Patent : Student aus Heide erfindet den Helikopter neu

Lukas Hofstätter zeigt den von ihm entwickelten Quadrokopter.
Lukas Hofstätter zeigt den von ihm entwickelten Quadrokopter.

Lukas Hofstätter ist fasziniert von Fluggeräten. Das Modell des Elektronik-Studenten aus Heide könnte den Bau von Drohnen revolutionieren – die Konstruktion wird jetzt patentiert.

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29. Juli 2014, 14:54 Uhr

Heide | Im Hauptberuf ist der junge Erfinder Lukas Hofstätter noch Student. In seiner Freizeit ist der 24-Jährige bereits jetzt ein genialer Erfinder. Das glaubt zumindest Jörg Czarnowski, der als „Patent-Scout“ bei der Kieler Patent- und Verwertungsagentur (PVA SH) ständig auf der Suche nach neuen Erfindungen ist. Die Idee von Hofstätter könnte den Bau von Drohnen revolutionieren, sagt Czarnowski. Hofstätter hat die Konstruktion so genannter Multikopter „neu“ erfunden – Hubschrauber, die von mehreren Rotoren angetrieben werden.

Eine komplizierte Elektronik synchronisiert die Propeller, damit der Multikopter Millimeter genau gesteuert werden kann. „Wenn die Propeller gleich schnell drehen, steht der Hubschrauber waagerecht in der Luft. Drehen sich die hinteren schneller, kippt er nach vorne und driftet vorwärts. Genauso geht's zur Seite. Höhe gewinnt man, wenn alle schneller werden“, erklärt Hofstätter das Prinzip des Multikopters. Das funktioniert mit Hilfe kleiner Sensoren, die Winkel und Beschleunigung der Rotoren messen. Ein Mini-Computer wandelt diese Daten sowie die Joystick-Befehle der Fernbedienung in Flugbewegungen um.

„Ich war fasziniert von dieser Technik und auch von diesen Fluggeräten“, erzählt er. Nicht vom Modellbau, sondern von der dazugehörigen Elektronik, schränkt er ein. Um diese auszuprobieren, baute er 2010 er seinen ersten Flieger: Zwei Aluminium-Streben über Kreuz und mit einer Kunststoffplatte versteift. Doch in der Luft ließ sich der Eigenbau nicht richtig lenken, die Konstruktion war instabil und „eierte“ nur durch die Luft. Auch bei den Nachfolge-Modellen blieben die Probleme zunächst ungelöst: „Ich hab' schnell gemerkt, wie kompliziert doch Mechanik ist“, lautete damals sein Fazit nach zahlreichen misslungenen Flügen und mehreren Abstürzen mit teurem Totalschaden.

„Ich habe dann aufgeschrieben, wo meine Probleme sind“: Der Flieger sollte leicht und steif sein (bei zu viel Gewicht hebt er nicht einmal ab, und jedes Gramm weniger bedeutet längeren Flug), mit Sollbruch-Stellen (damit beim Absturz nicht das teuerste Teil kaputt geht), dazu ein guter Schutz für die Elektronik und andere Lasten, und die Befestigungsschrauben aus der Mitte der Konstruktion entfernen – denn dort sitzt auch der schwere Akku, der bei einem Crash durch die Schrauben beschädigt werden könnte. Den Modellbau zählt Hofstätter bis heute nicht zu seinen Hobbys.

Trotzdem grübelte er monatelang in seiner Freizeit nach einer Lösung. Die er schließlich fand: „Irgendwann im Reisebus – ich fuhr in den Urlaub und mir war langweilig – da ging mir das Problem wieder einmal durch den Kopf. Ich habe wieder das Kreuz aufgemalt und gesagt: Irgendwie müssen die Schrauben aus der Mitte weg. Es muss doch möglich sein, die Ausleger mit den Rotoren so anzuordnen, dass es hält, aber kein Stern ist. „Und plötzlich habe er die Lösung gewusst: Die Ausleger anders zu formen und seitlich zu versetzen.

Patent-Scout Czarnowski hat recherchiert, dass diese Idee in den vergangenen 20 Jahren nirgendwo auf der Welt „gedacht“ worden sei. „Im Nachhinein scheint die Lösung ziemlich einfach. Der Trick ist jedoch, man muss erst einmal darauf kommen“, sagt Hofstätters Lehrer, Prof. Rainer Veyhl: „Das Pfiffige ist, mit einem vielfältigen Lösungsansatz und einer breiten Palette an Lösungsmöglichkeiten zu einem Ziel zu kommen.“ Dass Interessante ist der generelle Ansatz: Hoffstätter hat ein Problem gelöst, ohne die Anwendung einzuschränken. „Im Gegenteil – es können einige Anwendungen noch hinzu genommen werden, die vorher eigentlich nicht möglich waren.“ 

Was man mit Hofstätters Erfindung machen kann? Nicht nur Spielzeug. Quadrokopter können als Träger von optischen Geräten und Scannern zum Beispiel in der Landwirtschaft eingesetzt werden bei der gezielten Suche nach Rehkitzen, bevor Mähdrescher auf die Felder geschickt werden, oder bei der Inspektion von Brücken oder Strommasten; sie ermöglichen Geologen schnelle und zuverlässige Informationen über Bodenversiegelung und die Abwasser-Situation, Internethändler können mit ihnen Pakete verschicken, und das Militär sie unter anderem zur Fernerkundung nutzen.

Hofstätter will seine Erfindung jetzt mit Hilfe der Kieler PVA weltweit verwerten. In Schleswig-Holstein wurden 2013 insgesamt 465 Patente angemeldet, davon wurden weniger als die Hälfte tatsächlich zu Patenten, sagt Czarnowski. Seit Gründung der PVA im Jahr 2002 seien von den Hochschulen im Land knapp 2000 Meldungen gekommen; davon führten rund ein Drittel zu einer Patentanmeldung, von denen es wiederum ein Drittel zu einer Verwertung brachte, sagte er.

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