De toekomst van onbemande luchtvaartuigen: tussen betrouwbaarheid en connectiviteit

Steeds meer drones in het professionele circuit zijn uitgerust met maxon aandrijvingen. De motoren van deze Zwitserse fabrikant dragen ertoe bij dat het luchtvaartuig betrouwbaar is en veilig kan vliegen. Tegelijkertijd bestaat er ook behoefte aan systeemoptimalisatie van alle onderdelen van het complexe drone-systeem. “De grootste vooruitgang zal waarschijnlijk bij de netwerken worden geboekt, bij de communicatie en de intelligentie van de systemen”, zegt Marco Sicher, Business Development Engineer voor Aerospace bij maxon.

Meneer Sicher, wat betekenen drones voor de aandrijfspecialist maxon?

Al jaren worden producten van maxon gebruikt voor conventionele toepassingen in de lucht- en ruimtevaart. Daarbij was steeds een stijgende lijn te zien. Op het moment is het zo dat vooral in de industriële lucht- en ruimtevaart onbemande luchtvaartuigen (drones) aan belang winnen. De markt ontwikkelt zich van een meer hobbygerichte sector tot een gevestigd professioneel marktsegment. maxon wil daarin een actieve rol spelen. We willen de veiligheid en betrouwbaarheid van de producten waarborgen en bijdragen aan de groei.

Is de drone-motor baanbrekend?

Nee, niet direct. Hoewel het hierbij om een nieuw toepassingsgebied voor maxon motoren gaat, zijn we heel goed bekend met de hoge eisen voor de ruimtevaart en de noodzakelijke motor- en besturingstechnologie. Het team kon die kennis overdragen en synergieën creëren. Op nieuwe gebieden, zoals propeller-aerodynamica, hebben we een sterk netwerk opgebouwd en nieuwe kennis opgedaan.

Zijn drones met geïntegreerde maxon aandrijvingen al in gebruik en met wie werkt u samen?

maxon aandrijvingen worden door verschillende klanten over de hele wereld getest, zowel onder laboratoriumomstandigheden als onder reële omstandigheden, bijvoorbeeld tijdens vliegproeven. Om onze componenten te testen, heeft het maxon team ook een testdrone gebouwd met componenten uit ons drone-assortiment. Zo profiteren ook wij van proefvluchten omdat we op deze manier belangrijke ervaring en kennis kunnen verzamelen. Tegelijkertijd hebben we onze nauwe banden met universiteiten, onze lidmaatschappen van verenigingen en nieuwe partnerschappen (waaronder propellerfabrikanten) gebruikt om knowhow te bundelen en als een centrale partner op te treden.

Aan welke eisen moet een motor voldoen die in een drone zit die zowel lange missies als binnenvluchten moet uitvoeren?

Een lange vliegtijd wordt bereikt als het hele aandrijfsysteem optimaal werkt en zoveel mogelijk energie haalt uit wat er in de accu is opgeslagen. Concreet betekent dit dat de motoren zo efficiënt mogelijk moeten werken en perfect moeten zijn afgestemd op de propeller, de elektronische snelheidsregelaar en op de vliegmissie zelf. Ook moet rekening worden gehouden met de invloed van de omgeving op de motor tijdens de verschillende missies, zoals hoge en lage temperaturen en vochtigheid. Vluchten in gesloten ruimtes stellen daarentegen andere eisen aan het aandrijfsysteem, waaronder compacte afmetingen of geluidsemissies.

Is bij de ontwikkeling van drone-motoren een nieuwe aanpak nodig?

We zijn eraan gewend om aandrijvingen en systemen voor zeer veeleisende toepassingen te ontwikkelen. Onze aanpak is dus zeer geschikt voor drone-motoren. Bij drone-motoren moet je echter speciale aandacht besteden aan het gewicht, terwijl je tegelijkertijd te maken hebt met zeer hoge eisen wat betreft kwaliteit en prestaties. Dan is er ook nog het complexe systeem van de drone-aandrijving, waarbij de aerodynamische effecten van de propeller en de actieve koeling door de luchtstroom van grote invloed zijn op het motorontwerp.

Zou u dit een productinnovatie noemen, of gaat het meer om een verbetering van het totale concept van de drone?

Het samenspel van alle componenten is cruciaal voor een optimale werking. Het gaat er dus vooral om een systeem te ontwikkelen waarin alle componenten perfect op elkaar zijn afgestemd. Zowel de motortechnologie als de besturingstechnologie zijn op zich niets nieuws voor maxon, maar voor deze nieuwe markt moesten de motoren aangepast worden.

Welke technologische vooruitgang is hier nog denkbaar?

Door nieuwe materialen en technologieën worden motoren steeds krachtiger en compacter. maxon werkt al aan de systeemverbetering van alle componenten. Maar de grootste vooruitgang zal waarschijnlijk bij de netwerken worden geboekt, bij de communicatie en de intelligentie van de systemen. Het wordt steeds belangrijker dat de componenten van zo'n complex systeem met elkaar kunnen communiceren en belangrijke feedback kunnen geven aan de operator. 

Wat is het potentieel voor innovatie in drone-aandrijvingen?

Er zit veel potentieel in de communicatiemogelijkheden die ik net noemde. We zien ook veel kansen en mogelijkheden voor ontwikkeling op het gebied van voorspellend onderhoud. Dat betreft gericht, preventief onderhoud van de systemen en de aandrijving.

Maakt u ook gebruik van speciaal aangepaste catalogusproducten?

Op het gebied van drone-aandrijvingen, dat wil zeggen de motoren die de propellers aandrijven, heeft maxon nieuwe motoren ontwikkeld die speciaal voor dat doel zijn ontworpen, met bijbehorende elektronische besturing. Ze zijn echter gebaseerd op motortechnologie die inderdaad afkomstig is van beproefde catalogusproducten voor veel verschillende industriële toepassingen. Voor andere onderdelen van de drone, zoals gimbal-systemen en grijpmechanismen, gebruiken we beproefde catalogusproducten die we aan de eisen van de klant aanpassen en optimaliseren.

Wat is er vanuit het oogpunt van de motorleverancier anders bij onbemande luchtvaartuigen in vergelijking met transportsystemen op het land?

De veiligheid en betrouwbaarheid van de componenten staat absoluut centraal. Vooral bij nieuwe technologieën die aan de regelgeving onderworpen zijn en die zich nog niet bij het publiek hebben waargemaakt, is een probleemloze werking absoluut noodzakelijk, net als in de lucht- en ruimtevaart in het algemeen. Gewichtsbesparing van de componenten voor alle luchttoestellen is een ander belangrijk aspect. In combinatie met de hoge kwaliteits- en milieueisen betekent dit dat een lastig te bereiken evenwicht moet worden gevonden tussen robuustheid en een ontwerp met een optimaal gewicht.

Drones zijn niets nieuws. In hoeverre kunt u als componentenleverancier iets bijdragen aan de algemene ontwikkeling van de dronetechnologie?

Drones bestaan inderdaad al enkele jaren, maar pas nu vindt de grote sprong plaats van hobbytoepassingen naar professionele toepassingen en diensten. De professionele omgeving stelt andere eisen aan alle elementen van drones. Hierbij draait het in de meeste gevallen om duidelijk hogere eisen. Hier kan een componentenleverancier die betrouwbare, hoogwaardige en veilige producten levert een groot verschil maken. Dit kan wederom de verdere ontwikkeling van de dronetechnologie vooruithelpen.

Hoe nauw werkt u hier samen met de systeemfabrikant?

In alle branches streeft maxon naar een nauwe relatie met de klant, want alleen zo kunnen de best mogelijke oplossingen worden bereikt. Dat geldt ook voor drones. Alleen door samenwerking met de systeemfabrikant kunnen de specifieke eisen worden vastgesteld en vervolgens tijdens de ontwikkelingsfase worden geïntegreerd. Dit betreft eenvoudige aanpassingen maar ook aandrijvingen en besturingen op maat. Een standaardonderdeel van ons ontwikkelingsproces is dat we de feedback van de systeemfabrikant gebruiken voor verbeteringen.