Kỹ thuật in

Máy đào hầm in 3D của ETH Zurich giành vị trí thứ 2 trong cuộc thi Not-A-Boring của Elon Musk

Một nhóm sinh viên từ ETH Zurich và các trường đại học khác đã giành vị trí thứ hai trong cuộc thi đào hầm do ông trùm kinh doanh tỷ phú kiêm doanh nhân Elon Musk tổ chức.

Nhóm nghiên cứu, có tên Swissloop Tunneling , cũng đã giành được Giải thưởng Thiết kế & Sáng tạo của cuộc thi cho máy khoan hầm 2,5 tấn của họ, sử dụng cơ chế in 3D để đồng thời chế tạo một lớp lót đường hầm hỗ trợ trong khi đường hầm đang được đào.

Cuộc thi không-phải-A-chán của Musk

Musk từ lâu đã quan tâm đến in 3D, với công nghệ này là cốt lõi trong kế hoạch đầy tham vọng của ông là vận chuyển hơn một triệu người lên sao Hỏa trong vài thập kỷ tới. Musk thành lập chương trình khám phá không gian tư nhân của mình, SpaceX , tại 2002 , kể từ đó bay một cơ sở đúc sinh học 3D đến Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) và

đã phóng vệ tinh thông lượng cao được in 3D lên quỹ đạo.

Vào mùa hè của 2020, Musk's Boring Company đã công bố một cuộc thi đào hầm tập trung vào việc chế tạo các máy đào hầm quy mô nhỏ có khả năng đào một 30 – đường hầm ổn định mét với đường kính là 50 cm. Nhiều hơn 400 các đội đăng ký tham gia cuộc thi, với 12 lọt vào chung kết, bao gồm cả Swissloop Tunneling, được mời đến Las Vegas để thử nghiệm các phát minh của họ.

Swissloop Tunneling's Groundhog Alpha tunneling machine. Photo via Swissloop Tunneling.
Máy đào hầm Groundhog Alpha của Swissloop Tunneling. Ảnh qua Swissloop Tunneling.

Gia cố đường hầm bằng in 3D

Cuộc thi diễn ra ở sa mạc Nevada, và chứng kiến ​​12 các đội bắt tay vào đào đường hầm của họ trước khi bị gián đoạn bởi một cơn giông lớn và bão cát. Sau khi làm việc suốt đêm, Swissloop Tunneling là một trong hai đội được dọn dẹp để tiếp tục đào trong vòng cuối cùng.

Nhóm đã triển khai máy khoan hầm Groundhog Alpha 7 mét 2,5 tấn để đào và đào được một đường hầm nhiều hơn 18 dài mét. Đội chỉ bị đánh bại bởi đối thủ cạnh tranh TU Munich , mặc dù cả hai đội đều không thể thi đấu đầy đủ -đường hầm trong quá trình thi đấu.

Groundhog Alpha cũng là chiếc máy duy nhất có khả năng chế tạo một lớp lót đường hầm hỗ trợ tại chỗ, nhờ vào cơ chế in 3D của nó. Bằng cách sử dụng cơ chế này, máy đã áp dụng hỗn hợp polyme được chế tạo đặc biệt vào thành đường hầm để làm cứng ngay lập tức. Trong khi đó, hai bộ kẹp thủy lực làm việc luân phiên để ép vào ống đường hầm mới được tạo ra để đẩy máy liên tục về phía trước.

Vật liệu hỗ trợ bao gồm vật liệu sợi thủy tinh cứng và hỗn hợp polyme hai thành phần, được in 3D để tạo ra 15 Tường hầm dày mm. Vật liệu đảm bảo tính toàn vẹn của cấu trúc dọc theo toàn bộ chiều dài của đường hầm, và đã được trao Giải thưởng Thiết kế và Sáng tạo của cuộc thi cho hiệu suất của nó.

Trong tương lai, nhóm Swissloop Tunneling hy vọng sẽ phát triển hơn nữa công nghệ để cho phép Groundhog Alpha đào các đường hầm có đường kính 4 mét. Đây là chiều rộng của các đường hầm cần thiết cho cuộc thi SpaceX Hyperloop của Musk, công ty đang tìm cách chế tạo các viên nang tốc độ cao để di chuyển qua các ống chân không.

More than 40 students helped to develop the Groundhog Alpha. Photo via Swissloop Engineering.
Nhiều hơn 40 các sinh viên đã giúp phát triển Groundhog Alpha. Ảnh qua Swissloop Engineering.

Sự đổi mới của ETH Zurich trong lĩnh vực in 3D xây dựng

Ngoài việc chuẩn bị cho cuộc thi đào hầm, các nhà nghiên cứu của ETH Zurich đã thực hiện nhiều dự án xây dựng bằng công nghệ in 3D.

Trong tháng Bảy 2020, họ đã phát triển một cuốn tiểu thuyết Quy trình in 3D bê tông “vỏ trứng” kết hợp in 3D FDM quy mô lớn của robot với các phương pháp đúc. Công nghệ này cho phép xây dựng các kết cấu bê tông phức tạp theo cách tiết kiệm vật liệu hơn.

Trong quá khứ, ETH Zurich cũng đã tận dụng in 3D để tạo ra một vỏ cong in 3D nặng 5 tấn gian hàng bê tông và đã kết hợp máy in 3D và cánh tay robot để chế tạo kỹ thuật số ba -nhà tầng.

Chỉ trong vài tháng gần đây, tổ chức đã công bố kế hoạch xây dựng một 23 – tháp cao mét được tạo thành từ các cột in 3D cho một địa điểm văn hóa ở Thụy Sĩ và đã tạo thành công 3D đầu tiên in chân cầu bê tông tự đỡ cùng với Zaha Hadid Architects , chuyên gia in 3D bê tông Incremental3D , và công ty vật liệu xây dựng Holcim .

The Groundhog Alpha leverages a 3D printing mechanism to fabricate supporting tunnel walls in-situ. Photo via Swissloop Tunneling.
Groundhog Alpha sử dụng cơ chế in 3D để chế tạo tường hầm hỗ trợ tại chỗ. Ảnh qua Swissloop Tunneling.

Đăng ký theo dõi Bản tin ngành in 3D để biết tin tức mới nhất về sản xuất phụ gia. Bạn cũng có thể giữ kết nối bằng cách theo dõi chúng tôi trên Twitter và thích chúng tôi trên Facebook.

Tìm kiếm một nghề nghiệp trong sản xuất phụ gia? Chuyến thăm Công việc in 3D để lựa chọn các vai trò trong ngành.

Đăng ký