Groundhog Alpha

Swissloop Tunneling

Swissloop Tunneling est une association d'étudiants de l'ETH Zurich qui recherche de nouvelles solutions pour l'industrie de la construction de tunnels. En 2021, l'équipe a construit son premier tunnelier et l'a nommé "Groundhog Alpha" en l'honneur de la marmotte locale qui construit des tunnels.

Prototype avec mécanisme de contrôle unique

Plus maniable que les machines traditionnelles

De plus, le système innovant de soutènement du tunnel permet de fabriquer le tube du tunnel par impression 3D. Avec ce nouveau procédé, on vise une production continue, sans éléments préfabriqués.

Swissloop Tunneling a été invité à participer au concours Not-A-Boring d'Elon Musk parmi douze équipes sur 400 candidats initiaux. Lors de la finale du concours en été 2021 à Las Vegas, les étudiants ont remporté le prix de l'innovation et du design ainsi que la deuxième place avec "Groundhog Alpha".

Groundhog Alpha

Le prototype

Au cours de l'année dernière, les étudiants ont conçu, construit et testé "Groundhog Alpha". Ce faisant, l'association a délibérément suivi une approche très innovante. Swissloop Tunneling est convaincu que cette approche inédite servira de base aux solutions futures dans la construction de tunnels.

Le prototype possède les dimensions et sous-systèmes suivants :

  • Longueur : 7 m
  • Masse : 2.5 t
  • Diamètre : 0.56 m
  • Force d'entraînement : max. 200 kN
  • Vitesse de rotation de la tête de forage : 27 rpm
  • Vitesse prévue : 0.5 cm/s

Démontage et évacuation

Broyage du matériau avec un design propre

La roue de coupe est adaptée à différentes géologies et est utilisée pour détacher le sous-sol du front de taille. Un concasseur à cône placé dans la chambre d'érosion permet ensuite de réduire les gros morceaux de roche à environ 1-2 cm. Le concasseur à cône est assisté par des buses d'eau à haute pression. Lors de la dernière étape, les scories sont extraites de la chambre d'érosion par une pompe à vide Venturi.

Contrôle

Maniabilité grâce à 6 cylindres de précision

Un système hydraulique hexapode sur mesure a été conçu pour la commande. Les six vérins hydrauliques de précision permettent à la tête de forage de disposer de six degrés de liberté. En outre, dans les situations d'urgence, le système hydraulique peut être utilisé comme un marteau-piqueur, dans lequel toute la tête de forage est mise en vibration, avec une fréquence pouvant atteindre 20 Hz.

Extension du tunnel

Nouvelle production in situ de soutènement de tunnel

Pour la fabrication de la paroi du tunnel, une imprimante 3D polymère spéciale est intégrée dans la machine. Une paroi de tunnel de 15 mm d'épaisseur est fabriquée in situ à l'aide de lamelles robustes en fibre de verre et d'un polymère à deux composants.

Avancement

Une propulsion continue grâce à un mécanisme ingénieux

Le mécanisme d'avancement se compose de 16 vérins hydrauliques étroitement coordonnés qui appuient en alternance contre le revêtement en polymère et peuvent ainsi fournir simultanément la force d'avancement nécessaire de 200 kN pour l'avancement. Le mécanisme d'avancement sophistiqué permet un mouvement continu.

Collaboration avec Implenia

Ensemble, plus près d'un tunnelier en état de marche

La collaboration entre Implenia et Swissloop Tunneling entre cette année dans sa deuxième phase.

"Nous avons déjà pu compter sur Implenia l'année dernière et nous nous réjouissons d'approfondir ce partenariat à l'avenir. Nous avons beaucoup profité de leur savoir-faire technique. Bien que nous soyons tous passionnés de technique, nous étions des débutants absolus dans la construction de tunnels. Il était donc important qu'Implenia nous aide à définir correctement les conditions marginales.

Le soutien de cette année prévoit que nous continuions à échanger sur les questions techniques. De plus, nous avons désormais accès à l'infrastructure d'Implenia. Il s'agit par exemple d'une pelleteuse sur pneus de neuf tonnes pour notre surface d'essai, qui est indispensable pour nos travaux.

Je tiens donc à remercier encore une fois chaleureusement toutes les personnes concernées pour ce précieux soutien. Le suspense reste entier !"

Miguel Nunes, membre du comité directeur de Swissloop Tunneling et stagiaire chez Implenia.

Vision

Next challenge : Not-a-Boring Competion 2023 à Austin, TX

L'équipe de tunneliers de Swissloop se prépare à la nouvelle édition du Not-a-Boring Competion d'Elon Musk, qui aura lieu début 2023 à Austin, Texas. Pour ce faire, le tunnelier sera longuement testé et perfectionné. Avec cette nouvelle itération, l'objectif est de remporter une nouvelle fois des succès lors de la compétition.

A long terme, Swissloop Tunneling ne veut pas seulement se considérer comme une équipe de compétition, mais aussi comme une plateforme de recherche pour des étudiants motivés. Le développement de (micro-)solutions innovantes pour les tunnels doit être accéléré. Pour cela, Implenia est le partenaire idéal !