Drohne aus 3D-Drucker: US-Marinecorps kann Drohnen mittels 3D-Druck kostengünstiger herstellen

 15. September 2017  Andreas Krämer  

Das US-Marinecorps arbeitet an der Entwicklung einer Scout-Drohne, die kostengünstiger ist als ein Apple iPhone X, und nutzt dazu den 3D-Druck. Der erste Prototyp wurde bereits fertiggestellt und getestet.

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United States Marine Corps LogoDas US-Marinecorps hat einen neuen Prototyp ihrer Scout-Drohne gedruckt, die Kosten dafür seien niedriger gewesen als für ein Apple iPhone X. Innerhalb von drei Minuten ist die Drohne zusammengesetzt und eine Minute später startet sie. Der Flug dauert nicht lange, maximal 20 Minuten, und die Drohne kehrte mit einer rauen Landung zurück, wobei ein Flügel abgerissen wurde.

Nach der Mission können die Marines eine neue Drohne in nur wenigen Stunden per 3D-Drucker fertigen. Das kleine Flugzeug ist mit einer Kamera ausgestattet, welche beim Testflug jemanden oder etwas hinter einem Gebäude, rund eine Meile entfernt, aufnehmen musste. Das ist die Vision des neuen Drohnen-Programms von NexLog, dem Marine Corps Next Generation Logistik-Team.

Einzelteile der Scout-Drohne.
Die 3D-gedruckten Einzelteile der Scout-Drohne. (Bild: © Autodesk)

Das US-Marinecorp verfügt mit der RQ-11 Raven zwar schon über eine Drohne mit einer Reichweite von 6 Kilometern und 50 Meilen Spitzengeschwindigkeit. Deren Kosten belaufen sich für eine Raven auf mehr als 30.000 US-Dollar (ca. 28.000 Euro). Ein Raven-System bestehend aus drei RQ-11 Raven und einem Bodenkontrollsystem kostet 250.000 US-Dollar (ca. 232.000 Euro). Die Reparatur eines kaputten Flügels beläuft sich kostenmäßig für eine Flügelsektion alleine auf umgerechnet 7415 Euro. Die Raven benötigt zum Transport einen Truck. Im Juni berichteten wir über die gedruckte Drohne „The Nibbler“, die von den US-Marines intensiv getestet wird.

Corporal Rhet McNeal nahm letztes Jahr an der „Make Your Corps“ Challenge teil, welche den Teilnehmern die Fragen „Mit den richtigen Werkzeugen und Anweisungen, was könnte ein Marine machen? Würden diese Lösungen die Kampffähigkeit verbessern, entweder während der Besatzung oder vorwärts gerichtet?“ stellte. McNeal hatte die Idee einer Drohne, welche die gleichen wie die Raven erfüllt, jedoch mit einem kleineren Formfaktor und einem Bruchteil der Kosten. Auf der Suche nach einer Idee wurde er auf der 3D-Druck-Plattform Thingiverse mit „Nomad Design“, einer simpel aufgebauten Drohne von Alejandro Garcia, fündig. Die Nomad wurde unter Creative Common Licence veröffentlicht, kann eine GoPro-Kamera tragen, verfügt über einen Motor und besteht aus modularen Bauteilen. Das modulare Design vereinfacht es, beschädigte Komponenten zu drucken, und die Nomad kann einfach zusammengesetzt wie auseinandergebaut werden.

Nomad Drohne
Grafik der Original Nomad Drohne. (Bild: © Captain Obvious / Thingiverse)

Mit einer angepassten Version der Nomad gehörte McNeal zu den 20 Gewinnern des Logistik-Wettbewerbs. Im Februar begann die Partnerschaft mit dem Autodesk Pier 9 Residenzprogramm, die im Juni endete. Das Ergebnis der Zusammenarbeit ist Scout, ein Drohnenprototyp. Zusammen mit den Entwurfsdateien kann die Drohne jetzt geprüft, verfeinert und perfektioniert werden. Die Gesamtkosten für die Scout-Drohne belaufen sich McNeal zufolge auf 615 US-Dollar (570 Euro) und wenn eine Flügelsektion beschädigt wird, kostet die Wiederherstellung keine 8000 US-Dollar (7415 Euro), sondern nur umgerechnet rund 7,50 Euro, dies bedeutet eine erhebliche Kostenersparnis. Das US-Militärbudget für 2018 sieht umfassende Mittel für den Einsatz von 3D-Druckern vor und würde sich positiv auf die Kosten auswirken.

Die Scout wird von einem Open Source Flightcontroller gesteuert und eine Open Source Software zur Wegpunkt-Navigation verwendet. Die einzige Nutzlast der Drohne ist eine Kamera, die so entworfen wurde, dass sie einfach entfernt werden kann. Die Möglichkeiten der Scout sind derzeit mit weniger als zwei Meilen Reichweite (ca. 3,22 km) und maximal 50 Meilen (80 km/h) Spitzengeschwindigkeit stark begrenzt. Die Flugzeit liegt bei 12 bis 20 Minuten, ein Laser zur Markierung fehlt und die Kamera kann nicht in Infrarot aufzeichnen. Die handliche Drohne erfüllt trotz der Limitierungen die wichtigste Aufgabe für das US-Marinecorps: Sie kostet weniger als 1000 US-Dollar (ca. 900 Euro) und mit der Scout lässt sich prüfen, was hinter dem nächsten Hügel los ist.

Prototyp der Scout-Drohne.
Der fertiggestellte 3D-gedruckte Prototyp der Scout-Drohne. (Bild: © Autodesk)

Der Kauf einer kommerziellen Drohne wie von dem chinesischen Hersteller DJI ist seit kurzer Zeit wegen Sicherheitsrisiken verboten, weshalb die Scout eine gute Grundlage für Patrouillen des US-Marinecorps ist. Zum Bau der Drohne setzt McNeal allerdings vorerst auf kommerziell verfügbare Teile, um die Kosten und Risiken gering zu halten..

Aktuell gibt es laut Captain Christopher Wood, dem Innovations-Direktor beim NexLog, keine perfekte Antwort. Die Drohnentechnologie entwickle sich so schnell, dass es mit Prognosen schwierig würde und man müsse das Risiko verstehen, welches mit den verwendeten Technologien eingegangen wird.

Mit seiner kurzen Reichweite und den grundlegenden Bedienelementen sind die Risiken der Scout minimal genug, um das Design vom 3D-bedruckten Prototypen zu einer einfachen Maschine zu entwickeln, die aber trotzdem mit schnell gedruckten Ersatzteilen fliegen kann. Es wird noch eine Weile dauern bis die Vision des Marinecorps-Kommandanten Neller mit „Eine Drohne in jeder Einheit“ zur Wirklichkeit wird.

Das US-Marinecorps richtet mittlerweile drei dauerhafte Makerlabs, in denen jedes gewünschte Teil gedruckt werden kann, ein. Das mobile Makerlab von Woods Büro trainiert acht Marines gleichzeitig bezüglich Schweißen, 3D-Druck bis hin zum Bau eines Rasperry Pi und Arduino reicht. Zur Zeit steht die Entscheidung noch aus, ob das US-Marinecorps den 3D-Druck auf Truppenebene oder Batallionsebene einsetzen möchte. Im Hintergrund entsteht jedoch die Grundlage, um die Hilfsmittel in Zukunft allgemeiner einzusetzen. Bereits vor drei Jahren wurde von der US-Army beschlossen 3D-Drucker zur Waffenfertigung einzusetzen, um eine Kostenreduzierung herbeizuführen.

Einige Marines drucken Repliken von Munition, um Truppen darin auszubilden, was ihnen im Einsatz begegnen könnte. Andere drucken Drohnen für Trainingsübungen, um gegen die Gefahren zu trainieren, denen sie im Ausland ausgesetzt sind. Laut Wood existieren 40 verschiedene Marine Corps-Einheiten, darunter Wartung, Intelligenz, Infanterie, Spezialeinsätze und ein Panzerbataillon, die 3D-Drucker ziemlich routinemäßig einsetzen. Mit den Tools in der Hand entwerfen und druckt die Marine selbst die Teile, die sie benötigt, von besseren Radioknöpfen über fehlende Drohnenteile bis hin zu Trainingswerkzeugen.

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