Nuova generazione di «FireDrone» per i vigili del fuoco e l'industria: va dove fa caldo

La lotta agli incendi in grandi edifici, in lunghe gallerie o in estese foreste rappresenta una sfida importante per i servizi di emergenza. Il FireDrone è stato progettato per fornire una rapida panoramica: È il primo drone resistente al calore che vola in ambienti ad alto rischio e fornisce informazioni sulla situazione in tempo reale. «Oggi i vigili del fuoco devono entrare da soli negli edifici in fiamme per localizzare materiali pericolosi o persone disperse. Con il FireDrone, per la prima volta possiamo inviare un drone in aree pericolose per fare proprio questo, riducendo così in modo significativo il rischio delle operazioni di spegnimento degli incendi», afferma Fabian Wiesemüller, ricercatore dell'Empa e co-fondatore della start-up. Il robot volante è stato sviluppato all'Empa ed è ora portato avanti da uno spin-off dell'Empa e dell'EPFL. In futuro, supporterà i vigili del fuoco nel prendere decisioni rapide e fondate.

Utilizzato dai vigili del fuoco e dall'industria

Fumi tossici, crolli di componenti o esplosioni di materiali mettono in pericolo i vigili del fuoco. Il fumo e gli inquinanti sono responsabili di oltre due terzi dei decessi nelle operazioni di spegnimento degli incendi e oltre un terzo di tutte le operazioni coinvolge materiali pericolosi. Il FireDrone è quindi destinato all'uso in spazi ristretti o in dense nubi di fumo. Il suo punto di forza è soprattutto l'utilizzo all'interno di strutture grandi e complesse come capannoni industriali, parcheggi multipiano o gallerie. La ricerca in queste aree è particolarmente lunga e pericolosa. «Un drone in grado di sorvolare queste aree in modo rapido e senza danni porta un chiaro valore aggiunto», afferma David Häusermann, ricercatore dell'Empa e co-fondatore della start-up.

Oltre che per le operazioni antincendio, il drone è adatto anche per le ispezioni industriali. Molti impianti con forni, raffinerie o processi chimici possono essere ispezionati in sicurezza solo dopo lunghe fasi di raffreddamento. Questi tempi di inattività spesso durano diversi giorni, causano costi elevati e comportano perdite di energia. In futuro, il FireDrone potrebbe ispezionare, ad esempio, cementifici, acciaierie e impianti di incenerimento dei rifiuti durante il funzionamento, laddove le alte temperature rendono difficile l'utilizzo di uomini e droni convenzionali.

Progressi nell'isolamento

I droni convenzionali smettono di volare a circa 40 gradi Celsius: il telaio si deforma e l'elettronica si guasta. Il FireDrone, invece, vola a temperature fino a 200 gradi Celsius. È protetto da un isolamento brevettato in aerogel ultraleggero. Questo consiste quasi interamente di pori pieni d'aria racchiusi in una plastica resistente al calore.

Rispetto alle versioni precedenti, il sistema di isolamento è stato radicalmente semplificato. Invece di una complessa struttura composita rinforzata con fibre di vetro, composta da poliimmide e silice, ora viene utilizzato un aerogel di poliimmide puro. «Possiamo fondere l'aerogel in stampi tridimensionali e adattarlo al drone», spiega Häusermann. I singoli componenti ingombranti dell'involucro appartengono ormai al passato: il nuovo materiale racchiude i componenti sensibili in un unico stampo.

Allo stesso tempo, i ricercatori dell'Empa guidati da Shanyu Zhao hanno continuato a migliorare l'aerogel di poliimmide resistente alle alte temperature. Tali materiali sono stati a lungo considerati difficili da realizzare. Anni di ricerca sulla composizione chimica - dalla selezione dei materiali di partenza ai processi di polimerizzazione e di solvenza - hanno portato a una nuova combinazione di materiali che combina un'elevata resistenza al calore con la flessibilità meccanica. Inoltre, il FireDrone è dotato di un sistema di gestione della temperatura interna che raffredda e monitora continuamente l'elettronica.

Immagini termiche in diretta dagli edifici

Dotato di una telecamera a infrarossi, il FireDrone trasmette immagini termiche ad alta risoluzione in tempo reale allo schermo del telecomando. Ciò consente a più vigili del fuoco di localizzare contemporaneamente la fonte di un incendio o le persone scomparse a distanza di sicurezza. «Oggi, spesso solo i primi vigili del fuoco che entrano nell'edificio possono vedere come è fatto all'interno. Con il drone, il comandante dell'incidente, ad esempio, può avere una visione d'insieme ancora prima che le persone entrino nell'edificio», spiega Häusermann. Il drone può essere equipaggiato opzionalmente con telecamere o sensori aggiuntivi, ad esempio per misurare le temperature esterne o rilevare i gas prodotti dagli incendi.

Un altro vantaggio decisivo è che il FireDrone può volare anche al chiuso. Non potendo contare sulla navigazione satellitare, è stato specificamente ottimizzato per l'uso in edifici, gallerie o strutture industriali coperte. «Il GPS non è disponibile in molti dei nostri scenari di impiego. Per questo stiamo sviluppando sistemi di assistenza al pilota e di localizzazione che funzionano in modo affidabile anche in assenza di segnale satellitare», spiega Wiesemüller.

Lo spin-off ha già testato il FireDrone diverse volte sui campi di addestramento del centro di formazione di Andelfingen e presso la cementeria di Holcim a Siggenthal. «I test sono fondamentali per passare dal laboratorio alla pratica. In futuro, i piloti dovrebbero essere in grado di utilizzare questi droni in modo sicuro in situazioni estreme con una formazione minima», afferma Häusermann. A lungo termine, il FireDrone sarà completato da una stazione mobile di attracco e manutenzione che potrà essere integrata nelle autopompe o nei moderni sistemi di protezione antincendio.

Fonte: EMPA