Swissloop Tunneling baut innovative Tunnelbohrmaschinen
Nach einer starken Leistung bei Elon Musks “Not-a-Boring Competition” im Jahr 2021 hat Swissloop Tunneling, das offizielle Studententeam der ETH Zürich, das sich aus Ingenieurstudenten verschiedener Hochschulen zusammensetzt, seine preisgekrönte Tunnelbohrmaschine aufgerüstet. Das Team von Swissloop Tunneling ist Teil einer breiteren Vereinigung von Studententeams und ist für seine Leistungen in der Tunnelbauindustrie anerkannt.
Beim Wettbewerb 2021 in Las Vegas in den USA gewann das Team den prestigeträchtigen Champion Award, und seine Reise wurde von Elon Musks Vision für die Tunneltechnologie inspiriert. Mit einigen wichtigen Teilen, die von MakerVerse hergestellt wurden, hat das Team sein leistungsstarkes Gerät für einen bevorstehenden Wettbewerb in den USA aufgerüstet, seine Teilnahme an Innovationsveranstaltungen in den USA gefördert und sein Netzwerk innerhalb der Tunnelbauindustrie erweitert.
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Geotechnik
Zürich, Schweiz
40+
Endverbrauchsteile
CNC-Bearbeitung, Laser-Pulverbettschmelzen
Stahl
Verbindungsringe für eine Tunnelbohrmaschine
Zugriff auf die Palette an Technologien und Experteneinblicken von MakerVerse, um schnell hochwertige Teile zu beschaffen
Der Aufbau einer sicheren und effizienten Tunnelinfrastruktur erfordert fortschrittliche Tunnelbohrmaschinen, die durch Erde und Fels graben können. Hohe Kosten und die anspruchsvolle Logistik schränken die Technologie jedoch ein. Eine verbesserte Tunnelbautechnologie wäre entscheidend, um alternative Transportmittel wie den Hyperloop zur Realität werden zu lassen.
Fortschritte in der Tunnelbautechnologie und Mikro-Tunnelbohrmaschinen revolutionieren den unterirdischen Bau und die Infrastruktur und ermöglichen effizientere und nachhaltigere Lösungen für die Stadtentwicklung. Der Mikro-Tunnelbau spielt eine entscheidende Rolle im modernen Tunnelbau und prägt die Zukunft der städtischen Infrastruktur, indem er unterirdische Großprojekte realisierbarer und kostengünstiger macht.
Um diese Herausforderungen zu meistern, sponsern Elon Musk und seine “The Boring Company” Wettbewerbe, bei denen Hunderte von Teams weltweit um den Bau der besten Tunnelbohrmaschine konkurrieren. Swissloop Tunneling ist eines dieser Teams, das die Grenzen der Tunnelbautechnologie auslotet.
Im Jahr 2021 gewann das Team, bestehend aus Ingenieurstudenten der ETH Zürich, in Las Vegas den Innovations- und Designpreis und erreichte den zweiten Platz insgesamt. Mit dem bevorstehenden Wettbewerb in den USA hofft Swissloop Tunneling, den ersten Platz zu erreichen.
Das Team hat sich an MakerVerse gewandt, um seine Maschine mit hochwertigen Stahlverbindungen aufzurüsten, die für extreme Bedingungen ausgelegt sind.
MakerVerse hat sich wirklich die Zeit genommen, unser Projekt zu verstehen und uns zu helfen. Die Zusammenarbeit war eine tolle Erfahrung, da sie immer so offen und transparent über alle von uns bestellten Teile waren.
Camilla Chitvanni
Co-Leiterin Technik
Die Herausforderungen
Die Maschine von Swissloop Tunneling, Groundhog Beta, ist acht Meter lang, wiegt 3.000 Kilogramm und hat einen Durchmesser von 590 Millimetern. Jedes Bauteil von Groundhog Beta muss hohen Arbeitsbelastungen und hohen Temperaturen standhalten.
Seit dem letzten Turnier war Swissloop Tunneling damit beschäftigt, ihre erste Maschine, Groundhog Alpha, aufzurüsten und zu optimieren. Das Erosions- und Auskleidungssystem wurde für die neue Maschine grundlegend neu konzipiert. Daher mussten in der ersten Phase einige Teile in der Größe eines Prototyps entwickelt werden, um die Konstruktionen zu validieren und weitere Verbesserungen zu testen. Während dieses Prozesses konzentrierte sich das Team auf die Entwicklung und Prüfung verschiedener Teilsysteme, darunter das pneumatische System für den Materialtransport und die fortschrittliche Software für den autonomen Betrieb. Diese Teilsysteme wurden in mehreren Tests auf Herz und Nieren geprüft, um Zuverlässigkeit und einen sicheren Tunnelbau zu gewährleisten.
Als Beispiel wurde der Prototyp des Liner-Systems im Maßstab 1:5 hergestellt und anschließend auf die endgültige Größe skaliert. Das Team integrierte die neu gestalteten Teile schließlich erfolgreich in Groundhog Beta.
Einer der wichtigsten Abschnitte von Groundhog Beta ist das innovative Tunnelauskleidungssystem. Das Team integrierte ein Polymerextrusionssystem in die Maschine, um sichere und stabile Tunnelwände zu schaffen. Das Auskleidungssystem druckt eine 15 mm dicke Tunnelwand, um die strukturelle Integrität des Tunnels zu gewährleisten. Bei diesem Verfahren wird ein pneumatisches System verwendet, um das Polymergranulat in den Tunnel zu transportieren, wo es über eine Extrusionsschnecke geschmolzen wird. Das externe Sedimentationssystem und der Absaugmechanismus handhaben erodiertes Material und Untergrundmaterial und sorgen für eine effiziente Entfernung und Verarbeitung während des Ausbruchs. Dort wird das Polymer über eine Extrusionsschnecke aufgeschmolzen. Dabei erreichen die Polymere Temperaturen von bis zu 200 Grad Celsius und müssen über eine 10 Grad Celsius warme Kühlflüssigkeit abgekühlt werden. Das System sorgt für eine konstante Zirkulation von Wasser und Boden und unterstützt so einen nachhaltigen und effizienten Tunnelvortrieb. Das Linersystem ist eine innovative Lösung, die sich derzeit in der Entwicklung befindet und kontinuierlich verbessert wird.
Aufgrund dieser enormen Temperaturbereiche und der kritischen Bedeutung des gesamten Tunnelausbausystems benötigte Swissloop Tunneling extrem hochwertige Teile von einem zuverlässigen Partner. Die Teile müssen erschwinglich sein und rechtzeitig geliefert werden, um die engen Fristen einzuhalten. Kontinuierliche Forschung und die Entwicklung neuer Technologien sind von zentraler Bedeutung, um die Leistung der Maschine zu optimieren und die Auswirkungen auf die Oberfläche zu minimieren.
Die Bewegung der Maschine wird durch einen Schubmechanismus ermöglicht, bei dem Greiferplatten gegen die Tunnelwand drücken, damit sich die Maschine beim Start von der Startplattform aus vorwärts bewegen kann.
Mit CNC-Bearbeitung hergestellte Verbindungsringe.
Die Lösungen
Zu den wichtigsten technologischen Fortschritten gehören die Entwicklung eines entscheidenden Prototyps für das Linersystem, die Integration von CNC-gefrästen Stahlverbindungsringen mit großem Durchmesser und der Einsatz fortschrittlicher Laser-Pulverbett-Schmelzverbindungen. Dies alles trägt zu den innovativen Lösungen von Swissloop Tunneling im Bereich der Mikrotunneling-Technologie bei.
MakerVerse, mit seiner umfangreichen Palette an Technologien, lieferte den entscheidenden Prototyp des Liner-Systems mit mehreren hochwertigen Komponenten zu den erforderlichen Preisen.
Swissloop Tunneling beschaffte über CNC-Bearbeitung mehrere Verbindungsringe aus Stahl mit einem Durchmesser von mehr als 500 mm. Diese Verbindungsstücke dienen zur Verbindung verschiedener Komponenten innerhalb des Tunnelauskleidungssystems, wie z.B. der Flüssigkeitskühlkammer. Ein weiteres Verbindungsstück, diesmal mittels Laser Powder Bed Fusion hergestellt, befindet sich am Kopf des Extruders und verbindet vier verschiedene Schläuche.
Swissloop Tunneling hatte bei der Vorbereitung von Groundhog Beta auf den Wettbewerb mit knappen Zeitvorgaben zu kämpfen. Mit MakerVerse gewannen sie einen offenen und transparenten Partner, der sie kontinuierlich über den Fortschritt ihrer Teile auf dem Laufenden hielt.
Vor allem die Qualität der Teile war perfekt für das Upgrade von Groundhog Beta. Die Lieferkette von MakerVerse besteht nur aus handverlesenen, vollständig überprüften Lieferanten, die einen strengen Onboarding-Prozess durchlaufen haben. Diese Maßnahmen zur Qualitätskontrolle die Qualität jedes Teils, das auf der MakerVerse Plattform bestellt wird, zu gewährleisten.
Die Ergebnisse
Swissloop Tunneling gibt Groundhog Beta den letzten Schliff, bevor es für den Not-A-Boring-Wettbewerb von The Boring Company in die Vereinigten Staaten gebracht wird. Bis dahin hat das Team viele Design-Iterationen und ständige Tests durchgeführt und dabei das Budget berücksichtigt.
Während dieser anspruchsvollen Phase erhielt das Team hochwertige Teile und eine transparente Kommunikation von MakerVerse. “Wir freuen uns darauf, wieder zusammenzuarbeiten.” sagt Camilla Chitvanni, Co-Leiterin des Bereichs Maschinenbau und Bauwesen bei Swissloop Tunneling. “Wir alle im Team schätzten die Sorgfalt und Kommunikation während des gesamten Prozesses.” Das Team freut sich auf den bevorstehenden Wettbewerb und hat das gemeinsame Ziel, die Tunneltechnologie voranzubringen.
MakerVerse setzt sich für die Förderung studentischer Innovationen ein. In diesem Fall hat MakerVerse Swissloop Tunneling dabei geholfen, sich auf das zu konzentrieren, was es am besten kann: den Bau beeindruckender Tunnelbohrmaschinen, anstatt sich mit zahllosen Lieferanten und Fristen herumschlagen zu müssen.
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