往里鑿！蘇黎世的3D打印隧道機在馬斯克舉辦的隧道工程競賽中斬獲亞軍

導讀：2021年9月15日，南極熊獲悉，來自蘇黎世聯(lián)邦理工學院和其他大學的一個學生團隊在億萬富翁商業(yè)巨頭和企業(yè)家埃隆-馬斯克主辦的隧道工程競賽中獲得第二名。

這個團隊名為Swissloop Tunneling，他們的2.5噸隧道掘進機也贏得了比賽的創(chuàng)新與設計獎，該機器利用3D打印機制作完成，在挖掘隧道的同時制作了一個支撐性的隧道襯里。

△蘇黎世團隊設計的3D打印機隧道機和破碎過程

馬斯克的"Not-A-Boring"競賽

馬斯克長期以來一直對3D打印感興趣，該技術是他太空計劃的核心，即在未來幾十年內(nèi)將100多萬人送到火星。馬斯克于2002年創(chuàng)立了他的私人太空探索項目SpaceX，此后，該公司將一個3D生物制造設施飛往國際空間站，并將一個3D打印的高通量衛(wèi)星發(fā)射到軌道上。

2020年夏天，馬斯克的Boring公司宣布了一項隧道工程競賽，重點是建造能夠挖出30米長、直徑為50厘米的穩(wěn)定隧道的小型隧道機。超過400個團隊申請參加比賽，包括Swissloop Tunneling在內(nèi)的12個決賽選手被邀請到拉斯維加斯，對他們的發(fā)明進行測試。

△SwissloopTunneling公司的土撥鼠阿爾法掘進機。照片來自Swissloop Tunneling

用3D打印技術加固隧道

比賽在內(nèi)華達州的沙漠中進行，12支隊伍開始挖掘他們的隧道，然后被一場大雷雨和沙暴打斷了。經(jīng)過整夜的工作，瑞士隧道公司（Swissloop Tunneling）是僅有的兩支獲準在決賽中繼續(xù)挖掘的隊伍之一。

該團隊使用其7米2.5噸的土撥鼠阿爾法隧道掘進機進行挖掘，并成功地挖掘了一條超過18米長的隧道。該團隊僅被競爭對手慕尼黑工業(yè)大學擊敗，盡管這兩個團隊在比賽中都未能挖出一條全長的隧道。

土撥鼠阿爾法也是唯一能夠在原地制造支持性隧道襯里的機器，這要歸功于它的3D打印機制。利用該機制，機器將一種特別設計的聚合物混合物涂在隧道壁上，并立即硬化。同時，兩個液壓抓手交替工作，壓住新創(chuàng)建的隧道管，以推動機器不斷前進。

支撐材料由堅韌的玻璃纖維材料和雙組份聚合物混合物組成，通過3D打印創(chuàng)造出15毫米厚的隧道壁。該材料確保了隧道全長的結構完整性，并因其性能而獲得了大賽的創(chuàng)新與設計獎。

展望未來，Swissloop隧道工程團隊希望進一步發(fā)展該技術，使土撥鼠阿爾法能夠挖掘出直徑四米的隧道。這是馬斯克的SpaceX Hyperloop競賽所要求的隧道寬度，該競賽正在嘗試建造高速太空艙以實現(xiàn)真空管道旅行。

△40多名學生幫助開發(fā)了土撥鼠阿爾法。照片來自于Swissloop工程公司

蘇黎世聯(lián)邦理工學院在建筑3D打印方面的創(chuàng)新

除了為隧道比賽做準備，蘇黎世聯(lián)邦理工學院的研究人員還利用3D打印技術開展了多個建筑項目。

△土撥鼠阿爾法利用3D打印機制，在原地制作隧道的支撐墻。照片來自Swissloop Tunneling

2020年7月，他們開發(fā)了一種新穎的"蛋殼"混凝土3D打印工藝，將機器人大型FDM 3D打印與鑄造方法相融合。該技術能夠以一種更節(jié)省材料的方式建造復雜的混凝土結構。

在此之前，蘇黎世聯(lián)邦理工學院還利用3D打印技術創(chuàng)造了一個5噸重的3D打印弧形外殼混凝土館，并結合3D打印機和機械臂以數(shù)字方式制造了一座三層樓的房子。

僅在過去的幾個月里，該組織已經(jīng)宣布計劃為瑞士的一個文化場所建造一座由3D打印柱子組成的23米高的塔，并與扎哈-哈迪德建筑事務所、混凝土3D打印專家Incremental3D和建筑材料公司Holcim一起成功創(chuàng)建了第一座3D打印自支撐混凝土天橋。