Dove gli altri si precipitano, loro devono entrare: I vigili del fuoco si trovano in situazioni pericolose durante le operazioni di soccorso, a volte proprio in mezzo a un mare di fiamme. L’anno scorso, i vigili del fuoco svizzeri sono stati chiamati per più di 12.000 missioni antincendio. Poiché le temperature in un edificio in fiamme possono raggiungere livelli letali di circa 1.000 gradi Celsius, è essenziale evitare qualsiasi rischio inutile. I robot volanti potrebbero supportare tali missioni: I ricercatori dell’Empa e dell’Imperial College di Londra stanno attualmente sviluppando un drone resistente al calore in grado di fornire i primi dati dal punto caldo. Sulla base di queste informazioni, gli uomini e le donne della squadra di intervento possono ottimizzare la loro strategia prima di avventurarsi nell’inferno. "Prima di entrare direttamente nella zona di pericolo, i vigili del fuoco naturalmente non sanno cosa li aspetta esattamente e quali difficoltà incontreranno", spiega Mirko Kovac, responsabile del Sustainability Robotics Laboratory dell’Empa e dell’Aerial Robotics Lab dell’Imperial College di Londra. In questo caso, ad esempio, i droni dotati di telecamere e sensori di CO2 (anidride carbonica) potrebbero fornire informazioni importanti sulla distribuzione delle fonti di incendio, sui pericoli imprevisti o sulle persone intrappolate.
Häusermann ha lavorato con i vigili del fuoco per determinare i requisiti di un drone in una missione antincendio e si è messo alla ricerca di un materiale che potesse circondare in modo protettivo il cuore del drone - i motori, le batterie, i sensori e l’elettronica. Con i colleghi del laboratorio Building Energy Materials and Components dell’Empa ha trovato quello che cercava: I ricercatori guidati da Shanyu Zhao e Wim Malfait sono riusciti a sintetizzare un materiale isolante in grado di resistere alle alte temperature e di rendere il drone più resistente al fuoco. Nel progettare il FireDrone, i ricercatori si sono ispirati alla natura, o più precisamente ad animali come pinguini, volpi artiche e sputacchine che vivono a temperature estreme. Tutti questi animali sono dotati di strati di grasso, pelliccia o producono da soli strati protettivi di materiale termoregolatore che consentono loro di sopravvivere in condizioni estreme.
Il materiale in questione è un aerogel, un materiale ultraleggero costituito quasi interamente da pori pieni d’aria racchiusi in un accenno di sostanza polimerica. In questo caso, i ricercatori hanno scelto un aerogel basato su una plastica di poliimmide. Gli aerogel di poliimmide sono oggetto di ricerca anche da parte della NASA, ad esempio per l’isolamento delle tute spaziali. Tuttavia, Shanyu Zhao non si è affidato alla sola poliimmide per sintetizzare l’aerogel: il materiale composito è costituito da poliimmide e silice ed è anche rinforzato con fibre di vetro. "Le analisi di laboratorio hanno dimostrato che questo materiale, relativamente resistente al fuoco, è particolarmente adatto all’uso nei droni", spiega Zhao, ricercatore di aerogel.
Il prototipo del FireDrone ha già ottenuto buoni risultati nei test iniziali presso l’arena di volo dell’Empa a Dübendorf. Le caratteristiche di volo e la controllabilità del drone, alto circa 50 centimetri, sono risultate eccellenti anche con un rivestimento isolante in aerogel e un sistema di raffreddamento aggiuntivo integrato, oltre a un rivestimento in alluminio per riflettere il calore. Il progetto, che i ricercatori hanno appena pubblicato sulla rivista "Advanced Intelligent Systems", è stato convincente in questa "prova generale".
Tuttavia, la capacità del velivolo di superare anche la prova del fuoco doveva essere dimostrata da test in condizioni il più possibile reali, tipiche di un’operazione antincendio. Il team dell’Empa è stato in grado di utilizzare uno scenario reale sul campo di addestramento del centro di formazione di Andelfingen. Mentre Stefan Keller, coordinatore della formazione per i vigili del fuoco dell’assicurazione edifici del Cantone di Zurigo, e la squadra logistica del centro di addestramento accendevano un fuoco a gas in una ciotola metallica di grandi dimensioni, i piloti dei droni hanno guidato il loro dispositivo direttamente nell’inferno.
Anche l’esperto di antincendio Stefan Keller è impressionato dai risultati: "Se un drone effettua la ricognizione iniziale della situazione, non dobbiamo inviare immediatamente i vigili del fuoco nella zona di pericolo. Per noi questo progresso è enormemente interessante".
A drone for every occasion Empa researchers are developing drones for all aspects of the environment, rep-resented as the four "elements" of fire, water, earth and air.
Il FireDrone potrebbe essere utilizzato anche in ambienti estremamente freddi, come nelle regioni polari e sui ghiacciai. Il team ha anche testato il drone in un tunnel glaciale in Svizzera per studiare il comportamento del sistema a temperature molto basse. Sono già in corso colloqui con potenziali partner industriali per sviluppare ulteriormente il prototipo. "L’uso dei droni è spesso limitato da fattori ambientali come le temperature estreme", ha dichiarato Mirko Kovac. "Con il FireDrone, stiamo mostrando un modo per espandere significativamente la futura gamma di applicazioni dei droni in ambienti estremi".
