Percée à Las Vegas

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Deux tonnes et demie de haute technologie à Las Vegas : Transport du tunnelier «

Deux tonnes et demie de haute technologie à Las Vegas : Transport du tunnelier «Groundhog Alpha» lors du concours des «Digging Dozen». Image: Swissloop Tunneling

Capsules à haute vitesse dans des tubes à vide : Dans le monde entier, des entreprises et des chercheurs travaillent sur des concepts "Hyperloop". L’association d’étudiants "Swissloop Tunneling" développe une machine de forage pour les tubes de transport souterrains.

Environ 400 équipes d’étudiants du monde entier avaient posé leur candidature ; seules une douzaine d’entre elles se sont qualifiées pour la "Not-A-Boring-Competition" à Las Vegas en septembre dernier : le concours de construction de tunnels que l’entrepreneur et promoteur de l’Hyperloop Elon Musk avait lancé. Un jury d’experts a passé des jours à inspecter la foreuse "Groundhog Alpha"; puis l’équipe "Swissloop Tunneling" de l’ETH Zurich et d’autres universités s’est qualifiée pour la finale : la tentative de forer un tunnel de 30 mètres de long et d’un demi-mètre de diamètre. Un test d’endurance pour les personnes et le matériel, comme nous le racontent Eugenio Valli et Lukas Heller de l’équipe de direction de l’association étudiante.

Pour de nombreux contemporains, les tunnels Hyperloop semblent relever d’un avenir lointain, voire de la science-fiction, mais des travaux en ce sens sont en cours depuis longtemps dans de nombreux endroits, et pas seulement dans des universités comme l’ETH Zurich ou l’EPFL. Des entreprises comme Virgin Hyperloop aux États-Unis et d’autres investissent depuis longtemps dans cette technologie, bien que de nombreuses questions techniques restent encore sans réponse. L’argument le plus important est la protection de l’environnement : flotter dans le vide pourrait réduire considérablement la consommation d’énergie et les émissions de CO2.

Alors que "Groundhog Alpha" est toujours sur le chemin du retour à Dübendorf, l’équipe commence à se préparer pour l’année à venir - avec l’arrivée d’une trentaine d’étudiants. L’accent sera mis sur les parties particulièrement importantes de la machine. Par exemple, sur le segment "revêtement", qui produit la paroi du tunnel pendant le creusement par impression 3D à partir de polymères, lesquels enveloppent à leur tour des feuilles de fibre de verre résistantes à la déchirure. Les concepteurs veulent retravailler cette nouvelle technologie pour qu’elle fonctionne de manière fiable.

Le prototype de la perceuse portant le nom de la marmotte suisse a été créé à partir de l’été 2020 - pour le "Not-a-Boring-Competition". L’exigence : de nouvelles solutions pour accélérer la construction de tunnels pour les tubes de transport. "Swissloop Tunneling" se fixe l’objectif d’un centimètre par seconde - grâce à de nouvelles idées. La machine produit elle-même la paroi du tunnel pendant le forage à l’aide d’une imprimante 3D intégrée : une couche de 15 millimètres composée de deux polymères entourés de lamelles protectrices en fibre de verre. Afin de naviguer avec précision et de pouvoir creuser des courbes si nécessaire, la tête de forage est montée sur six cylindres hydrauliques mobiles. En outre, une "plate-forme de lancement" inclinée élimine la nécessité d’une fosse d’excavation verticale, ce qui permet de gagner du temps. Le prototype mesure environ 7 mètres de long et pèse 2,5 tonnes. Outre l’ETH Zurich, l’Université de Saint-Gall et l’Université des sciences appliquées de Zurich (ZHAW) participent à son développement.

Eugenio Valli, Lukas Heller, la deuxième place à Las Vegas - était-ce une victoire ou une défaite ?

Lukas Heller : Pour nous, c’est une énorme victoire ! Malheureusement, nous n’avons pas pu creuser dans le sol avec notre foreuse lors de la finale...

Lukas Heller : Il y avait de nombreux facteurs. Une tempête dans le désert a endommagé la foreuse : divers systèmes, notamment l’électronique, ont été endommagés par la foudre et la pluie. Nous avons également reçu des messages d’erreur que nous n’avons pas pu corriger à temps : Lorsque nous étions sur le point de pouvoir commencer, le délai avait expiré.

Eugenio Valli : Mais nous étions l’une des deux seules équipes à avoir obtenu la permission de commencer...

Lukas Heller : ... et nous avons obtenu ce que nous voulions. Nous avons voulu innover et nous avons remporté le prix du système le plus innovant et celui du meilleur design.

C’était la première compétition de ce type. Qu’en retirez-vous pour l’avenir ?

Eugenio Valli : Au début, vous imaginez que c’est presque trop facile de percer un tunnel. Mais plus vous gagnez en expérience, plus les problèmes potentiels deviennent clairs. C’est pourquoi nous avons pris une résolution pour cette année : Nous allons tester beaucoup, beaucoup, beaucoup plus !

Lukas Heller : Nous avons appris énormément de choses. Notre motivation actuelle est de pouvoir améliorer certaines choses.

De nombreuses tâches qui doivent encore être résolues. Des tests de forage réels sont-ils déjà prévus ?

Lukas Heller : Nous avions déjà envisagé de faire un essai sur le chantier de l’Empa, ici à Dübendorf, en été avant le concours. Mais il a ensuite plu abondamment ; c’était trop risqué pour nous. Mais cela doit se produire et se produira au printemps ; seul le lieu n’est pas encore défini.

Eugenio Valli (à gauche) étudie le génie mécanique à l’ETH Zurich et est récemment devenu président du conseil d’administration de "Swissloop Tunneling". Auparavant, il était responsable de la construction de la machine de forage en tant que "chef mécanicien". Cette tâche est désormais assurée par Lukas Heller (à droite), qui est sur le point d’achever son master ETH en génie civil avec une spécialisation en géotechnique/tunnel. Image: Swissloop Tunneling

D’après votre site web, vous avez non seulement les tunnels Hyperloop en ligne de mire, mais aussi la construction de tunnels conventionnels. Au lieu d’un demi-mètre de diamètre, des échelles bien plus grandes - une vision audacieuse...

Lukas Heller : Exactement. Mais pour l’instant, le plus important pour nous est d’innover. À l’avenir, nous pourrions peut-être collaborer avec des fabricants afin de mettre à l’échelle des systèmes individuels de notre "marmotte Alpha" pour des machines qui existent déjà.

Eugenio Valli : Les coûts et les infrastructures nécessaires deviendraient alors également beaucoup plus importants.

Mais vous restez fidèle à cette ambition ?

Lukas Heller : Absolument ! (Les deux rient.)

Vous étiez récemment à l’importante foire technologique "Gitex" à Dubaï pour présenter votre concept. Quelles ont été les réactions ?

Eugenio Valli : De nombreuses personnes sont fascinées par la technologie Hyperloop, notamment par les vitesses élevées pouvant atteindre 1200 kilomètres par heure. Et une connexion entre Dubaï et Abu Dhabi : il y a beaucoup d’intérêt.

Lukas Heller : Quelque chose se passe également en Suisse. Les CFF collaborent avec notre nouveau partenaire Eurotube, qui fait des recherches sur le développement des tubes à vide, pour un tube de test à Collombey-Muraz en Valais.

Vous avez récemment formé une alliance avec Eurotube et Swissloop pour faire progresser l’Hyperloop plus rapidement. Que prévoyez-vous concrètement ?

Lukas Heller : Pour notre système de "revêtement", c’est-à-dire l’enveloppe du tunnel avec impression 3D, Eurotube nous aidera avec des conseillers experts, car notre travail touche à ce domaine. Eurotube a également déjà beaucoup aidé notre équipe dans la sélection des polymères pour l’impression.

Vous bénéficiez également de l’aide des entreprises. Combien de partenaires avez-vous maintenant ?

Eugenio Valli : Environ 80. Certains aident financièrement, d’autres apportent surtout leurs connaissances. Ou bien ils produisent même des systèmes pour nous, comme le mécanisme de contrôle unique de la société Hagenbuch à Ebikon. Six vérins hydrauliques mobiles qui permettent à la machine de se déplacer librement à l’avant ou de rétracter la tête de forage - par exemple, lorsqu’elle rencontre un obstacle dans le sol.

Auriez-vous pu le faire sans partenaire ?

Eugenio Valli : Non, pas dans ce court laps de temps. Quelque chose comme ça est vraiment d’une grande aide !

Lukas Heller : Et vous ne pouvez pas oublier l’Empa en tant que partenaire fondateur. Notre espace de travail dans les locaux est inestimable, avec la grue dans l’atelier. La machine de forage pèse deux tonnes et demie - sans cela : aucune chance !

Eugenio Valli : L’Empa est notre maison.

Et comment envisagez-vous l’avenir après la première année ?

Lukas Heller : Nous avons deux objectifs. Bien sûr, la vision passionnante, la technologie et l’innovation. Mais ce qui nous tient tout autant à coeur, c’est de faire sortir les brillants esprits de l’ETH Zurich des cours et de leur donner un lieu de travail, afin qu’ils puissent se salir les mains et produire quelque chose de A à Z.

Mi-juillet, des étudiants de l’ETH Zurich se sont rendus à Valence avec leur dernier pod développé à l’Empa pour discuter avec des chercheurs et des représentants de l’industrie d’une possible mise en oeuvre du concept Hyperloop.

En 2013, Elon Musk, fondateur de Tesla et SpaceX, a présenté pour la première fois son concept Hyperloop. Depuis lors, des équipes d’étudiants du monde entier se sont affrontées lors des "Hyperloop Pod Competitions" annuelles afin de mettre au point des véhicules à grande vitesse - appelés pods ou capsules en français - pour voyager dans des tubes sous vide.

Parmi les participants qui ont réussi, on compte des équipes de l’ETH Zurich, qui ont participé chaque année jusqu’en 2019 avec de nouveaux prototypes. En 2020, année de la Corona, l’événement a été annulé, et en 2021, le concours "Not-a-Boring-Competition" a eu lieu pour la première fois à la place. Néanmoins, Swissloop continue à se consacrer au développement de véhicules.

À la mi-2021, l’équipe de l’ETH Zurich a présenté le dernier prototype. Fidèle à son homonyme "Simon Ammann", la capsule a la capacité de flotter - et peut ainsi réduire considérablement les pertes par frottement. Toutefois, contrairement aux années précédentes, l’équipe n’a pas fait le voyage jusqu’en Californie, mais a concouru avec d’autres équipes européennes lors de la "European Hyperloop Week" à Valence - avec un grand succès : le jury d’experts a récompensé Swissloop avec quatre des cinq prix techniques. L’équipe travaille actuellement sur un nouveau prototype pour 2022, date à laquelle la prochaine compétition aura lieu à Delft.

Stephan Kälin


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