Ein Vorreiter dieser Technologien ist das britische Start-up HyperTunnel, das neue Methoden des In-situ-Tunnel- und -Tiefbaus entwickelt, bei denen Tragwerke dreidimensional direkt in den Boden „gedruckt“ werden. Bislang wird erst die Grube gebaggert und dann der Tunnel oder das unterirdische Tragwerk gebaut; HyperTunnel baut erst und baggert dann. Mehrere Technologien ermöglichen dies:

Digitale Zwillinge

Ein vollständig parametrisiertes, digitales 3D-Modell – ergänzt durch Building Information Modeling – mit einem bisher im Bauwesen unüblichen Detailgrad. Halbautonome Roboter mit einem proprietären 3D-Bodenradarsystem werden in Horizontalbohrungen geschickt, um seismische, tomografische und Wärmebilddaten für den Zwilling zu erfassen.

So entsteht ein vollständiges Detailbild der Bodenverhältnisse, einschließlich geologischer Veränderungen, Klüfte, Hohlräume und Wasser. Dies reduziert das Verzögerungs- und Kostenrisiko.

Robotik und Schwarmkonstruktion

Über Horizontalbohrungen, die während des Baus als Skelett dienen, können Roboter im unterirdischen Raum eine Vielzahl von Aufgaben übernehmen, wie Datenerfassung, Schneiden von Kammern, kleinräumiges Einmischen von Zementsuspension, Entleerung und Wiederbefüllung von Kammern, Reinigung, Einbringen von Verbrauchsmaterialien und Verbundbaustoffen in den Boden. Diese Roboter ähneln denjenigen für die Lagerhaltung, den Brückenbau und die Instandhaltung von Rohrleitungen. Sie steigern Effizienz und Tempo des Baus erheblich, indem sie an Stellen vordringen, die für andere Maschinen oder Menschen zu schwierig, zu kostspielig oder zu unsicher sind.

Schwarmtechnologie mit Standardsoftware lässt Hunderte oder sogar Tausende von HyperBots gleichzeitig an verschiedenen Orten arbeiten. Sie werden nach einem vom digitalen Zwilling und mithilfe von KI erstellten Bauplan koordiniert und überwacht.

3D-Druck

Roboter können die Tunnelschale oder das Tragwerk additiv fertigen, indem Verbundwerkstoffe in den Boden eingebracht werden. In Anlehnung an den 3D-Druck ist diese Methode schnell und effizient, verkürzt die Bauzeit um bis zu 70 % und reduziert den Materialabfall.

Erst nach Fertigstellung des Rohbaus wird der unbehandelte Boden im Raum des Bauwerks aufgebrochen und ausgehoben. Die Verrohrung bleibt für die Überwachung der Anlagen mit Kameras und Sensoren sowie den Zugang von Robotern für Wartungs-, Reparatur- oder Erweiterungsarbeiten an Ort und Stelle. Der digitale Zwilling bietet eine konsistente Live-Datenbank der Bau- und Geologiedaten und senkt die betrieblichen Lebensdauerkosten.

HyperTunnel

HyperTunnel ist ein mit Innovationspreisen ausgezeichnetes Unternehmen, das eine zukunftsweisende Technologie für den Bau und die Instandhaltung von Tunneln und unterirdischer Infrastruktur entwickelt hat, die nach eigenen Angaben wesentlich schneller, sicherer, wirtschaftlicher und umweltfreundlicher ist als derzeitige Verfahren. HyperTunnel wurde 2018 gegründet und beschäftigt 38 Mitarbeiter am Hauptsitz in Basingstoke (England) sowie am Outdoor-Learning-Standort („the hOLE“) und im Geolab in den North Hampshire Downs. Cemex Ventures ernannte HyperTunnel 2021 zu einem der „Top 50 Contech-Startups“. Die internationale Liste der 50 besten Start-ups im Bereich Bautechnologie präsentiert jedes Jahr die aussichtsreichsten Jungunternehmen, die über innovative und zukunftsweisende Lösungen im Bereich Bautechnologie verfügen.

Von Sven Asmus, Direktor für Chemie und Materialentwicklung bei HyperTunnel