Drohnen
26.02.2020
Marktüberblick
1. Teil: „High-Tech-Drohnen im kommerziellen Einsatz“

High-Tech-Drohnen im kommerziellen Einsatz

DrohnenDrohnenDrohnen
Macrovector / shutterstock.com
Unternehmen profitieren in vielen Bereichen von unbemannten Flugsystemen. Anfang 2019 flogen schon knapp eine halbe Million Drohnen über Deutschland. Ihr Einsatzgebiet ist vielfältig.
  • Wachstumsprognose: Hierzulande sollen 2030 rund 130.000 kommerziell genutzte Drohnen durch die Luft fliegen.
    Quelle:
    Verband Unbemannte Luftwahrt/BDL/BDLI, Februar 2019
Am Standort Emmerich des Logistikunternehmens BLG Logistics fliegen Drohnen durchs Lager. Die kleinen Fluggeräte übernehmen die regelmäßige Kontrolle der nicht direkt einsehbaren Bereiche des 80.000 Quadratmeter großen Lagers. Ohne Drohnen war die wöchentliche Regalkontrolle bislang eine ziemlich komplizierte Angelegenheit: Gabelstabler mussten die Kisten auseinanderfahren und Paletten auf den Boden stellen. Anschließend fuhr ein Mitarbeiter mit dem Hubwagen in die Höhe, um einen bestimmten Karton zu überprüfen.
Ebenfalls auf Drohnen setzt Lufthansa Aerial Services. Das Unternehmen des Lufthansa-Konzerns betreibt eine ganze Flotte von unbemannten Flugsystemen, die zum Beispiel infrastrukturelle Bauwerke wie Brücken oder Bahngleise inspizieren oder Pflanzen auf Äckern zählen. Zwei Beispiele, die zeigen: Drohnen sind nicht mehr nur High-Tech-Spielzeug für Technik-Freaks - ihr Einsatz etabliert sich gerade auch im Unternehmens­umfeld.

Status quo in Deutschland

Nach Angaben des Verbands Unbemannte Luftfahrt, einer Initiative des Bundesverbands der Deutschen Luftverkehrswirtschaft (BDL) und des Bundesverbands der Deutschen Luft- und Raumfahrtindustrie (BDLI), flogen Anfang vergangenen Jahres in Deutschland knapp 500.000 Drohnen. Davon sollen 19.000 kommerziell eingesetzt worden sein. Die Gesamtzahl der Drohnen soll sich bis zum Jahr 2030 auf 850.000 erhöhen. Vor allem die Zahl der kommerziell genutzten Drohnen wird, so die Prognose, dabei deutlich auf rund 126.000 steigen.
  • Wann werden sich Drohnen wo durchsetzen? Bis Ende 2025 soll sich der Einsatz unbemannter Flugsysteme flächendeckend etabliert haben.
    Quelle:
    Verband Umbemannte Luftfahrt / BDL / BDLI
Den Drohnen-Boom im Unternehmenseinsatz bestätigt auch Gartner: In laufenden Jahr soll sich laut den Marktanalysten die Zahl der weltweit ausgelieferten Unternehmensdrohnen, die in das Internet of Things (IoT) eingebunden sind, auf knapp 530.000 Einheiten belaufen. Das entspräche gegenüber dem Vorjahr einem Anstieg von stolzen 50 Prozent.
„Nachdem Drohnen im Hobbybereich schon seit Jahren einen Höhenflug erleben, sehen wir den industriellen Einsatz von Drohnen, in Relation zum Marktpotenzial, noch ziemlich am Anfang“, so die Einschätzung von Robert Schmidkonz, Erfinder des Multicopter-Systems ScaraBot und Mitgründer des gleichnamigen Unternehmens. Einer der Gründe dafür sei die lange Zeit ungeklärte Rechtslage. Mittlerweile gibt es aber eine einheitliche europäische Regelung für den Drohneneinsatz: „Mit Etablierung des Drohnenführerscheins vor zwei Jahren hat es angefangen, dass erste Unternehmen sowie Behörden Drohnen einsetzen.“ 
Dem pflichtet Samuel Flick bei, Sales Manager Central Europe beim Drohnenanbieter Microdrones. Der Drohnenmarkt sei seit einigen Jahren sehr in Bewegung: „Den Business-Markt sehe ich in den nächsten Jahren weiterhin stark wachsend. Ich rechne mit einem Wachstum in unserem Bereich von über 20 Prozent pro Jahr.“
Bei den derzeit kommerziell eingesetzten unbemannten Flugsystemen handelt es sich nach Angaben des Verbands Unbemannte Luftfahrt hauptsächlich um mit einer Kamera ausgestattete Prosumer-Drohnen mit einem Wert von bis zu 10.000 Euro. Als Prosumer bezeichnet man Produkte für den professionellen Anspruch. Das können auch höherpreisige Consumer-Geräte sein. Weniger als 5 Prozent der kommerziell genutzten Drohnen sind größere Profi-Geräte, die mehr als 10.000 Euro kosten.
Führerschein für Drohnen
Es gibt Führerscheine für Autos und Boote - und seit 2017 auch für unbemannte Fluggeräte. Der Gesetzgeber reagiert damit auf die große Beliebtheit der Multicopter.
Alle Personen, die eine Drohne oder ein Modellflugzeug mit mehr als zwei Kilogramm Gewicht starten lassen wollen, brauchen den Führerschein, beamtendeutsch „Kenntnisnachweis“ genannt. Man muss mindestens 16 Jahre alt sein, um ihn erwerben zu können. Eine Pilotenlizenz genügt als Nachweis ebenfalls.
Der Kenntnisnachweis wird von Stellen ausgestellt, die dafür vom Luftfahrt-Bundesamt (LBA) anerkannt sind, zum Beispiel Flugschulen. Die künftigen Piloten von unbemannten Fluggeräten müssen in einem Fragebogen Prüfungsfragen zu den Fachgebieten Luftrecht, Meteorologie und Flugbetrieb/Navigation ausfüllen.
Drohnen mit einem Gewicht ab 250 Gramm unterliegen darüber hinaus einer Kennzeichnungspflicht, um im Schadensfall den Halter feststellen zu können. Name und Adresse des Eigentümers müssen auf einer Plakette stehen. Drohnen mit einem Gewicht von mehr als fünf Kilogramm benötigen zusätzlich eine Aufstiegserlaubnis, die von den jeweiligen Landesluftfahrtbehörden der Bundesländer erteilt wird.
Grundsätzlich dürfen unbemannte Fluggeräte nur in Sichtweite und bis zu einer maximalen Flughöhe von 100 Metern gesteuert werden. In und über sensiblen Zonen sind Drohnenflüge verboten. Dazu zählen unter anderem Einsatzorte von Polizei und Rettungskräften, Krankenhäuser, Menschenansammlungen, besondere Einrichtungen wie Gefängnisse sowie Industrieanlagen.
2. Teil: „Drohnen im Profi-Einsatz“

Drohnen im Profi-Einsatz

  • Bahn-Drohne: DB Digital Ventures ist beim Start-up Skyports eingestiegen, um die Vernetzung von Schiene, Lieferdrohnen und Flugtaxis zu testen.
    Quelle:
    Deutsche Bahn
Es verwundert nicht, dass sich im Rahmen des Drohnen-Booms immer mehr etablierte Unternehmen in diesem Bereich engagieren. So beteiligte sich erst jüngst DB Digital Ventures, ein Tochterunternehmen der Deutschen Bahn, das digitale Geschäftsmodelle fördert, an Skyports. Das britische Unternehmen hat sich auf den Transport von Passagieren und Waren mit innovativen Fluggeräten spezialisiert. Die Idee der Bahn: Zusammen mit Skyports möchte man die Einbindung von Drohnen in Logistik-Lieferketten testen, um so zum Beispiel die Schiene mit Lieferdrohnen und Flugtaxis zu vernetzen. Damit sollen Warentransporte schneller, flexibler und effizienter werden.
Die meisten professionell eingesetzten Drohnen kommen nach Angaben des Verbands unbemannte Luftfahrt derzeit für die Vermessung zum Einsatz. Und das aus einem einfachen Grund: Der Markt für Vermessungen ermöglicht nur sehr niedrige Gewinnmargen. Drohnen helfen hier, Zeit zu sparen und die Produktivität zu steigern. „In der Vermessung sind Drohnen jetzt schon nicht mehr wegzudenken, da sie binnen kurzer Zeit viele Daten mit einer hohen Genauigkeit aufnehmen können“, resümiert Samuel Flick von Microdrones.
Von einem flächendeckenden Einsatz in der Geodäsie möchte Robert Schmidkonz allerdings noch nicht sprechen. Die Vermessung mittels Verfahren wie Fotogrammetrie und Laserscanning sei allenfalls erst teilweise etabliert. „Ursächlich hierfür sind sicherlich die derzeit noch recht hohen Investitionen und die akkubedingt kurzen Flugzeiten.“ Die Akkulaufzeit ist seiner Erfahrung nach allgemein noch ein großes Thema im Drohnenmarkt und stelle sich besonders außerhalb von „nur Foto- oder Videodrohnen“ als problematisch dar. Als Beispiel nennt Schmidkonz den Drohneneinsatz bei Rettungskräften: „Eine maximal mögliche Flugzeit von ein paar Minuten ist für eine Feuerwehr im Einsatz nur schwer akzeptabel.“ Doch es gebe bereits kompakte Lösungen mit bis zu einer Stunde Flugzeit, um Rettungseinsätze mit Wärmebildkamera, Bioradarsensor oder Gasmessgerät effizient unterstützen zu können.
Bei Feuerwehren reicht der Einsatz von Drohnen von der Erkundung und Beobachtung über die Dokumentation bis hin zur Personensuche und Gefahrstoffmessung. Der große Vorteil liegt darin, dass Drohnen in Bereiche vordringen können, die für Menschen zu gefährlich oder unzugänglich sind. Welchen Nutzen eine Feuerwehr-Drohne bei der Erkundung haben kann, zeigte der Großbrand eines Galvanikbetriebs im nordrhein-westfälischen Warstein. Wie die Fachzeitschrift „Feuerwehr-Magazin“ berichtet, forderte die örtliche Feuerwehr Unterstützung von der Feuerwehr Werl an, die über eine Drohne verfügt. Es wurde eine Hallenwand geöffnet, damit die Drohne ins Innere fliegen konnte. Ein Statiker konnte anhand der Aufnahmen des Fluggeräts den Zustand der Stahlträger prüfen und so die Einsturzgefahr der Halle einschätzen.
Neben den beschriebenen Beispielen leisten Drohnen in etlichen weiteren Bereichen gute Dienste. „In vielen Indus­trien können Drohnen für Unternehmen zahlreiche Aufgaben und Prozesse in kürzerer Zeit, mit höherer Präzision und geringeren Kosten erledigen als es bisher möglich war“, konstatiert Cecilia Natalia Hage, PR & Communications Lead beim Drohnenanbieter Parrot.
Quadrocopter, Hexacopter, Octocopter - was ist was?
Es gibt bei Drohnen mittlerweile diverse Bauformen. Sie unterscheiden sich hauptsächlich in der Zahl der Rotoren, die die Drohne abheben lassen.
Die unbemannten Flugsysteme können sowohl vom Menschen gesteuert als auch autonom fliegen. Zivil genutzte Drohnen, sowohl privat als auch kommerziell, gibt es hauptsächlich als Multicopter - also mit mehreren Rotoren. Multicopter ist der Sammelbegriff für alle Drohnen mit mehr als einem Rotor.
Quadrocopter ist, wie der Name nahelegt, die Bezeichnung für eine Drohne mit vier Rotoren. Ein Hexacopter ist dementsprechend mit sechs Rotoren ausgestattet, ein Octocopter mit acht. Je größer die Zahl an Rotoren, desto komplexer die Drohne. Dafür ist in der Regel mit zunehmender Rotoranzahl ein Aufsteigen mit höheren Nutzlasten möglich. Ein weiterer Vorteil: Wenn ein Rotor ausfällt, ist meist weiterhin ein sicheres Landen möglich.
3. Teil: „Drohnen und KI“

Drohnen und KI

  • Drohne mit Wärmebildkamera: Sie ermöglicht die Überwachung und Messung von Temperaturen aus der Ferne.
    Quelle:
    DJI
In einigen Feldern dürften sich Drohnen allerdings erst durchsetzen, wenn sie ihren Weg selbst finden. In der Paketzustellung etwa können Fluggeräte ihre Vorteile vor allem dann ausspielen, wenn sie die Auslieferung selbstständig bewerkstelligen. Und dafür bedarf es einer ausgereiften Künstlichen Intelligenz: „Besonders Drohnen, die nicht mehr von menschlicher Hand geflogen werden, sondern so entwickelt wurden, dass sie autonom fliegen, müssen Künstliche Intelligenz nutzen, um ihre Funktion beziehungsweise Aufgabe zu erfüllen und darüber hi­naus ein Höchstmaß an Sicherheit und Flugeigenschaften zu bieten“, erklärt Cecilia Natalia Hage
Robert Schmidkonz zufolge gibt es bereits erste Systeme mit ansatzweiser sensorischer Antikollisionstechnologie - „aber für wirklich autonomes Fliegen in einem zukünftig dicht genutzten Luftraum sind noch einige Entwicklungen zu leisten.“ Man sehe, wie schwer sich die Automobilindustrie mit dem autonomen Fahren tue. Dabei müsse man sich vor Augen halten, dass Autos sich zweidimensional auf einer Fläche bewegen. Bei Drohnen komme noch eine dritte Dimension hinzu. „Entsprechend ist der autonome Drohnenflug wohl um eine Potenz komplexer“, so Schmidkonz.
  • Quelle:
    BDL/BDLI
Für Samuel Flick von Microdones sind Drohnen dagegen durchaus schon in der Lage, autonom zu fliegen. Als Beispiel nennt er Vermessungsflüge, die entsprechende Drohnen bereits heute bis zu 99 Prozent autonom beziehungsweise per Autopilot erledigten. Anders seien keine hochgenauen Ergebnisse zu erzielen. „Nur der Computer kann die Drohne so genau und nach Berechnung fliegen - das wäre für Menschen unmöglich.“ Das Problem liegt für ihn anderswo: „Die aktuelle Gesetzgebung sieht einen solchen Einsatz nicht vor be­ziehungsweise die Hürden für solche Einsätze sind immer noch hoch.“
Drohnen für den kommerziellen Einsatz (Auswahl)
4. Teil: „Beispiele für Business-Drohnen (Teil 1)“

Beispiele für Business-Drohnen (Teil 1)

Die Auswahl an professionellen Drohnen, die sich für den Unternehmenseinsatz eignen, ist mittlerweile kaum mehr zu überschauen. Den meisten Drohnen ist gemeinsam, dass sie eine bestimmte Nutzlast aufweisen. Damit können sie Waren transportieren oder eine Kamera für professionelle Foto- und Videoaufnahmen bewegen.
  • Für wackelfreie Aufnahmen: Eine in der „Gimbal“-Aufhängung verbaute Kamera bewegt sich in alle Richtungen und gleicht Drohnenbewegungen aus.
    Quelle:
    ScaraBot
Für Aufnahmezwecke kommt in der Regel eine sogenannte Gimbal zum Einsatz. Gimbal ist der englische Begriff für eine kardanische Aufhängung, eine Art externe Bildstabilisierung für Kameras. In einer Gimbal kann sich eine montierte Kamera in alle Richtungen drehen. Diese Art der Bildstabilisierung ist bei Drohnen wichtig, da sie zum Beispiel bei Wind ordentlich durchgeschüttelt werden. Ohne eine Gimbal wären die Kamerabilder, selbst wenn die verbaute Kamera über eine Bildstabilisierung verfügt, viel zu verwackelt, um sie später sinnvoll nutzen zu können.
Viele professionelle Drohnen unterstützen einen Flug in der Ich-Perspektive, den First Person View, kurz FPV. Dabei ist bereits die Befestigung einer Kamera ein FPV, wenn auch eine passive Form davon: Nach dem Flug lassen sich die Aufnahmen nämlich aus der Perspektive der Drohne ansehen. Viele Drohnen verfügen aber auch über ein aktives FPV-System. Dabei werden die Kamerabilder aus der Drohne live auf das Steuergerät des Piloten übertragen - also auf eine Fernsteuerung mit Display, auf ein Smartphone oder eine Videobrille. Ein aktiver First Person View ist für alle professionellen Bild- und Videoaufnahmen ein Muss.
Im Folgenden stellt com! professional sechs Beispiele für kommerziell ausgerichtete Drohnen vor. Sie veranschaulichen die Bandbreite an Bauformen und Einsatzmöglichkeiten, von der 4K-Kameradrohne über das Komplettpaket für die Geodäsie bis zum „Schwerlasttransporter“.
  • Beispiel DJI Mavic 2 Enterprise: Profi-Drohnen wie diese verfügen über Wärmebildkamera, Scheinwerfer und ein leistungsstarkes Zoom.
    Quelle:
    DJI
DJI Mavic 2 Enterprise:
Die Profi-Drohnen der Serie Mavic 2 Enterprise des Herstellers DJI sind Quadrocopter und eignen sich nicht nur für Videoaufnahmen, für die die Drohnen mit einer hochauflösenden 12-Megapixel-Sichtkamera mit 2-fach optischem Zoom und 4K-Videos sowie einer Wärmebildkamera ausgerüstet werden. Der Anbieter hat für die Mavic-2-Enterprise-Flug­geräte auch einen montierbaren Scheinwerfer für die Personensuche sowie einen Lautsprecher beispielsweise für die Kommunikation bei Einsätzen mit Bodenmannschaften im Sortiment.
Für einen möglichst sicheren Flugbetrieb bietet DJI außer einem Kollisionswarnlicht auch ein sogenanntes Flight-Autonomy-System an. Es ermöglicht eine omnidirektionale Hinderniserkennung. Diese besteht aus acht Sicht- und zwei Infrarotsensoren an den Seiten der Drohne, die einen 360-Grad-Radius abdecken. Das System zur Hinderniserkennung erfasst die relative Geschwindigkeit und Entfernung zwischen dem Fluggerät und der Umgebung und soll so vor Kollisionen schützen, indem die Drohne auch in beengten Umgebungen Hindernissen automatisch ausweicht.
Dabei wiegen die Drohnen nur rund 900 Gramm und lassen sich für den Transport kompakt zusammenfalten. Selbstwärmende Akkus sorgen dafür, dass sie jederzeit einsatzbereit sind - auch in kalten Regionen mit Temperaturen unter dem Gefrierpunkt. Die maximale Flugzeit der Drohnen liegt laut Hersteller je nach Wetterbedingungen und Ausstattung bei 22 bis 31 Minuten.
5. Teil: „Beispiele für Business-Drohnen (Teil 2)“

Beispiele für Business-Drohnen (Teil 2)

  • Quelle:
    BDL/BDLI
Exabotix HD6-1000 PRO:
Der Hexacopter HD6-1000 PRO des niedersächsischen Drohnenherstellers Exabotix eignet sich speziell für professionelle Videoaufnahmen und Vermessungsflüge. Hierfür verfügt das Fluggerät über eine wettergeschützte 3-Achsen-Gimbal, die eine Kamera mit 30-fach optischem Zoom und eine Wärmebildkamera beherbergt. Optional ist ein Vermessungspaket erhältlich, in dem eine Sony-Kamera Alpha 7R MK2 mit 43,6 Megapixeln verbaut ist. Damit sind verzerrungsfreie und maßstabsgetreue Abbildungen der Erdoberfläche (Orthofotos) mit einer Auflösung von 1 Millimeter möglich. Hinzu kommt eine Planungs-Software für das Anlegen digitaler Karten. Einsatzbereit soll die Drohne in nur vier Minuten sein. Ein Akkutausch dauert laut Hersteller nur eine Minute. Das Fluggerät verfügt darüber hinaus über eine Autostart-Funktion, das heißt, die Drohne startet selbstständig und wartet dann in zwei Metern Höhe auf die Steuerbefehle des Piloten.
Impossible Aerospace US-1: Der Quadrocopter US-1 des US-amerikanischen Anbieters Impossible Aerospace ist ein Fluggerät für den rauen Einsatz: Mit einer Flugzeit von bis zu 78 Minuten und einer Geschwindigkeit von bis zu knapp 80 Kilometern pro Stunde eignet sich die Drohne besonders für Feuerwehren oder Notdienste. Die Nutzlast liegt bei vergleichsweise hohen 2,8 Kilogramm. Ermöglicht wird das durch ein zum Patent angemeldetes Design, das das Eigengewicht der Drohne reduziert. So sind etwa die Batterien ohne Aufhängung direkt in die Drohne integriert.
Microdrones mdLiDAR3000: Das Siegener Unternehmen Microdrones bewirbt seinen Quadrocopter der mdLiDAR3000-Serie als Komplettpaket für Geomatikdienste und unbemanntes Luft-Lidar. Lidar steht für Light detection and ranging, eine dem Radar verwandte Methode zur optischen Abstands- und Geschwindigkeitsmessung. Die Drohne eignet sich laut Hersteller damit unter anderem für das Vermessungswesen beziehungsweise die Kartierung, für Bauwesen, Bergbau, Inspektionen oder die Landwirtschaft. Das Fluggerät verfügt über das Lidar-System miniVUX-1DL von Riegl sowie die Sony-Kamera RX1R II mit 42,4 Megapixeln.
Bekannt geworden ist Microdrones übrigens durch eine spektakuläre Aktion: Ein Gerät der md4-1000-Serie überflog im Sommer 2013 als erste Drohne die Alpen und legte eine Strecke von 12 Kilometern zurück. Sie flog im sogenannten GPS-Wegepunkt-Modus, also komplett automatisiert.
Parrot ANAFI: Die ANAFI von Parrot ist eine kompakte Drohne. Das Modell „Thermal“ ist mit einer Wärmebild­kamera ausgestattet, die Temperaturen im Bereich von minus 10 Grad bis plus 400 Grad darstellt. So lassen sich zum Beispiel thermische Messungen durchführen, die Temperatur einer Fläche oder eines bestimmten Punkts erfassen, Wärmeverluste an einem Gebäude visuell darstellen oder Personen lokalisieren, identifizieren oder verfolgen.
  • Quelle:
    Gartner
Ausgestattet ist die Drohne außer mit der radiometrischen Wärmebildkamera Flir von Leton Systems mit einer 4K-HDR-Kamera samt Sony-Sensor mit 21 Megapixeln und einem 3-fach-Zoom zur visuellen Inspektion. Dabei ist die Kamera um 180 Grad nach oben oder unten schwenkbar. So lassen sich beispielsweise in Bauwerken auch Dächer von unten inspizieren.
Die Flugzeit der 315 Gramm leichten Drohne gibt der Hersteller mit bis zu 26 Minuten an. Parrot liefert drei Batterien mit, die die Flugzeit auf bis zu 78 Minuten ausdehnen.
ScaraBot X8 Heavy Lift: Der Quadrocopter X8 Heavy Lift von ScaraBot ist eine Art Schwerlaster unter den Drohnen. Er befördert bei einem Leergewicht von 2,2 Kilogramm Nutzlasten von bis zu 2,3 Kilogramm. Die Flugzeit gibt der Hersteller dabei je nach Zuladung mit etwa einer Stunde an. Die Funkreichweite zur Steuerung des Fluggeräts soll bei bis zu 12 Kilometern liegen.
Der Rahmen und die Propeller des ScaraBot bestehen zu 100 Prozent aus hochfestem und extrem leichtem Kohlefaser-Verbundmaterial. Dabei sollen patentierte, stromlinienförmige Ausleger, die der Hersteller als FreeFlow-Arme bezeichnet, den X8 Heavy Lift 9 Prozent effizienter machen als vergleichbare Drohnenmodelle. Zudem sollen die Arme Geräuschemissionen und Vibrationen reduzieren.

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