马斯克发飙促成超级高铁项目:比波音747还快,但挑战却不小

坐拥特斯拉、SpaceX 帝国的「全球首富」马斯克此前宣布,将通过旗下The Boring Company公司打造「超级高铁」交通运输系统,时速将比波音747还快!而这背后还一则鲜为人知的故事。

故事的起因,要从全世界都头疼的堵车难题谈起。

时间拨回到2016年。12月的某一天,被堵在洛杉矶路上良久的马斯克终于失去了耐心,怒气冲冲在推特上写到:“堵车快把我逼疯了!我要造一台隧道挖掘机,开始挖隧道。”彼时的洛杉矶已经连续数年被评为全球堵车最严重的城市。

马斯克发飙促成超级高铁项目:比波音747还快,但挑战却不小

而后,马斯克着手创建了名为The Boring Company的新公司。2020年6月,该公司宣布举办一场名为“Not-a-Boring Competition”的隧道挖掘比赛。比赛要求来自全球范围内参赛者拿出挖掘隧道的解决方案,达到“超越蜗牛前进速度”的目标。随后,约400支队伍申请参加比赛,其中就包括今天本文的主角——慕尼黑工业大学 (TUM) 的学生团队。

超越蜗牛的隧道钻机,是如何炼成的?

马斯克发飙促成超级高铁项目:比波音747还快,但挑战却不小

然而隧道挖掘并非易事,目前全世界最大Bertha隧道挖掘机每小时挖掘长度也仅3.6米。官方抛出“超越蜗牛前进速度”的目标,也并非笑谈。为此,TUM Boring团队经过一年多时间的努力,最终设计出了一台22吨的隧道钻机(TBM)。

这个复杂的重工机械融合了传统推顶法设计和创新的旋转式钻筒存储设计,以减少钻筒的停机切换时间。同时,整个大型器械结构依赖于多个子系统的无缝衔接和流畅运作:

  • 首先,钻头系统需要通过不断松动和挖掘土壤以钻出一个直径为50厘米左右的隧道;
  • 接下来则是负责运渣的系统。由6条集成在钻筒管道上的传送带和一个滚筒运输机组成,可以从钻井过程中清运所有开采的渣料。这种干式挖掘方法与传统履带应用相结合,提高了渣料清运速度从而可以加快掘进速度;
  • 液压驱动系统位于隧道开挖起始位置,支持高达500kn的顶升力以推动前端位于隧道内的钻头。通过两个交替顶升的液压缸设计,驱动系统可以完成连续向前顶升运动,这是隧道行业的革命性创新设计;
  • 机械后部完全进入隧道的部分是旋转钻筒储存装置,带电机的齿轮可以快速切换转筒并减少停机时间;
  • 其他的子系统还有转向系统、引导系统、控制系统和动力管理系统。

啃下难啃的骨头,Xometry定制来帮忙

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钻头的3D模型©TUM Boring

从整台设备的机械结构来看,处于前端的刀盘钻头无疑是最特别的一个。作为隧道钻机的截割机构,钻头在工作时需要不断旋转并被压向工作面。因而刀盘的优劣直接影响掘进机的切削效果和掘进速度。

TUM Boring团队隧道钻机的刀盘钻头由包括切割轮、旋转滚轴、外壳、密封轴承、机械制表面密封、环装齿轮、四个同步电机和一个带配套外壳和轴承的螺旋钻组成,是整个项目制造最困难的部件之一,因为结构设计上既要结合上面提及到的所有零件,同时它还需要非常坚固,要有足够的强度以开掘和移除隧道挖掘中的岩土。

马斯克发飙促成超级高铁项目:比波音747还快,但挑战却不小

由Xometry的激光切割工艺生产的金属面板©TUM Boring

马斯克发飙促成超级高铁项目:比波音747还快,但挑战却不小

用于转向系统的CNC加工零件©TUM Boring

需要指出的是,由于隧道钻机的钻头上几乎所有的机械零件,如刀盘、传送带、管状存储空间和推顶结构等大型的数控加工钢件,是团队根据项目需求而特别设计的,因此在设备制造方面Xometry择幂科技为团队提供了各种或基础或复杂的CNC加工钢件。如用于隧道钻进的转向链接装置,也为推顶系统内机械装置的金属板提供了激光切割加工,以及重达8吨承重容量的管状储存装置的基座加工。

“项目的时间要求非常严格,因为我们必须在一年内计划、生产、测试和运输这台复杂的器械。择幂科技极短的交货时间保障了我们能最终实现这个目标。”TUM Boring团队的Dmitry Burlakov说,“我们对Xometry提供的零件质量也非常满意。”

创记录的捧杯,是每个参与者的荣耀

在拉斯维加斯决赛中,经过六个小时的连续隧道掘进,TUM Boring团队满足了隧道挖掘比赛的安全标准,成功在整个路段上进行了隧道施工并钻出了一条22米长的隧道——这是比赛中最长的钻洞距离,团队借此成为2021年Not-a-Boring Competition的获胜者。

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能最终赢得比赛,Dmitry总结了以下几个成功原因:“最重要的因素是团队中有非常多主动性极强的学生成员,他们日以继夜地工作以实现我们的大目标。然而我们宝贵的行业合作伙伴,如择幂科技提供了非常多的资源和知识,同样为比赛的胜利作出了贡献。这种支持使整个团队为比赛做好了充分准备,最终也变成了团队取得胜利的核心优势。”


作为世界领先的按需制造提供商,Xometry择幂科技始终致力于将拥有伟大创意的人与把创意变为现实的制造能力无缝连接起来,为现在和未来的各行各业提供源源不断的前进动力。择幂科技的数字化服务能够帮助财富1000强榜上的买家深度挖掘和利用全球的制造能力,同时为供应商们提供发展业务所需的关键资源。更多信息请访问:https://xometry.asia/。

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