Zelf een drone ontwerpen en bouwen voor een speciaal doel, is niet veel mensen gegeven. De studenten van DroneTeam Twente doen het: ze bouwen een drone die in het Afrikaanse land Malawi hulpverleners moet gaan helpen bij het maken van luchtfoto’s en – op termijn – zelfs met het bezorgen van medische hulpmiddelen.

Een drone om naar hartenlust mee te spelen is gewoon online te bestellen, maar als een drone een specifiek doel moet dienen, kun je hem beter from scratch ontwikkelen.

Die route kozen de studenten van DroneTeam Twente. Tien jonge techneuten werken gezamenlijk aan een drone die autonoom moet kunnen opstijgen, een route vliegen, een pakketje aan een parachute neerlaten en dan terugvliegen naar zijn beginpunt.
 

Internationale competitie

Deze uitdagingen komen niet uit de lucht vallen, maar zijn gebaseerd op de UAS Challenge. Dit is een internationale dronecompetitie waaraan de Twentenaren meedoen.

De wedstrijd richt zich op het gebruik van drones in rampgebieden. Door een drone autonoom missies te laten uitvoeren, zo is het idee, wordt minder van de kostbare tijd van hulpverleners in beslag genomen.

 



Naam: DroneTeam Twente
Aantal leden: 10
Doel: veelzijdige drone voor in arme landen
Perspectief: autonome drones helpen hulpverleners in rampgebieden bij het uitvoeren van missies

 

Fietsambulances

Om de voor deze competitie ontwikkelde drone daadwerkelijk in te zetten, werkt DroneTeam Twente samen met Transport4Transport. Deze Nederlandse non-profitorganisatie zet in Malawi (Afrika) fietsambulances in om mensen te vervoeren.
 

Luchtfoto’s

‘Onze drone moet in de eerste plaats luchtfoto’s maken om het aantal en de grootte van de dorpen in kaart te brengen. Op basis daarvan beslissen we wat de beste plekken zijn om een fietsambulance neer te zetten’, vertelt teammanager Nils Rutgers.

Door hevige regenval zijn er in het zuiden van Malawi regelmatig overstromingen, waardoor bewoners op de vlucht slaan en tijdelijk elders gaan wonen. Ook hier zou de drone kunnen dienen om het getroffen gebied in beeld te brengen.
 

De huidige teamleden van DroneTeam Twente.

 

Als elke minuut telt

Maar de drone moet uiteindelijk meer kunnen, vertelt Rutgers. ‘Er zijn gevallen denkbaar waarin elke minuut telt, bijvoorbeeld als iemand een allergische reactie krijgt. Daarvoor zijn medische hulpmiddelen die direct kunnen helpen.’

Zo is er bijvoorbeeld de EpiPen om adrenaline te injecteren bij een levensbedreigende allergische reactie. ‘Dat is niet eens duur of ingewikkeld materiaal, maar je moet hem dan wel snel bij iemand kunnen krijgen. En dat is over land in Malawi vaak lastig. Daar moet onze drone te hulp schieten.’
 

Lichtgewicht

De drone waar de studenten aan werken is van het type vertical take-off and landing (VTOL). Die stijgt met vier rotoren verticaal op, net als een helikopter, en krijgt dan in horizontale richting vaart door een vijfde motor. Gaat hij eenmaal snel genoeg dan zorgen vleugels voor liftkracht en kunnen de vier rotoren stoppen met draaien.

Een helikopter en een vliegtuig ineen dus. ‘Uiteindelijk kost dit ontwerp veel minder energie om voort te bewegen dan een quadcopter, een veelgebruikt dronetype. Die moet voortdurend vier rotoren aandrijven.’
 

Carbon en plastic

Het gewicht van de drone is de belangrijkste eigenschap waarover de studenten zich druk moeten maken. Elke gram moet met elektrische energie in de lucht worden gehouden, dus er wordt alles aan gedaan om gewicht te besparen. Op een kernstructuur van carbon na is de hele drone daarom gemaakt van plastic onderdelen uit de 3D-printer.

‘Sterker nog: omdat het gewone plastic nog iets te zwaar is, gebruiken we een kunststof die een beetje opschuimt als je hem verhit. Daardoor wordt dit plastic nog lichter.’
 

Een teamlid werkt aan de elektronica van de drone.

 

Een druk op de knop

Het 3D-printen van de onderdelen heeft trouwens nog een voordeel: het geeft flexibiliteit. Rutgers: ‘Laatst hadden we een ongelukje waarbij een deel van de vleugel beschadigd was geraakt. Omdat een vleugel bestaat uit meerdere 3D-geprinte stukken, hoefden we niet de hele vleugel te vervangen, maar was het een kwestie van een druk op de knop, de 3D-printer een paar uur op de achtergrond laten draaien en klaar.’
 

Planning vertraagd door corona

De studenten hebben hun ticket voor Malawi nog niet geboekt. Oorspronkelijk zouden ze komende oktober die kant op gaan, maar corona heeft die planning vertraagd. ‘Oktober is helaas niet haalbaar. Vervolgens is het daar regenseizoen, dus nu mikken we op mei 2022’, zegt Rutgers.

‘Jammer dat het is uitgesteld, maar nu hebben we wel meer tijd om de drone helemaal perfect te maken. We hebben voor die internationale competitie een drone gebouwd, maar die voor Malawi moet vier keer zo lang kunnen vliegen. Dat vraagt waarschijnlijk om een ander type accu. De accu die er nu in zit, is vooral goed in het leveren van korte vermogenspieken, handig bij het opstijgen. Maar de accu in de Malawi-drone moet juist langere tijd een constant vermogen kunnen leveren.’
 

IKEA-bouwpakket

Niet alleen ontwerpen en bouwen de studenten van DroneTeam Twente nuttige drones; ze willen ook dat meer mensen bekend raken met de technologie. Daartoe hebben ze de Dronobox ontworpen: een bouwpakket waarmee iedereen in een paar uur een drone in elkaar kan zetten.

‘Het is een soort IKEA-bouwpakket waarmee wij de boer op gaan op scholen en bedrijven. Eerst geven we dan een korte presentatie over wat een drone is en hoe die vliegt. Vervolgens mogen mensen in groepjes zelf aan de slag. Iedereen die de workshop heeft gevolgd en een beetje handig is – en beschikt over een zaag en een soldeerbout – kan in principe zelf een drone bouwen. Alle informatie is daarvoor op het internet te vinden.’
 

Dit artikel verscheen eerder in het julinummer van De Ingenieur.

Openingsfoto: de VTOL-drone die de studenten van DroneTeam Twente hebben ontwikkeld voor de UAS Challenge. Alle foto's DroneTeam Twente.