Tücken beim Konstruieren eines Luftschiffes

Große Ideen starten oft in Garagen. Das muss aber nicht sein. Auch vom heimischen Sofa aus können Tüftler agieren. Die Erdanziehung umgehen, fliegen, dabei unheimlich beweglich sein – wie ein Fisch, nur in der Luft anstatt im Wasser. Nach dieser Idee entstand ein kleines Luftschiff im Wohnzimmer von Dr. Daniel Wibbing. Inzwischen wartet die große Variante auf seinen Jungfernflug.

„Roboloon steht für ‚robotic balloon‘“, erklärt Wibbing, Ideengeber und Mitbegründer des Start-ups, der zuerst nur just for fun die Entwicklung der leichten Flieger vorangetrieben hat. Heute finden er und seine enthusiastischen Mitstreiter aus dem Maschinenbau, der Softwareentwicklung, Konstruktion, Automatisierungstechnik und dem Unternehmensmanagement fast kein Ende, wenn sie die Vorzüge und Einsatzmöglichkeiten ihrer zukünftigen Luftschiffflotte aufzählen.

Mit den leichten und wendigen Luftschiffen lässt sich die zeitaufwändige, teils gar gefährliche Inspektion von Stromnetzen, Rohrleitungsnetzen oder Bahnschienen und sonstiger Infrastruktur angehen. Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Überwachung wie auch das frühe Erkennen von Waldbränden, Überschwemmungen oder Smog. Auch im humanitären Bereich könnten die Luftschiffe aktiv werden, beispielsweise Menschen in unwegsamem Gelände suchen – und dank der leisen Elektromotoren ist ihr Einsatz auch in Naturschutzgebieten möglich.

Wie sie da mit beeindruckenden 8 m Länge in einer Werkhalle der Universität Stuttgart beeindruckt die Luftschiff-Drohne ungemein. Es ist der Einstieg ins Große. „Zunächst streben wir ein deutschlandweit umfassendes Netzwerk von Luftschiffen an“, erzählt die Maschinenbauingenieurin Mercedes Barkmeyer. Im besten Fall könne sich dann daraus ein weltweit umspannendes Projekt entwickeln.

„Über den Einsatz von Drohnen wird viel geredet, dabei wird aber nicht bedacht, dass es bei so viel Verkehr in der Luft auch zu Unfällen kommen kann“, mahnt Wibbing. So eine Drohne könne nämlich abstürzen, was aufgrund des Gewichts besonders über bewohntem Gebiet gefährlich sein kann. Die Entwicklung von Roboloon soll solche Gefahren ausschließen: „Unser Luftschiff ist mit Helium gefüllt und sehr leicht – ein fliegender Airbag eigentlich“, erklärt der für die Hardware zuständige Maschinenbauingenieur Daniel Gehring. Wird die Hülle verletzt, fällt das Luftschiff nicht wie ein Stein vom Himmel, sondern sinkt eher langsam herab. „Wir hoffen sehr, dass wir zur Renaissance der ‚Leichter-als-Luft‘-Sicherheit an unserem Himmel beitragen können“, sagt Softwareingenieur Jajnabalkya Guhathakurta.

Bei Konstruktion und Simulation der Luftschiffe wird bei Roboloon auf 3D-Experience Solidworks gesetzt. Darüber freut sich der Luft- und Raumfahrtingenieur Sven Buchfelner und kommentiert: „Endlich ein vernünftiges CAD-Programm!“ Mit Solidworks CAD werde das Konstruieren einfacher, mache zudem Spaß und ermögliche durch seine intuitive Handhabung auch Praktikanten einen schnellen Einstieg. Zudem: Viele Komponenten können auf Basis der Konstruktion als 3D-Druck-Teil gefertigt werden und helfen so Start-ups wie Roboloon, Spezialanfertigungen für Prototypen schnell zu realisieren.

„Simulation-Flow war für uns sehr wichtig, um den Luftwiderstand des Luftschiffs so anzupassen, damit wir unsere Höchstgeschwindigkeit von 30 km/h erreichen“, führt Wibbing weiter aus. Dann erzählt er von der Herausforderung, eine flexible Schnappverbindung für das Öffnen und Schließen des Batteriegehäuses zu konstruieren. Mit dieser wird die Batterie am Luftschiff angebracht. Sie muss einen guten Halt finden, dennoch schnell und einfach austauschbar sein: „Auch hierfür war die Simulation einfach toll.“ Solche Aussagen hört Tobias Stiebler gern. Als Account Manager bei dem Solidworks-Reseller DPS Software betreut er das Luftschiff-Start-up. Roboloon nutzt „3D-Experience Works für Start-ups“, das frisch gegründeten Unternehmen für 12 Monate Zugang zu 3D-Experience Works bietet, einschließlich Solidworks für CAD, Simulation und Visualisierung.

Für Pala Ahmed ein Glücksfall. Der Maschinenbauingenieur nimmt sich der Steuerung der Luftschiffe an. Aufgrund der hohen Marktdurchdringung von Solidworks treffe er mit Fragen aller Art stets eine große Community im Internet, müsse mithin nie lange nach Lösungen suchen. So etwa, als er sich mit der Verteilung der Masseneigenschaften des Luftschiffs beschäftigte. Und auch bei DPS Software finde er immer Hilfe.

Für ihren Arbeitseinsatz können die Luftschiffe mit Kameras oder Messeinrichtungen bestückt werden. Die Elektromotoren werden aus einer Batterie gespeist, das erlaubt derzeit Einsätze mit mehreren Stunden Flugdauer. Für die Zukunft sollen auf die Außenhaut angebrachte Solarpanel noch einen längeren Einsatz möglich machen. Die Überlegungen des Roboloon-Teams gehen auch durchaus in Richtung größerer Luftschiff-Drohnen, ausgestattet mit einer Brennstoffzelle oder ergänzend zu den Solarzellen.

Die Wendigkeit der leichten Luftschiff-Drohne ist beeindruckend. Sie beherrscht Flugbahnen wie ein Flugzeug und wie ein Helikopter. „Die Konkurrenz, die inzwischen auf den Markt gekommen ist, und uns zeigt, dass wir mit unserer Idee genau richtig liegen, kann das, wenn überhaupt, nur mit großer Trägheit“, schmunzelt Wibbing und schaut zusammen mit dem Roboloon-Team zuversichtlich in die Zukunft.

Bald soll es hoch hinaus gehen. Der erste Testflug für dieses Jahr steht an. Wibbing erzählt begeistert: „Wir wollen endlich draußen fliegen!“ Auf dem Forschungsflugfeld Area BW in Mengen, einem speziellen Testfeld für autonomes Fliegen, wird die Luftschiff-Drohne ihr Können unter Beweis stellen.