Tunnelbau Elon Musks Bohrwettbewerb: Zwei deutsche Teams sind Favoriten
In Las Vegas soll das 2016 gegründete Unternehmen einen Tunnel zwischen verschiedenen Teilen des Konferenzzentrums bauen, in dem Mega-Events wie die Technologie-Messe CES stattfinden.
München, Düsseldorf Adrian Fleck sieht müde aus. Zusammen mit seinem Team von der Dualen Hochschule Baden-Württemberg (DHBW) baut Fleck in der glühenden Hitze von Las Vegas eine 1,1 Tonnen schwere Bohrmaschine zusammen.
Bis zu 42 Grad heiß wird es tagsüber. Die elf Studenten, drei Professoren und Assistenten legen sich nasse Lappen auf den Nacken und trinken fünf Liter Wasser am Tag. „Eine hohe Beanspruchung“, sagt der 23-jährige Initiator und Chef des Projektteams per Videoanruf.
Und die Zeit rennt: Alles muss bis zum Sonntag fertig werden. Dann beginnt mitten in Las Vegas die „Not-a-Boring Competition“ von Boring, der Tunnelbaufirma von Elon Musk. Es ist das Finale des vor einem Jahr ausgeschriebenen Wettbewerbs, bei dem die schnellste und präziseste Tunnelbohrmaschine für die unterirdischen Verkehrskonzepte von Musk gesucht wird: Loop und Hyperloop. Der Name ist ein Wortspiel – im Englischen bedeutet „boring“ sowohl „langweilig“ als auch „bohren“.
Die Aufgabe des Wettbewerbs besteht darin, einen 30 Meter langen und einen halben Meter breiten Tunnel so schnell und so präzise wie möglich zu bohren. Dabei sollen die Teilnehmer schneller sein als eine Schnecke: „Can you beat the snail?“. Was sich lustig anhört, ist keine leichte Aufgabe. Die gefleckte Weinbergschnecke schafft drei Meter in einer Stunde – und ist damit Rekordhalterin.
Der Hyperloop soll die Menschen eines Tages mit 1200 Kilometern pro Stunde wie in einem Rohrpostsystem durch eine fast luftleere Röhre transportieren. Durch das Teilvakuum werden Transportkapseln, die durch die Röhren zirkulieren, nicht vom Luftwiderstand gebremst. Das Loop-Modell sieht derweil Tunnel vor, in denen autonome Autos mit hoher Geschwindigkeit unterwegs sein sollen.
TU München ist Favoritin im Elon-Musk-Wettbewerb
Neben dem DHBW-Team ist auch ein 40-köpfiges Team von der TU München (TUM) mit am Start. Die meisten der acht Wettbewerber kommen allerdings aus den USA. Doch Fleck ist selbstbewusst: „Ich denke, dass wir mit auf dem Siegertreppchen stehen werden“, sagt er.
Als großer Favorit gilt allerdings die TUM-Mannschaft. Sie konnte als einziges Team ihren Bohrer bereits in der Praxis testen. „Wir wollen den Sieg holen“, hatte Projektleiter Kilian Schmid im Gespräch mit dem Handelsblatt schon vor Monaten angekündigt.
Die TUM-Studenten hatten bereits alle vier SpaceX-Hyperloop-Pod-Wettbewerbe gewonnen. „Da ist der Erwartungsdruck natürlich groß“, sagte TUM-Präsident Thomas Hofmann.
Ein Jahr lang hat das Team aus Baden-Württemberg fast rund um die Uhr an ihrem „Dirt Torpedo“ gearbeitet. Dessen Grundprinzip haben sich die Studenten von der Natur abgeschaut. Der Bohrer ist von drei Gummischichten umgeben, die mit bis zu 15 Millibar aufgeblasen werden können. Der Bohrer kann sich so „dynamisch“ fortbewegen, während zugleich die Tunnelwand geschont wird. „So wie ein Wurm im Erdreich“, sagt Fleck.
Außerdem arbeitet der Bohrer komplett elektrisch – es besteht keine Gefahr, dass hydraulische Flüssigkeiten austreten. Auch entwickelte das Team ein eigenes Orientierungssystem für den Bohrer sowie ein neuartiges Betonventil.
Innovativ ist auch die Struktur des Dirt Torpedos: Vom Bohrkopf bis zum Motor sind alle vier Baugruppen nach einem Legobausystem aufgesetzt. Wenn es ein Problem in einer Einheit gibt, kann man sie leichter ersetzen.
Sorgen hingegen bereitet Fleck die Kühlung. Das DHBW-Team kühlt den Bohrkopf mit Düsen, die Wasser aussprühen. So wollen die Studenten Wasser sparen, denn üblicherweise werden Bohrer mit viel Wasser vor Überhitzung geschützt. Angesichts der Hitze in Las Vegas hat der Bachelor-Student allerdings Bedenken.
Dennoch hält Gangolf Kohnen, Professor für Maschinenbau an der DHBW, den Wettbewerb für eine einmalige Chance: „Unsere Studierenden können hier die Grenzen des technisch Möglichen austesten“, sagt er.
Die Idee: Verkehrsproblem von Städten in den Griff bekommen
Das Design der TUM-Tunnelbohrmaschine, das nun zum Einsatz kommt, basiert dem Team zufolge auf einer ausgewogenen Mischung zwischen Prinzipien des Branchenstandards wie dem Rohrvortrieb und mehreren innovativen Ansätzen zur Lösung von Ineffizienzen und zur Steigerung der Vortriebsgeschwindigkeit.
Das Team konnte bei seinem ersten Entwurf auf ein kleines Bohrmaschinenmodell zurückgreifen, das Projektleiter Schmid bereits 2018 mit gerade einmal 20 Jahren gebaut hatte. Die Städte könnten das Verkehrsproblem nur in den Griff bekommen, wenn sie ganz neue Wege gingen, sagt Schmid. Davon war er schon damals überzeugt.
Das Vortriebssystem besteht aus zwei Klammern, die jeweils mit vier Hydraulikzylindern angetrieben werden. Im kontinuierlichen Modus hat das System eine Vortriebskraft von bis zu 500 Kilonewton. Das Transportsystem besteht aus sechs Förderbändern, die in die Rohre integriert sind, die für den Bau der Tunnelstruktur verwendet werden. Die Steuerung empfängt Signale von rund 30 Sensoren. Das Leitsystem misst mit Hilfe eines Lasers, ob es Abweichungen von der geplanten Tunnelachse gibt. Die Bohrmaschine ist mehr als zwölf Meter lang.
Bau des Bohrer wird durch Gelder der Industrie ermöglicht
Ermöglicht wurde der Bau des Münchener Bohrers auch durch Unterstützung aus der Industrie. Zu den Partnern zählen zum Beispiel Baufirmen wie Bauer und Max Bögl, der Tunnelspezialist Herrenknecht und Thyssen-Krupp.
Das DHBW-Team konnte ebenfalls auf zahlreiche Sponsoren wie Siemens, Herrenknecht oder Pumpenspezialist Putzmeister zurückgreifen. „Die Unterstützung ist einfach klasse“, sagt Professor Kohnen.
Ob das TUM-Team gewinnt, ist offen. Doch eines haben sie schon geschafft: „Unsere Bohrmaschine macht einer Schnecke in Sachen Geschwindigkeit Konkurrenz“, erklärt das Team. „Das ist erheblich schneller als der Industriestandard.“
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