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  • Teamwork makes the TBM work

    Autor: Christoph Dobra

    Wie TUM Boring eine Tunnelbohrmaschine konstruierte, baute, nach Amerika schiffte, in Betrieb nahm und die Not-A-Boring Competition gewann:

    Wenn dir TUM Boring noch nichts sagt, wir sind eine studentische Initiative, die gegründet wurde, um an der Not-A-Boring Competition von Elon Musk teilzunehmen. Bei dem Wettbewerb ging es konkret darum eine Tunnelbohrmaschine zu bauen, welche in kürzester Zeit einen 30m langen Tunnel mit einem Durchmesser von 0,5m bohren soll. Der Wettbewerb sollte eine Plattform bieten um vor allem Studierende für die Thematik Tunnelbau zu begeistern und wertvolle Talente in die Branche zu verleiten.


    1. Bei mir im Zimmer (Oktober 2020 - März 2021)

    Mein Name ist Christoph. Ich studiere Elektrotechnik an der TUM und war von Anfang an bei TUM Boring im Tech-Team dabei. Ich möchte gerne meine persönlichen Erfahrungen teilen, um anderen Interessierten einen tieferen Eindruck zu vermitteln, was es wirklich bedeutet in einer studentischen Initiative unter viel Wettbewerbs- und Zeitdruck mitzuarbeiten.

    Wir spulen einmal zurück in den Oktober 2020: Die GOP-Semester waren überstanden und das zweite Corona-Semester begann, Universitäten waren geschlossen und den Vereinen war die Sportausübung untersagt. Ich hatte somit (zu) viel Freizeit und entschied mich aus Langeweile und Lust auf mehr soziale Kontakte, mich in der ersten großen Rekrutierungsrunde von TUM Boring zu bewerben.

    Erfahren von dem Projekt habe ich zufällig, von einer Textnachricht in einer öffentlichen Gruppe für Studierende.

    Entgegen meiner Erwartung wurde ich Teil des Control Systems Team, das für die gesamte Steuerung der Infrastruktur, sowohl Hardware als auch Software, verantwortlich ist.

    Zu diesem Zeitpunkt waren wir nichts anderes als 60 Studierende verschiedener Fachrichtungen mit dem großen, weit entfernten Traum mit unsere Maschine in den USA anzutreten. Woche für Woche wurden Konzepte besprochen, überarbeitet, Pläne entwickelt und 3D-Modelle gebaut. Ideen wurden diskutiert, getestet und ständig wieder verworfen. Fast Ausschließlich online in Zoom-Meetings.

    Da wohl die meisten noch nicht viel Erfahrung mit Tunnelbohrmaschinen gesammelt hatten, musste man sich erst in viele Themen einarbeiten und recherchieren.

    Kurz nach Silvester war unser Design dann fertig und wurde an TBC (The Boring Company) geschickt. Sie würden dann entscheiden, ob sie uns zum finalen Rennen einladen werden, oder nicht. Es war erstaunlich, bis in welches Detail unser Konzept durchgeplant wurde, was uns nur als Team möglich war.

    Nach rund einem Monat nach Abgabe unseres Designs bekamen wir dann endlich von TBC die Einladung zum Finale in Las Vegas. Es war also nun offiziell, dass wir innerhalb von wenigen Monaten unsere Maschine fertigstellen und in die USA reisen würden.

    Uns fehlte hierfür aber noch vieles: Infrastruktur, Geld und Komponenten. Angefangen mit der Werkstatt, brauchten wir erst einmal einen Ort, der uns die nötige Infrastruktur bietet um unsere Maschine anzufertigen.

    2. Bei Garching in der Werkstatt (März 2021 - Juni 2021)

    Wir waren in der Lage von einem großen Bauunternehmen in Garching eine Halle zu Verfügung gestellt zu bekommen. Jedes Sub-Team begann ihr eigenes Subsystem zusammen zu bauen: Propulsion kümmerte sich um den Vortrieb und den Revolver, Tunnel Structure kümmerte sich ums Steering und die Tunnelelemente. Control System + Power System bauten und verkabelten den Schaltschrank und ich als Programmierer versuchte gemeinsam mit meinen Kollegen erste Testprogramme zu schreiben und Subkomponenten wie Sensoren in Betrieb zu nehmen. Selbstverständlich gingen unsere Pläne manchmal nicht auf, sodass noch während der Bauphase größere Probleme aufkamen und den Zeitdruck erhöhten.

    Parallel zu uns (Techies) arbeitete unser Operations Team fleißig daran Sponsoren zu akquirieren und unsere Reichweite zu vergrößern.

    Es war ein ständiges Auf und Ab zwischen Phasen in der wir in kurzer Zeit guten Fortschritt machen konnten und dann Kleinigkeiten, die den gesamten Prozess aufhielten.

    Woche für Woche wurde unser Container immer voller und enger. Und so wurde langsam aus einem leeren Schiffscontainer eine halbfertige-Tunnelbohrmaschine.

    3. Beim Kieswerk auf'm Land (Juni 2021 - Juli 2021)

    Die nächste Phase war die Testphase, obwohl wir im Zeitplan (wie immer) hinterher hinkten, entschieden wir uns frühzeitig an unser Testgelände, ein Kieswerk in der Nähe von Erding, umzuziehen. Dort würden wir dann unsere Maschine fertigstellen, in Betrieb nehmen und testen. So war zumindest der Plan.

    Es war nicht die schlechteste Location, wir hatten einen sauberen Weiher zum baden, viel Schatten, einen Bürocontainer mit Kühlschränken gefüllt mit gesponserten Pizzen, Energy Drinks und Flüssig-Nahrung. 

    Als Programmierer war es meine Aufgabe die Steuerung zu schreiben.  Der Code war noch weit davon entfernt fertig zu sein, wurde nicht einmal ansatzweise getestet (Was war da in 2. los? :D) und wie zu erwarten hat bei den ersten Versuchen kaum etwas funktioniert. Ständig traten sowohl Hard- als auch Software Probleme auf, pünktlich wenn man geglaubt hat alle Bugs gelöst zu haben. Der Zeitdruck stieg und die Tage wurden länger.

    Nach schon einer Woche in der Testphase entschied ich mich zu, meine Vorlesungen endgültig sausen zu lassen und meine ganze Zeit und Energie auf TUM Boring zu konzentrieren.

    Tag für Tag war ich um ca. 10 Uhr morgens am Testgelände, während wir uns mit Pizza und Energy Drink am Leben hielten, wurde geschweißt, geflext, geschraubt, programmiert, gegrillt und geschwommen. Es kam selten vor, dass vor Mitternacht die Arbeit zu Ende ging. Es war gleichzeitig wahrscheinlich die Beste und schlimmste Zeit meines Lebens. Eine Achterbahn der Gefühle. 

    In der letzten Nacht vor dem Zerstückeln unserer Maschine für die Fracht nach Amerika, prügelten wir unsere Maschine durch den Untergrund des Testgeländes. Die Maschine war so wie sie da stand, nicht in der Lage einen Wettbewerb zu gewinnen. Ständig gab es Probleme in der Steuerung, unsere elektronische Antriebstechnik hatte mit nur einem Viertel der notwendigen Leistung arbeiten können und vieles mehr. Für die vereinfachte Testgeologie war das ausreichend, doch für den harten Sandstein in Las Vegas keineswegs. Dennoch war es erst einmal erleichternd einen 30m-Tunnel im Voraus gebuddelt zu haben. Den anderen Teams waren wir, ohne es zu wissen, sehr weit Voraus. Wir wussten nun wo unsere Probleme lagen, unlösbar waren sie nicht und wir hatten viel Vertrauen in unser Können.

    4. Bei Cancun in Quarantäne (August 2021)

    Um nun in die USA einreisen zu dürfen mussten wir zwei Wochen außerhalb des Schengenraums verbringen. Wir entschieden uns aus praktischen und finanziellen Gründen für Mexiko. Nach der stressigen Zeit auf unserem Testgelände konnten wir uns ein wenig Ruhe gönnen - trotzdem wurde weitergearbeitet. Bevor es zum Wettbewerb ging, hatten wir einen Zwischenaufenthalt in Houston, der musste natürlich ausführlich geplant werden. Die finalen Schritte zur Fertigstellung unserer Maschine würden dort durchgeführt werden.

    Unsere Maschine war zu diesem Zeitpunkt schon auf hoher See mit Kurs auf Houston.

    5. Bei Houston, Texas (August 2021 - September 2021)

    Dort angekommen war wieder Tempo, Fokus und Durchhaltevermögen angesagt. Diesmal begannen die Tage um 6 Uhr morgens. Wir sind zusammen zu unserer Halle gefahren und haben Schritt für Schritt unsere Optimierungen und Reparaturen durchgeführt. Wenn sich der Wettbewerb entscheiden würde, dann jetzt in den finalen Wochen. Wie schon in der Testphase waren die Tage intensiv und ereignisreich. 

    Es gelang uns zum letzten Tag alles fertigzustellen und weiter Tests durchzuführen. Dies war vor Allem für die Steuerung wichtig. Die Maschine wurde erneut verpackt, verladen und nach Las Vegas verschickt.

    6. Beim Finale in Las Vegas (September 2021)

    Nach Schwierigkeiten mit dem Abladen und des Liefertermins konnten wir endlich, nachdem alle anderen Teams bereits aufgebaut haben, unsere zwei (Werkstatt- und Maschinen-) Container positionieren und endlich anfangen sie für den Wettbewerb fertig zu stellen.

    Wenn eines auffiel, dann waren wir im Gegensatz zu den meisten Teams technisch weit überlegen.  Größere Maschine, größeres Team und größeres Budget.

    Dennoch hatte anderen europäischen Teams, die ETH Zürich und die DHBW Mosbach, sehr interessante und gelungene Konzepte. Doch von den restlichen Teams konnte man leider nicht behaupten, beeindruckt zu sein.

    Um nun die letzten Hürde zu überwinden, mussten wir die Safety Briefings bestehen. Wir mussten vor Ort demonstrieren, dass unsere Maschine sicher für den Betrieb sei, um an den Start gehen dürfen. Wir waren neben der ETH das einzige Team, dem es erlaubt war am Rennen teilzunehmen. Da sich die ETH dann aber entschied, nicht bereit für die Inbetriebnahme zu sein, war eigentlich klar: sobald wir nur am Stein kratzen würden, hatten wir bereits gewonnen.

    Der Code war jedoch nicht fertig und immer noch ein wenig fehlerhaft. Es kamen immer wieder unerklärliche Kommunikationsfehler. Bohren konnten wir dennoch und wir erreichten zum Ende eine Strecke von 22m.

    Es war ein tolles Gefühl, etwas zu erreichen, an dem andere Top-Universitäten gescheitert waren und am Ende war es schlicht unglaublich wie weit wir gekommen sind.

    7. Im ICE nach Hause (September 2021)

    Wir hatten ein Jahr lang mit Herz und Niere an dem Projekt gearbeitet und für mich persönlich hat der Sieg nicht alles bedeutet. Vielmehr ging es um die Maschine selbst, die Hürden die wir überwanden, die Probleme die wir lösten, die Freundschaften die wir schlossen und die Dinge die wir lernten.

    Die Komplexität einer TBM ist nicht zu unterschätzen und nur als Team voller begabter und ehrgeiziger Ingenieure und Ops-Member war das möglich.

    Abschließend hat es sich für mich sehr gelohnt, unbezahlt einen solchen Stress anzunehmen. Ich habe viel gelernt, hatte viel Spaß und habe einzigartige Erfahrungen gesammelt. Wer Spaß an seinem Fach hat, Verantwortung übernehmen möchte und gerne im Team arbeitet, sollte sich unbedingt nach ähnlichen Möglichkeiten umschauen. Unter https://www.tum.de/studium/campusleben/studentische-forschungsgruppen gibt es beispielsweise eine Übersicht aller studentischen Forschungsgruppen.

    Bildquellen: TUM Boring e.V.