HippoCampus: Ein autonomes Unterwasserfahrzeug

Autoren: Tobias Johannink, Axel Hackbarth, Edwin Kreuzer und Eugen Solowjow

Der “HippoCampus” ist ein mithilfe eines 3D-Druckers hergestelltes unbemanntes Unterwasserfahrzeug, das im Schwarm gefährliche Stoffe im Meer schnell und gezielt aufspüren soll.

Die Weltmeere gehören aufgrund der hohen Kosten und den Risiken von Offshore- und Tiefseeaktivitäten zu den am wenigsten erforschten Gebieten auf der Erde. Neueste technologische Fortschritte in der Unterwasserrobotik versprechen völlig neue Möglichkeiten in der Meeresforschung und der Tiefseeexploration.

Die Umweltbelastung der Ozeane nimmt angesichts der weltweit wachsenden Industrialisierung und der Erforschung der Weltmeere stetig zu. Immer wieder kommt es zu Unfällen mit Ausbreitung von Gefahrenstoffen, die die Unterwasserwelt gefährden.

Ein Forschungsprojekt des Instituts für Mechanik und Meerestechnik an der Technischen Universität Hamburg befasst sich mit der Untersuchung und Detektierung von Schadstoffen mithilfe von autonomen Unterwasserfahrzeugen (AUVs). Das Projekt wird von Professor Edwin Kreuzer geleitet und von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert.

An dem Institut für Mechanik und Meerestechnik werden AUVs entwickelt, die in einem Schwarm eingesetzt werden können. Die mit Sensoren ausgestatteten Unterwasserfahrzeuge  analysieren Strömungsfelder, um Schadstoffquellen ausfindig zu machen.

Der “HippoCampus” wird mit vier Motoren angetrieben und gesteuert. Die Regelung macht sich die Fortschritte in der Quadrocoptertechnologie zunutze.

Die Einflussfaktoren unter Wasser und der Einsatz der Fahrzeuge in großen Stückzahlen erfordern robuste und kostengünstige konstruktive Lösungen. Aus diesem Grund wird die Mehrzahl der Komponenten mit dem institutseigenen 3D-Desktop-Drucker hergestellt, der nach dem Stereolithografie-Verfahren arbeitet.

Die Gewährleistung der Dichtheit des “HippoCampus” stellt eine anspruchsvolle Herausforderung dar. Nicht nur äußere Umwelteinflüsse wie der Wasserdruck erschweren die Entwicklung, sondern das 3D-Druck-Verfahren selbst und die verwendeten Werkstoffe können die Dichtheit des Gesamtsystems negativ beeinflussen, was vor allem an den groben Formtoleranzen liegt. Auf der anderen Seite bieten 3D-Druck-Verfahren große Vorteile. Es können Geometrien realisiert werden, bei denen konventionelle zerspanende Fertigungsverfahren leicht an ihre Grenzen stoßen. Hinzu kommt die Möglichkeit einer sehr schnellen Produktentwicklung mit kurzen Iterationsphasen und das zu einem unschlagbaren Stückpreis.

In dem Projekt des Instituts für Mechanik und Meerestechnik konnten die Dichtigkeitsprobleme durch konstruktive Maßnahmen und besondere Nachbearbeitungsschritte gelöst werden. Die Vorteile des 3D-Druck-Verfahrens überwogen deutlich als dass ein anderes Fertigungsverfahren in Frage gekommen wäre. Das Institut für Mechanik und Meerestechnik freut sich nun über ein im 3D-Druck hergestelltes AUV und konzentriert sich weiterhin auf die Lokalisierung von Schadstoffquellen.

Der “HippoCampus” wird zum großen Teil im Stereolithografie-Verfahren gefertigt.

Weitere Informationen finden sich auf der Projekt-Homepage.