Hintergrund des Wettbewerbs und die Herausforderungen
Elon Musk äußerte 2016 seine Vision, den Verkehr unter die Erde zu verlegen, und gründete daraufhin „The Boring Company“. Ziel ist ein Beförderungssystem namens „Loop“, bei dem Fahrzeuge in unterirdischen Röhren verkehren. Da das Bohren von Tunneln zeit- und kostenintensiv ist, rief Musk im Sommer 2020 einen Wettbewerb aus. Die Aufgabe besteht darin, einen 30 Meter langen Tunnel mit einem Durchmesser von einem halben Meter schneller zu bohren, als eine Schnecke kriecht. Aktuell sind Schnecken bis zu zehnmal schneller als Tunnelbohrmaschinen.
Philipp Engleder, Sub-Team Lead bei TUM Boring, erläutert die Herausforderungen:
Auch wenn man vorher Proben entnimmt, bleibt es immer ein Ratespiel. Trifft man beispielsweise überraschend auf Lehm, so kann es zu langen Verzögerungen kommen, denn Lehm verklebt Werkzeuge. Zudem muss Erdmaterial abgebaut und abtransportiert werden, man braucht Technik zur Navigation und zum Korrigieren der Route und das alles auf beengtem Platz unter der Erde.
Testfeld und Maschineneinsatz für realitätsnahe Erprobung
Nachdem das Team im Januar als einer von zwölf Finalisten ausgewählt wurde, modellieren die Studierenden seit Juni ein Testfeld. Dieses soll möglichst realitätsnah sein, um die Tunnelbohrmaschine unter kontrollierten Bedingungen zu erproben. Unterirdische Bohrungen unterliegen strengen Regulierungen. Für die Arbeiten kommt ein Radlader CAT 938M von Zeppelin Rental zum Einsatz.
Engleder erklärt die Nutzung des Radladers:
Der Radlader CAT 938M ist sehr universell einsetzbar. Mit der Gabel be- und entladen wir LKWs, mit der Schaufel schütten wir Material auf, welches wir anschließend mit einer Rüttelplatte verdichten. So können wir unsere Testbohrungen überirdisch durchführen. Neben Kies, Lehm und Beton bauen wir auch Hindernisse ein.Dabei werden unter anderem Pflastersteine und Betonplatten verbaut, um die Kalksteingeologie in Las Vegas, dem Austragungsort des Wettbewerbs, zu simulieren. Der Umgang mit dem über 16 Tonnen schweren Radlader erfordert Erfahrung, die einige Studierende, wie Engleder selbst, durch frühere Tätigkeiten in Minen und Steinbrüchen gesammelt haben.
Aufbau des Testfeldes und Vorbereitung der Maschine für den Wettbewerb
Das fertige Testfeld wird 20 Meter lang und etwa 1,60 Meter hoch sein und ist in verschiedene Abschnitte unterteilt. Der erste Abschnitt dient der Funktionsprüfung der Systeme und besteht ausschließlich aus Kies, um bei Problemen ein schnelles Herausziehen der Maschine zu ermöglichen. In den Abschnitten zwei und drei werden die Schneidräder getestet. Kleine Schleusen zwischen den Abschnitten erlauben bei Bedarf einen späteren Wechsel des Schneidkopfes.
Vor der Erprobung arbeiten bis zu 20 Fachkräfte gleichzeitig an der Fertigstellung der Tunnelbohrmaschine. Insbesondere Elektriker und Elektrotechniker sind mit dem Zusammenbau des Bohrkopfs und dessen Verbindung mit dem Steuersystem beschäftigt. Für die Arbeiten vor Ort nutzt das Team einen Bürocontainer von Zeppelin Rental sowie einen Schiffscontainer als Werkstatt. Dies ermöglicht Fertigstellungs-, Ausbesserungs- und Schweißarbeiten direkt in der Kiesgrube.
Engleder beschreibt die intensive Arbeitsphase:
Wir arbeiten momentan fast rund um die Uhr an dem Projekt. Wir müssen unsere Tunnelbohrmaschine bis Ende Juli losschicken, damit sie pünktlich in Amerika ist. Dann wird ein Kernteam von Spezialist*innen vorreisen, um alles vorzubereiten. Das ist einfach ein einzigartiges Projekt!Neben dem Radlader CAT 938M werden weitere Geräte von Zeppelin Rental eingesetzt, darunter ein Pritschenwagen, eine Rüttelplatte CR 9, ein Stromerzeuger und ein Rotationslaser.