往里凿！苏黎世的3D打印隧道机在马斯克举办的隧道工程竞赛中斩获亚军

导读：2021年9月15日，南极熊获悉，来自苏黎世联邦理工学院和其他大学的一个学生团队在亿万富翁商业巨头和企业家埃隆-马斯克主办的隧道工程竞赛中获得第二名。

这个团队名为Swissloop Tunneling，他们的2.5吨隧道掘进机也赢得了比赛的创新与设计奖，该机器利用3D打印机制作完成，在挖掘隧道的同时制作了一个支撑性的隧道衬里。

△苏黎世团队设计的3D打印机隧道机和破碎过程

马斯克的"Not-A-Boring"竞赛

马斯克长期以来一直对3D打印感兴趣，该技术是他太空计划的核心，即在未来几十年内将100多万人送到火星。马斯克于2002年创立了他的私人太空探索项目SpaceX，此后，该公司将一个3D生物制造设施飞往国际空间站，并将一个3D打印的高通量卫星发射到轨道上。

2020年夏天，马斯克的Boring公司宣布了一项隧道工程竞赛，重点是建造能够挖出30米长、直径为50厘米的稳定隧道的小型隧道机。超过400个团队申请参加比赛，包括Swissloop Tunneling在内的12个决赛选手被邀请到拉斯维加斯，对他们的发明进行测试。

△SwissloopTunneling公司的土拨鼠阿尔法掘进机。照片来自Swissloop Tunneling

用3D打印技术加固隧道

比赛在内华达州的沙漠中进行，12支队伍开始挖掘他们的隧道，然后被一场大雷雨和沙暴打断了。经过整夜的工作，瑞士隧道公司（Swissloop Tunneling）是仅有的两支获准在决赛中继续挖掘的队伍之一。

该团队使用其7米2.5吨的土拨鼠阿尔法隧道掘进机进行挖掘，并成功地挖掘了一条超过18米长的隧道。该团队仅被竞争对手慕尼黑工业大学击败，尽管这两个团队在比赛中都未能挖出一条全长的隧道。

土拨鼠阿尔法也是唯一能够在原地制造支持性隧道衬里的机器，这要归功于它的3D打印机制。利用该机制，机器将一种特别设计的聚合物混合物涂在隧道壁上，并立即硬化。同时，两个液压抓手交替工作，压住新创建的隧道管，以推动机器不断前进。

支撑材料由坚韧的玻璃纤维材料和双组份聚合物混合物组成，通过3D打印创造出15毫米厚的隧道壁。该材料确保了隧道全长的结构完整性，并因其性能而获得了大赛的创新与设计奖。

展望未来，Swissloop隧道工程团队希望进一步发展该技术，使土拨鼠阿尔法能够挖掘出直径四米的隧道。这是马斯克的SpaceX Hyperloop竞赛所要求的隧道宽度，该竞赛正在尝试建造高速太空舱以实现真空管道旅行。

△40多名学生帮助开发了土拨鼠阿尔法。照片来自于Swissloop工程公司

苏黎世联邦理工学院在建筑3D打印方面的创新

除了为隧道比赛做准备，苏黎世联邦理工学院的研究人员还利用3D打印技术开展了多个建筑项目。

△土拨鼠阿尔法利用3D打印机制，在原地制作隧道的支撑墙。照片来自Swissloop Tunneling

2020年7月，他们开发了一种新颖的"蛋壳"混凝土3D打印工艺，将机器人大型FDM 3D打印与铸造方法相融合。该技术能够以一种更节省材料的方式建造复杂的混凝土结构。

在此之前，苏黎世联邦理工学院还利用3D打印技术创造了一个5吨重的3D打印弧形外壳混凝土馆，并结合3D打印机和机械臂以数字方式制造了一座三层楼的房子。

仅在过去的几个月里，该组织已经宣布计划为瑞士的一个文化场所建造一座由3D打印柱子组成的23米高的塔，并与扎哈-哈迪德建筑事务所、混凝土3D打印专家Incremental3D和建筑材料公司Holcim一起成功创建了第一座3D打印自支撑混凝土天桥。