TUM Boring: Studierende aus München wollen Elon Musk mit ihrer Tunnelbohrmaschine überzeugen

Elon Musk will die Straßen leeren und den Verkehr unter die Erde bringen. Bisherige Tunnelbohrmaschinen sind ihm dafür aber zu langsam – viel zu langsam. Bei einem Wettbewerb seiner Firma The Boring Company sollen neue Ansätze gefunden werden. Mit dabei ist auch ein Team der TU München – und das rechnet sich gute Chancen aus.

Von Michael Förtsch

Elon Musk lenkt mit Tesla zwar einen der populärsten Autohersteller, doch eigentlich hasst er Autoverkehr. Zumindest wenn er selbst mittendrin steht und nichts voran geht. Im Dezember 2016 twitterte er, dass ihn der Verkehr „verrückt“ macht und er ihn unter die Erdoberfläche verlegen will. „Ich werde eine Tunnelbohrmaschine kaufen und einfach losgraben“, schrieb er. Viele glaubten erst an einen Scherz. Doch am 17. Dezember 2016 gründete Musk The Boring Company und erklärte „Boring, it’s what we do” zum Firmenmotto. Seitdem hat das Unternehmen mehrere Tunnel gegraben und mit Loop ein Beförderungssystem konzipiert, bei dem [zumindest vorerst] elektrische Tesla-Fahrzeuge auf Schienen durch unterirdische Röhren rauschen.

In Hawthorne, Kalifornien existiert so ein Tunnel bereits. In Las Vegas wird gerade ein kleines Netz aus Loop-Röhren fertiggestellt, das 2021 eingeweiht und später erweitert werden könnte. Auch in Miami soll The Boring Company einen Loop anlegen, um die überfüllten Straßen zu entlasten. Und in Australien, China und sogar beim CERN gibt es ebenfalls Interesse. Wie Musk bereits vor Jahren sagte, könnten durch solche Tunnel auch die super-schnellen Hyperloop-Züge rauschen, wenn sie mit entsprechenden Vakuumpumpen ausgestattet sind. Doch es gibt ein Problem: Das Bohren von Tunneln ist eine langsame Angelegenheit. Selbst Tunnelbohrmaschinen von führenden Herstellern wie Herrenknecht und LOVAT schaffen höchstens 40 bis 50 Meter pro Tag. Damit sind sie langsamer als manch Schnecke.

Ich werde eine Tunnelbohrmaschine kaufen und einfach losgraben.
Elon Musk

Aber Elon Musk wäre nicht Elon Musk, wenn er das einfach hinnehmen würde. Die Lösung? Wie schon beim Hyperloop will er die Entwicklung mit einem globalen Wettbewerb befeuern. Schon aus den Teams, die an den Hyperloop-Wettbewerben teilnahmen, entstanden nämlich viel beachtete Start-ups wie Zeleros oder das von der bayerischen Staatsregierung geförderte Hyperloop-Projekt an der Technischen Universität München. Sie arbeiten an spannenden Konzepte und Technologien, die die einst als Hirngespinst verschriene Mobilitätsvision mittlerweile machbar erscheinen lassen.

Die Aufgabe des Not A Boring Competition getauften Wettbewerbs ist es, eine Tunnelbohrmaschine im Kleinformat zu bauen, die einen 30 Meter langen und 50 Zentimeter durchmessenden Tunnel bohrt. Natürlich so schnell wie möglich, aber nicht nur: Möglichst glatt und geradlinig soll die Bohrung ebenso sein, was mit einem ferngesteuerten Mini-Tesla getestet werden soll, der die Röhre am Ende durchfährt. Die TU München ist auch bei diesem Wettbewerb wieder dabei. Immerhin gewannen die Studierendenteams der bayerischen Hochschule bei der Hyperloop Competition der Elon-Musk-Firma SpaceX mehrfach in verschiedenen Kategorien.

„Eine Motivation ist natürlich, unsere Universität und den Wissenschaftsstandort München zu vertreten“, sagt Haokun Zheng gegenüber 1E9. Er ist Informatikstudent, Co-Gründer und Co-Leiter des TUM-Boring-Teams, dessen 60 Köpfe aus allen möglichen Fakultäten der TU rekrutiert wurden. Ein weiterer Grund mitzumachen sei gewesen, dass viele aus dem Team die Überzeugungen von Elon Musk – zumindest teilweise – teilen. Das gilt insbesondere für Kilian Schmid, der schon vor der Team-Gründung alleine an einer Maschine arbeitete.

Eine Motivation ist natürlich, unsere Universität und den Wissenschaftsstandort München zu vertreten.
Haokun Zheng

„Staus gehören [durch Tunnel] hoffentlich bald der Vergangenheit an“, sagt Zheng. „Unsere direkte Umgebung wird leiser und sauberer. Neu entstandene Flächen können begrünt werden, sodass unsere Innenstädte wieder an Anziehungskraft gewinnen.“ Für manche Studierende sei es fast schon eine idealistische Pflicht, am Wettbewerb teilzunehmen. Außerdem sei der Wettbewerb eine gute Möglichkeit, Aufmerksamkeit auf das Thema Tunnelbau zu richten, das von vielen tatsächlich als sehr boring angesehen und dadurch bei Mobilitätsdebatten ausgeklammert wird. Bewegung und Verkehr könnten eben nicht nur auf der Oberfläche und im Himmel, sondern auch in der Erde stattfinden – und das müsse viel mehr Menschen bewusst werden.

Entwickeln unter erschwerten Bedingungen

Die Herausforderung, die Elon Musk stellt, klingt eigentlich recht simpel: eine Tunnelbohrmaschine entwerfen, die schneller vorankommt als eine Schnecke. Aber wie Zheng sagt, ist sie bei genauerem Blick ziemlich verzwickt. Tunnelbohren ist nicht ohne Grund so langsam, wie es derzeit ist. „[Es] ist ein recht komplexer Prozess“, sagt er. „Erdmaterial muss abgebaut und abtransportiert werden, die Tunnelwand muss installiert werden, der Boden über dem Tunnel darf sich nicht heben oder absenken, man braucht Technik zur Navigation und zum Korrigieren der Tunnelroute. Und das alles in dem sehr eingeschränkten Raum unter der Erde.“ Oder anders gesagt: Es geht um viel mehr, als nur eine Maschine zu konstruieren, die ein Loch buddelt.

Über mehrere Wochen analysierte das Team, wie eine typische Tunnelbohrmaschine aufgebaut ist – und welche Systeme sie üblicherweise braucht. Angefangen beim Abbauschild – also dem Bohrkopf –, über die Versorgungseinheit, die Strom liefert und für Kühlung sorgt, bis zu zahlreichen weiteren Elementen. Daraufhin werkelte das Team daran, diese neu und anders zu denken. „Dabei versuchten wir grundsätzlich jeden Bereich auf Performanz zu optimieren“, sagt Zheng. Zusätzlich haben man sich stets bemüht, die Komplexität so gering wie möglich zu halten. Schließlich ist ein Teil des Wettbewerbs, die Maschine auch zu bauen, da sie sich später im Echtwelttest beweisen muss. Und das inmitten einer weltweiten Pandemie.

Tatsächlich habe das Coronavirus das Team „vor große Herausforderungen“ gestellt, wie Zheng erläutert. Die Studierenden hätten sich, wenn überhaupt, nur in kleinen Gruppen treffen können, was das Kennenlernen erschwerte. Auch musste ein Großteil der Planung und Konzeption komplett via Internet abgewickelt werden, was sowohl seine Vor- als auch Nachteile habe, wenn es um Spontanität und das Teilen von Ideen geht. Vieles was für die Hyperloop-Teams der TU üblich war, sei in der Pandemielage für das Boring-Team nicht möglich gewesen. Dennoch hat es TUM Boring bereits geschafft, einen Prototyp zu bauen, der schon über alle wichtigen Systeme verfügt – mit einem Bohrdurchmesser von 20 Zentimetern und einem Gewicht von 30 Kilogramm aber erst einmal kleiner und auch leistungsschwächer als das geplante Wettkampfmodell ist.

Technische Details und was den Tunnelbohrer nun so besonders macht, das kann und möchte das Team derzeit noch nicht öffentlich berichten. Schließlich soll der Konkurrenz nichts verraten werden – und natürlich lässt sich nicht sagen, ob nicht doch noch gravierende Umplanungen stattfinden. „Nur so viel: Unsere Tunnelbohrmaschine kann zu einer noch stärker automatisierten und dadurch effizienteren Bauweise beitragen“, deutet Zheng an. Dazu sei sie auf kurze Strecken hin optimiert und „wahnsinnig schnell“. Das konnte das Team schon im Oktober 2020 mit dem Prototyp testen – und zwar im elterlichen Garten zweier Mitgründer des TUM-Boring-Teams in der Umgebung von München. Zwischen Haus und Gartenzaun wurde dort ein schmaler Zwei-Meter-Tunnel gegraben.

Unsere Tunnelbohrmaschine kann zu einer noch stärker automatisierten und dadurch effizienteren Bauweise beitragen.
Haokun Zheng

„Der [Garten] reicht für den großen Bohrer natürlich nicht mehr“, lacht Zheng. Dennoch solle auch dieser noch vor dem Wettbewerb möglichst unter Realbedingungen und nicht nur in einer Simulation getestet werden. Daher sei man bereits mit den Verwaltern von Sand- und Kiesgruben nahe München im Gespräch, die ähnliche Bodenverhältnisse haben, wie jene auf der Wettbewerbsstrecke in Kalifornien. Dafür muss der Wettbewerbsbohrer natürlich erst einmal fertiggestellt werden. „An dem arbeiten wir aktuell mit Hochdruck“, sagt Zheng. Auch hier sei die Coronapandemie ein ziemlicher Stolperstein. Niemand soll krank werden. Deswegen werde nur in kleinen Trupps und mit strengem Hygienekonzept gearbeitet.

Noch steht kein Wettbewerbsdatum fest

Rund 400 Teams aus aller Welt hatten sich zu Beginn für die Not A Boring Competition von Elon Musk beworben. Im Januar mussten die Teilnehmer ihre finalen Designs, Aufschlüsselungen technischer und digitaler Lösungen und Sicherheitssysteme sowie Angaben zur prognostizierten Geschwindigkeit und dem Energieverbrauch bei The Boring Company einreichen. „Unser technisches Konzept hat überzeugt, sodass wir als eines von zwölf Teams aus fast 400 teilnehmenden Gruppen in das Finale eingezogen sind“, sagt Zheng. Schon darauf ist die Truppe ziemlich stolz.

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Bei den anderen Finalisten handelt es sich beispielsweise um das britische Ingenieurs- und Bastler-Team Biggus Diggus , um Dirt-Torpedo von der DHBW Mosbach, Swissloop Tunneling von der ETH Zurich, das HyperloopUC-Team der University of Cincinnati oder auch das Team Badgermole, das zu dem Hyperloop-Entwicklungskollektiv rLoop gehört und Entwickler aus aller Welt umfasst. Das TUM Boring-Team sei sehr gespannt, was genau die Konkurrenz so plant, meint Zheng. Wie unterschiedlich die Herangehensweisen sein können, hatte sich schließlich schon in den Hyperloop-Wettbewerben gezeigt. Allerdings habe sich das Team der TU München bisher auf die eigenen Pläne konzentriert und versuche auch weiterhin, sich nicht von möglichen Konzepten anderer ablenken zu lassen.

Wann es für kleine Delegationen der Münchner und der anderen Finalisten in die USA geht, steht noch nicht endgültig fest. Dafür ist ebenfalls die Coronapandemie verantwortlich. Lediglich, dass es frühestens Sommer 2021 so weit sein wird, kann The Boring Company bisher bestätigen. Dann ginge es irgendwo auf ein Landstück in Kalifornien, wohl unweit von Los Angeles, wo SpaceX und The Boring Company ihren Sitz haben. „Darauf stellen wir uns aktuell ein“, sagt Zheng, ergänzt aber, dass das Team sich natürlich bewusst ist, dass es auch anders kommen kann. Je nachdem, wie sich die Pandemie und damit auch Reisebestimmungen entwickeln. Sicher ist für das Team nur, dass es gute Chancen haben könnte. Und, dass es bis zum Wettbewerb alles tun wird, um diese noch zu vergrößern.

Teaser-Bild: TUM Boring

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Das ist die beste Form von Ingenieursausbildung, die man sich denken kann. Toll, dass die TUM Studierenden hier so aktiv werden und natürlich auf eine gewisse Historie und Ambition aufbauen können.

Solche extrem interdisziplinären Projekte sollten möglichst nicht am Sponsorship scheitern! Es ist natürlich super, dass man hierfür auch selber Geld einwirbt. Ich denke aber, dass man dieses Modell noch weiter treiben könnte und zu einem Teil eines „Curriculums“ werden lassen könnte.

Das ganze mit Event- und Wettbewerbscharakter hätte schon was.

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Ja, es ist schon irgendwie beschämend, dass es jemanden wie Elon Musk braucht, um solche Wettbewerbe und die Begeisterung dafür zu initiieren. Dabei würde man da doch eigentlich Regierungen und Ministerien in der Pflicht sehen.

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Da kommt dann so was raus wie der „Mikrolauncher-Wettbewerb“ des DLR.

https://www.dlr.de/rd/desktopdefault.aspx/tabid-15784/25586_read-65808/

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Schade, dass das Projekt von Sponsoren gefördert werden muss. Das sollte doch eigentlich im staatlichen Interesse sein.

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Ja, das stimmt. Allerdings sieht es das Team auch als Übung für den „echten Markt“, hat Mitglieder in den Reihen, die sich um die geschäftliche Seite und auch PR kümmern. Und Sponsoren treten nicht nur in Sachen Finanzen auf, sondern unterstützen auch mit Technologie, Bauteilen und Know How.

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