bestand darin, elektronische Bauteile zu finden, die theoretisch das Hochtemperatur-Druckverfahren überleben konnten“, so Philip Keane. Dazu mussten an den Komponenten einige hitzebeständige Änderungen vorgenommen werden. Zu den Leiterplatten wurden neue Komponenten hinzugefügt. Während des gesamten Prozesses musste sehr akribisch vorgegangen werden. Der Druckvorgang dauerte – inklusive drei Pausen für das Platzieren der Elektronik im Chassis – weniger als 14 Stunden. Motoren und Propeller wurden nach Fertigstellung des Chassis montiert.

Von entscheidender Bedeutung war die Verwendung des FDM-Materials ULTEM 9085, da dieser thermoplastische Kunststoff über ein sehr hohes Festigkeit-Gewicht-Verhältnis verfügt und auch die Entflammbarkeit, Rauchbildung und Toxizität des Materials bekannt ist, weshalb es sich für die Luft- und Raumfahrtindustrie eignet.

Drohne mit Steuerungseinheit.
Die gedruckte Drohne mit der Steuerungseinheit. (Bild: © Nanyang Technological University NTU)

Erfolg durch Zusammenarbeit von Wissenschaft und Industrie

Der Geschäftsführer von NTU SC3DP, Professor Chua Chee Kai, stellte fest, dass die Drohne sein triumphales Beispiel für Innovationen sei, wenn akademische Forscher und Industriepartner zusammenarbeiten. Der Direktor für Applikationen und Produkte bei Stratasys Asia Pacific, Fred Fischer, äußerte sich zum Erfolg des Projekts folgendermaßen: „Dieses Projekt veranschaulicht die Stärke der Fused Deposition Modeling (FDM) 3D-Drucktechnologie und demonstriert die Stärke des ULTEM-Harzes.“ Zugleich freue man sich auf die Erforschung und Entwicklung weiterer Möglichkeiten und Materialien durch bzw. für den 3D-Druck mit Industriepartnern und Wissenschaftlern.

Keane berichtete abschließend, dass er bereits an der nächsten Version der Drohne arbeite, die eine noch bessere Haltbarkeit, eine verbesserte Flugdynamik und auch ein geringeres Gewicht aufweisen wird.

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