Tout a commencé en Juin 2020. À l’époque, The Boring Company, la société de construction de tunnels fondée par Elon Musk, venait de lancer la première édition de son concours « Not-a-Boring Competition », dont le but avoué était de créer des solutions innovantes dans le domaine du forage des tunnels. Le défi consistait à creuser rapidement (et le plus précisément possible) un tunnel de 30 mètres de long pour 50 centimètres de large. Sur les 400 équipes inscrites au concours, seules 12 d’entre elles ont été retenues pour aller à Las Vegas faire la démonstration de leur invention.

Après avoir passé l’étape de sélection, l’équipe TUM a mis en place l’organisation à but non lucratif « TUM Boring », laquelle a rapidement évolué pour intégrer près de 60 étudiants issus de 16 universités distinctes et répartis dans différents pays. Tous unis par leur intérêt pour le futur de la mobilité et la conviction que les technologies traditionnelles de forage finiront par être remplacées par des solutions plus modernes, ils ambitionnent de laisser leur marque dans l’histoire des tunnels grâce à leurs concepts novateurs.

Concevoir un tunnelier complexe à partir de concepts à la fois éprouvés et novateurs

L’équipe de TUM Boring a travaillé pendant plus d’un an afin de produire la structure qu’ils ont présenté à Las Vegas : un tunnelier de 22 tonnes, assemblage complexe réalisant l’alliance de techniques industrielles conventionnelles (comme le fonçage) avec des approches plus novatrices, comme la mise en place d’un magasin rotatif pour les tuyaux, lequel permet de réduire de façon significative le temps d’attente entre la pose de segments de canalisation.

L’entièreté de la structure s’appuie sur différents sous-systèmes qui doivent travailler simultanément et de façon harmonieuse :

• La tête de coupe procède à l’excavation en brisant la compacité du sol afin de creuser un tunnel d’un diamètre avoisinant les 0,5 m.
• Un système d’éjection, dont la tâche consiste à dégager la terre de l’intérieur du tunnel, comporte un ensemble de 6 tapis roulants directement intégrés dans les canalisations, couplés à un transporteur à vis pour rejeter tous les déchets générés par l’opération de forage. Cette méthode d’excavation « à sec » avec ses tapis roulants permet d’atteindre un meilleur taux d’éjection et, par conséquent, de creuser à plus grande vitesse.
• Un système de propulsion hydraulique localisé dans le puits initial, capable de supporter des forces de poussée allant jusqu’à 500 kN afin de permettre l’avancée de la tête de coupe dans le segment de tunnel en cours de forage. Conçu à partir de deux cylindres hydrauliques fonctionnant en alternance, il permet un avancement continu vers l’avant, ce qui est assez révolutionnaire dans l’industrie de la construction des tunnels.
• Un magasin rotatif pour les tuyaux, situé à l’arrière, stocke tous les segments de canalisation et permet de passer rapidement d’un segment à un autre, avec un temps d’attente minimal. Il est basé sur un système mécanique motorisé.

D’autres systèmes sont présents pour assurer le guidage, la direction, les différents contrôles et la gestion de l’énergie.

La tête de coupe : pièce maîtresse du tunnelier

De tous les composants du tunnelier, la tête de coupe est sans aucun doute celui qui sort le plus de l’ordinaire, véritable merveille de technologie comportant un grand nombre de pièces différentes : une disqueuse, un tambour rotatif, un boîtier, des roulements et un système mécanique de scellement étanche, le tout associé à une couronne dentée, quatre moteurs synchrones et une tarière (dotée de son propre boîtier et de ses propres roulements).

La réalisation de la tête de coupe a été l’un des plus grands défis posés par le projet. Sa structure devait combiner tous ces éléments, tout en étant suffisamment robuste et puissante pour pouvoir creuser le sol.

Xometry, ou comment se procurer des pièces sur mesure dans l’urgence

Presque tous les composants mécaniques, y compris les éléments massifs de la tête de coupe (tous usinés en CNC), les tapis roulants, le magasin à tuyaux et le système de propulsion ont été réalisés sur mesure afin de satisfaire aux besoins de l’équipe.

Xometry a donc fourni à l’équipe toutes les pièces essentielles. Des pièces en acier, variées et complexes, comme les joints de cardan du tunnelier, usinés en CNC, les éléments mécaniques du système de propulsion, découpés au laser dans la tôle, sans parler des supports du magasin à tuyaux, qui devait être capable de supporter huit tonnes en charge.

« Le calendrier du projet était ambitieux : il nous fallait planifier la production, les tests et l’expédition d’une machine particulièrement complexe en l’espace de seulement un an. Les livraisons rapides et échelonnées de Xometry ont vraiment été un atout qui nous a permis d’y parvenir » nous confie Dmitry Burlakov de l’équipe TUM Boring. « Nous étions également vraiment satisfaits de la qualité des pièces livrées par Xometry ».

Not-a-Boring Competition, édition 2021 : la victoire

Remporter la compétition a été possible grâce à différents facteurs, « le plus important étant le haut degré de motivation de l’équipe d’étudiants, dont les membres ont travaillé nuit et jour pour tenir des objectifs particulièrement ambitieux » nous explique Dmitry. « Cependant, il faut également rendre justice à nos partenaires industriels, comme Xometry, grâce auxquels nous avons pu avoir accès à toutes les ressources et les savoir-faire qui ont contribué à notre succès. C’est leur soutien qui nous a permis d’être si bien préparé pour le concours, ce qui a donné un gros avantage à notre équipe ».

L’équipe TUM Boring était l’une des deux dernières équipes encore en lice suite à la réunion de sensibilisation aux consignes de sécurité, conduite quatre jours avant la compétition proprement dite, au cours de laquelle les dix autres compétiteurs ont été disqualifiés. L’équipe a en effet été en mesure de satisfaire aux normes de sécurité exigées sur toute la longueur du tunnel, avant de réaliser, grâce à leur machine, la plus longue distance jamais creusée au cours de la Not-a-Boring Competition : un stupéfiant 22 mètres.

À présent, l’équipe est déjà en train d’envisager quelles seront les prochaines étapes pour réaliser leur but ultime : construire le tunnelier le plus rapide du monde et contribuer ainsi au futur de la mobilité.

Pour plus d’informations

À propos de TUM Boring

Si vous voulez en savoir plus sur TUM Boring : https://tum-boring.com/ 

Si vous souhaitez contacter l’équipe: team@tum-boring.com 

À propos de Xometry

Xometry est le leader mondial des plateformes de fabrication industrielle à la demande. Nous mettons à votre disposition de vastes capacités de production, des devis délivrés en ligne instantanément et des prix attractifs. Grâce à notre réseau de plus de 2000 ateliers de fabrication partenaires en Europe, nous sommes capables de garantir des délais de fabrication rapides, tout en offrant de multiples options de fabrication au travers de nos services d’usinage CNC, d’impression 3D, de tôlerie et de moulage par injection. Xometry travaille avec une clientèle variée, comprenant aussi bien des startups que des multinationales du Fortune 100, parmi lesquelles BMW ou Bosch.

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