3Dプリントのトンネル掘削機が2024年のNOT-A-BORINGコンペティションで優勝

2024年4月11日、アンタークティックベアは、スイス連邦工科大学とスイスの大学で構成された学生チーム「スイスループ・トンネリング」が、積層造形で開発したトンネル掘削機が2024年の「ノット・ア・ボーリング」コンテストで優勝したと主張したことを知りました。このコンテストは、スペースXの創設者イーロン・マスク氏が率いるトンネル建設サービスおよび設備会社、ザ・ボーリングが主催している。

△スイスループチームとグラウンドホッグベータトンネル掘削機このコンテストでは、彼らのマイクロトンネル掘削機（MTBM）は「グラウンドホッグベータ」と呼ばれ、掘削プロセス中にトンネル壁を支えるために3Dプリントを実行できます。これまでのコンテストでは、スイスループ・トンネリングは総合2位を獲得し、2021年と2023年にはイノベーション＆デザイン賞も受賞しています。チームのオリジナルの掘削システム「グラウンドホッグアルファ」は、侵食システムと 3D プリント機構のアップグレードにより、新しいベータバージョンとしてアップグレードされました。

Swissloop Tunneling は、テクノロジーとビジネス関連のさまざまな分野から集まった 60 名以上の学生で構成されています。
イーロン・マスクのトンネル掘削競争

2020年の夏、The Boring Companyは初のトンネル掘削コンテストを開催すると発表しました。このコンテストは、長さ30メートル、直径50センチの安定したトンネルを掘ることができる小型のトンネル掘削機の製造に焦点が当てられています。

第1回大会は2021年にネバダ州の砂漠で開催され、400を超えるチームが参加登録した。 Swissloop Tunnelingを含む12の最終候補企業がトンネル掘削機のテストに選ばれました。

マスク氏がトンネル掘削技術に興味を持つのは、新たな地下交通網を構築するという目標からだ。「ハイパーループ」と呼ばれる構想の一つは、真空のトンネルを建設し、車両が最高時速1,000キロで走行できるようにするというものだ。しかし、このプロジェクトは後に棚上げされ、代わりにボーリング社がラスベガス・ループ・トンネルを建設した。このトンネルにより、テスラの自動運転車は5つの駅、合計1.7マイルの間で乗客を輸送できるようになる。

△2024 ボーリング大会トロフィー
3Dプリントがトンネル掘削技術の進歩に貢献

Swissloop Tunneling 社は、高コストと困難な物流が現在トンネル業界が直面している 2 つの主な障害であると考えています。現在、トンネル掘削機や覆工部材は重量があり、トンネル建設現場まで長距離輸送する必要があります。

チームの主な目標は、トンネル建設を現在の方法よりも持続可能で、安価で、迅速なものにすることです。チームは最終的に、この斬新なトンネル技術によってコストと時間が節約され、エンジニアリング会社が複雑なインフラ要件を満たすのに役立つことを期待しています。

△グラウンドホッグベータトンネル掘削機同チームのグラウンドホッグベータMTBMは重量3.5トン、長さ8.15メートル、直径0.606メートルで、掘削速度は1mm/秒に達することができる。同社は、このシステムは現時点では小規模だが、将来的には大規模なトンネル工事に対応できるよう規模を拡大できると述べた。

Groundhog Beta のコア機能は、掘削プロセス中にトンネルの壁のライニングを 3D プリントすることです。このシステムでは、フォトポリマー顆粒を溶かして押し出し、その後急速に冷却し、トンネル壁のライニングと固定用の強力な 15 mm 厚のパイプを形成します。 3D プリントされたポリマーは、掘削中にトンネル掘削機の推力と周囲の土壌の圧力に耐えることができます。

Groundhog Alpha をベースにした 3D プリント壁ライニングは、信頼性とパフォーマンスを向上させるように設計されています。新しいシステムには高度な加熱要素が搭載されています。さらに、マシンの他のサブシステムが過熱するのを防ぐために、より多くのセンサーとアクティブな空冷システムが追加されました。

今後数年間で、スイスループ・トンネリングはトンネル掘削機のプロトタイプを拡大し、3Dプリントされたトンネルライニング機構を市場に投入することを目指しています。研究チームは、この新技術が将来の新たなトンネル掘削技術の基礎となると確信している。

ETHチューリッヒが建設分野で3Dプリントを推進

2021年、ETHチューリッヒの研究チームは3Dプリント技術を使用して、「Striatus」と呼ばれるコンクリートの歩道橋を建設しました。これは、ザハ・ハディド・アーキテクツ、コンクリート3Dプリントの専門家であるIncremental3D、および建材会社ホルシムと共同で開発されました。チームによれば、これは3Dプリントされた初の非鉄筋コンクリート橋だという。

ETH チューリッヒの研究者らは、付加製造と鋳造法を組み合わせて、大規模なロボット熱溶解積層法 (FDM) 3D 印刷技術を使用し、同時に硬化が速くオンデマンドで固化するコンクリートを流し込む「卵殻」コンクリート 3D 印刷プロセスも開発しました。研究チームは、このアプローチにより、材料効率の高い方法で複雑な構造物を生産できるようになる可能性があると述べている。

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