Beim Tunnelbau der Zukunft geht nichts ohne Dosiertechnik

Trotz der oft beinduckenden Dimensionen ist beim Tunnelbau besondere Präzision gefragt. Dosiertechnik aus Deutschland trägt jetzt dazu bei. Sie unterstützt Studierende außerdem, beim Innovationswettbewerb von Tesla-Gründer Elon Musk „die Nase vorn zu haben“.

Mit einem neuen Tunnelroboter hat es das Team von Swissloop Tunneling in die Endrunde der "Not-A-Boring-Competition" von Elon Musk geschafft – als eines von zwölf Teams aus fast 400 Bewerbern.

Foto: Dopag / Swissloop Tunneling

Der Tunnelbau ist seit jeher etwas, dass die Schweizer beherrschen – und zwar mit hoher Effizienz und Genauigkeit. Dies sind Eigenschaften, die für Unternehmen des deutschen Maschinenbaus ebenfalls ganz vornean stehen: Denn auch bei einem Spezialisten für Dosier- und Mischtechnik werden diese Prinzipien bei der Entwicklung der Produkte, zum Beispiel bei Ventilen und Pumpen, ganz in den Vordergrund gerückt.

Deutscher Dosiertechnik-Experte will Hyperloop mitrealisieren

Das Streben nach besonderer Präzision war auch für Dopag der Antrieb, sich beim Projekt „Swissloop Tunneling“ mit einzubringen. Bei diesem Projekt möchte ein Team von Studierenden der ETH Zürich den Tunnelbau mit einer neuen Tunnelbohrmaschine „revolutionieren“. Damit nimmt das Team an dem von Tesla-Gründer Elon Musk ausgerufenen Wettbewerb „Not-A-Boring-Competition“ teil. Am 12. September 2021 findet in den USA das Finale statt.

Mit dem Wettbewerb möchte Elon Musk das Konzept des „Hyperloops“ Wirklichkeit werden lassen. Der Hyperloop ist ein Transportmittel der Zukunft, dass aus einer schlanken Transportkapsel besteht, die in Vakuumröhren schwebt. Das Ziel lautet, Menschen oder Güter mit hoher Geschwindigkeit kostengünstig zu transportieren. Ziel der Studierenden von Swissloop Tunneling ist es dabei, den Tunnelbau schneller, nachhaltiger und effizienter zu machen.

Ventile sorgen für eine optimale Materialverarbeitung beim Tunnelbau

Mindestens fünf Millimeter soll der neue Tunnelroboter pro Sekunde vorankommen. Hat er sich erst durch den Felsen gefräst, folgt im nächsten Schritt die Auskleidung der Tunnelwände. Dabei werden nicht wie üblich vorgefertigte Elemente verwendet, sondern direkt innerhalb der Tunnelbohrmaschine aus einem Zweikomponenten-Polymer hergestellt. In der hierfür verwendeten Anlage sind zwei Materialdruck-Reduzierventile von Dopag verbaut. Die Spezialisten aus Mannheim konfigurieren Dosier- und Mischsysteme individuell auf den Anwendungsfall hin – überall dort, wo in der industriellen Produktion Klebstoffe, Harze, Silikone oder Schmierstoffe dosiert und aufgetragen werden. Die Anlagen und Komponenten eignen sich für hochautomatisierte Fertigungsprozesse, unter anderem für die Automobil-, Wind-, Haushaltsgeräte- oder Elektroindustrie sowie für die Luft- und Raumfahrt.

Materialdruck-Reduzierventile verringern dabei den Druck des geförderten Materials auf den erforderlichen Arbeitsdruck. Sie gleichen Schwankungen des Drucks aus und stellen somit einen gleichmäßigen Materialfluss sicher. In diesem Fall hat das Team von Swissloop Tunneling Materialdruck-Reduzierventile mit Membran verbaut. Diese kommen immer dann zum Einsatz, wenn es sich wie im Fall des hier verwendeten Polymers um ein reaktives Material handelt.

Das Materialdruck-Reduzierventil mit Membran ist eine wichtige Komponente, um das ehrgeizige Projekt zu realisieren.

Foto: Dopag

Beste Erfolgsaussichten für Schweizer Team

Mit dem neuen Tunnelroboter hat es das Team von Swissloop Tunneling in die Endrunde der Not-A-Boring-Competition geschafft – als eines von zwölf Teams aus fast 400 Bewerbern. Damit gehört das Team zu den besten drei Prozent weltweit. Bereits im Vorgänger-Wettbewerb war das Partner-Team erfolgreich: Im Jahr 2019 erreichte die Transportkapsel von Swissloop den zweiten Platz bei der „SpaceX Hyperloop Competition“ von Elon Musk. Weitere Informationen zum Projekt Swissloop Tunneling finden sich unter https://swisslooptunneling.ch. Das beteiligte Team wurde Ende 2020 neu aufgestellt und umfasst über 40 Studierende mit großen Kenntnissen aus allen notwendigen Technologiefeldern. Dies umfasst Expertise im Maschinenbau, der Elektrotechnik und verschiedenen wirtschaftsnahen Bereichen.

Forschen für die Zukunft des Transports

Zum Hintergrund: Bestehende Transportwege wie Schiene, Straße, Wasser und Luft sind entweder relativ langsam, teuer oder eine Kombination aus beidem. Im Vergleich dazu sollte ein neues Transportsystem sicherer, schneller und kostengünstiger sein. Weitere Forderungen sind Wetterunabhängigkeit, Nachhaltigkeit und Erdbebensicherheit. Kein bisher vorgestelltes System konnte sich erfolgreich durchsetzen. Die Hyperloop-Technologie als neuer Verkehrsträger soll dies ändern.

Das Konzept schlägt vor, dass sich Transportbehälter unter Verwendung eines linearen Elektromotors allmählich beschleunigen und luftgelagert über ihrer Bahn durch sich nahezu im Vakuum befindlichen Rohre unter oder über dem Boden gleiten. Somit kann der Pod Geschwindigkeiten bis zu 1200 km/h erreichen und ist dabei energieeffizienter, leiser sowie autonomer als herkömmliche Transportmittel. Die Technologie ist nachhaltiger als die Luftfahrt und deutlich schneller als Hochgeschwindigkeitszüge.

„Swissloopist“ eine von Studenten geführte Initiative mit dem Ziel, an der Erforschung und Weiterentwicklung der Hyperloop-Technologie und ihrer Anwendung in der realen Welt beizutragen. Das Team entwirft und baut funktionsfähige Prototypen – sogenannte Pods – mit denen das Team bereits an der „International Hyperloop Pod Competition von Elon Musk teilgenommen hat (2015–2019). Im Jahr 2019 erreichte der Swissloop-Pod eine Spitzengeschwindigkeit von 252 km/h und belegte den zweiten Platz bei der SpaceX Hyperloop Competition. Zudem erhielt das Swissloop-Team den Innovationspreis für den selbst entwickelten Linearmotor. Im neuen Wettbewerb geht es nun darum, den schnellsten Tunnelbohrroboter der Welt zu bauen.