彫り込んでください！チューリッヒの3Dプリントトンネルマシンがマスクのトンネル工学コンテストで準優勝

この投稿は warrior bear によって 2021-9-15 21:36 に最後に編集されました。

はじめに：2021年9月15日、アンタークティックベアは、億万長者の実業家で起業家のイーロン・マスク氏が主催したトンネル工学コンテストで、ETHチューリッヒなどの大学の学生チームが2位を獲得したことを知りました。
Swissloop Tunnelingチームは、3Dプリンターを使用して構築され、トンネルを掘りながらトンネルを支えるライニングを作成する2.5トンのトンネル掘削機でイノベーション＆デザイン賞も受賞しました。
△チューリッヒチームが設計した3Dプリンタートンネルマシンと破砕プロセス
マスク氏の「退屈ではない」競争<br /> マスク氏は長年3Dプリンティングに興味を持っており、この技術は今後数十年で100万人以上を火星に送るという同氏の宇宙計画の中心となっている。マスク氏は2002年に民間の宇宙探査プロジェクトSpaceXを設立し、同社はそれ以来、3Dバイオ製造施設を国際宇宙ステーションに打ち上げ、3Dプリントされた高スループット衛星を軌道に乗せてきた。
2020年夏、マスク氏のボーリング・カンパニーは、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トンネル掘削機の構築に焦点を当てたトンネル工学コンペティションを発表した。 400以上のチームがコンテストへの参加を申し込み、スイスループ・トンネリングを含む12の決勝進出チームがラスベガスに招待され、発明品をテストした。
△スイスループ・トンネリング社のマーモットアルファトンネル掘削機。写真はスイスループトンネルより
3D プリント技術でトンネルを強化<br /> 競技はネバダ州の砂漠で行われ、12チームがトンネル掘りを始めたが、激しい雷雨と砂嵐で中断された。一晩中作業した後、スイスループ・トンネリングは最終ラウンドで掘削作業を続けることを許されたわずか2チームのうちの1つとなった。
チームは掘削に全長7メートル、2.5トンのマーモットアルファトンネル掘削機を使用し、長さ18メートルを超えるトンネルを掘ることに成功した。どちらのチームも競技中に全長のトンネルを掘ることはできなかったが、このチームに勝ったのはライバルのミュンヘン工科大学だけだった。
Marmot Alpha は、3D プリント機構により、現場でトンネル支持ライニングを製造できる唯一の機械でもあります。このメカニズムを使用して、機械は特別に設計されたポリマー混合物をトンネルの壁に塗布し、それが瞬時に硬化します。同時に、2 つの油圧グリッパーが交互に作動して、新しく作成されたトンネルチューブを押し下げ、機械を前方に押します。
支持材は、丈夫なグラスファイバー材と 2 成分ポリマー混合物で構成されており、3D プリントによって 15 mm の厚さのトンネル壁を作成するために使用されます。この材料はトンネルの全長にわたって構造的完全性を確保し、その性能によりコンペティションのイノベーション＆デザイン賞を受賞しました。
今後、スイスループ社のトンネルエンジニアリングチームは、マーモットのアルファが直径4メートルのトンネルを掘れるようになるまで技術をさらに開発したいと考えています。これは、真空チューブで移動する高速カプセルを建造しようとしているマスク氏のスペースXハイパーループ競争に必要なトンネルの幅だ。
△40名以上の学生がGroundhog Alphaの開発に協力しました。写真提供：スイスループエンジニアリング
ETH チューリッヒの建築 3D プリントにおけるイノベーション<br /> トンネル建設コンペの準備に加え、ETH チューリッヒの研究者たちは 3D プリント技術を使ったいくつかの建設プロジェクトにも取り組んでいます。
△ Groundhog Alpha は 3D プリント機構を使用して、現場でトンネルの支持壁を作成します。写真はスイスループトンネルより
2020年7月、彼らはロボットによる大規模FDM 3Dプリントと鋳造法を融合した、新しい「卵殻」コンクリート3Dプリントプロセスを開発しました。この技術により、複雑なコンクリート構造物をより材料効率の高い方法で構築できるようになります。
これまでにも、ETH チューリッヒは 3D プリントを使用して、重さ 5 トンの 3D プリント曲面シェルコンクリートパビリオンを作成し、3D プリンターとロボットアームを組み合わせて 3 階建ての家をデジタルで製造しました。
この数か月だけでも、同団体はスイスの文化施設に3Dプリントされた柱で作られた高さ23メートルの塔を建設する計画を発表し、ザハ・ハディド・アーキテクツ、コンクリート3Dプリント専門企業インクリメンタル3D、建材会社ホルシムと共同で、初の3Dプリント自立型コンクリートスカイブリッジの作成に成功しました。

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