Anish Kapoors Vision für die Skulptur „Cloud Gate“ im Millennium Park in Chicago ist es, dass sie flüssigem Quecksilber ähnelt und die umgebende Stadt sanft widerspiegelt. Dieses harmonische Gesamtbild zu erreichen, ist ein Werk der Leidenschaft.
„Mein Ziel beim Millennium Park war es, die Skyline von Chicago einzubeziehen… sodass die Menschen die darin schwebenden Wolken und die Spiegelung der hohen Gebäude sehen können. Da es die Form einer Tür hat, kann der Betrachter diesen tiefen Raum betreten, der gewissermaßen auf seine eigene Spiegelung wirkt, so wie das Kunstwerk die Spiegelung der umgebenden Stadt beeinflusst.“ – Der weltberühmte britische Künstler Anish Kapoor, Bildhauer des Wolkentors
Betrachtet man die ruhige Oberfläche dieser monumentalen Edelstahlskulptur, ahnt man kaum, wie viel Metall und Mut sich darunter verbergen. Cloud Gate erzählt die Geschichten von über 100 Metallbauern, Schneide-, Schweiß-, Zuschneide-, Ingenieur-, Technik- und Montagearbeitern sowie Managern – ein Werk, an dem über fünf Jahre gearbeitet wurde.
Viele arbeiteten lange Stunden, schufteten mitten in der Nacht in Werkstätten, schlugen Zelte auf Baustellen auf und schufteten bei 43 Grad Celsius in Ganzkörperanzügen und Halbmasken. Manche arbeiteten gegen die Schwerkraft, hingen an Gurten, hielten Werkzeuge und arbeiteten auf rutschigen Hängen. Alles wurde getan, um das Unmögliche möglich zu machen.
Die Umsetzung von Anish Kapoors Konzept ätherischer, schwebender Wolken in eine 110 Tonnen schwere, 20 Meter lange und 10 Meter hohe Edelstahlskulptur war die Aufgabe von Performance Structures Inc. (PSI) aus Oakland, Kalifornien, und MTH aus Villa Park, Illinois. MTH, die ihr 120-jähriges Bestehen feiert, ist eines der ältesten Stahlbau- und Glasbauunternehmen im Großraum Chicago.
Die Anforderungen für die Umsetzung des Projekts hängen von der künstlerischen Leistung, dem Einfallsreichtum, den mechanischen Fähigkeiten und dem Fertigungs-Know-how beider Unternehmen ab. Es werden maßgeschneiderte und sogar eigens für das Projekt gefertigte Ausrüstungen hergestellt.
Einige Probleme des Projekts rühren von seiner ungewöhnlich geschwungenen Form her – einem Punkt oder einem umgedrehten Bauchnabel –, andere von seiner schieren Größe. Die Skulpturen wurden von zwei verschiedenen Firmen an Tausende Kilometer voneinander entfernten Orten gefertigt, was zu Problemen beim Transport und den Arbeitsabläufen führte. Viele Prozesse, die vor Ort durchgeführt werden müssen, sind schon in der Werkstatt schwierig umzusetzen, geschweige denn im Gelände. Die größte Schwierigkeit besteht schlichtweg darin, dass ein solches Bauwerk noch nie zuvor errichtet wurde. Es gibt also keine Verbindung, keinen Plan, keine Strategie.
Ethan Silva von PSI verfügt über umfangreiche Erfahrung im Rumpfbau, zunächst im Schiffbau und später in anderen Kunstprojekten, und ist für die Ausführung spezieller Rumpfbauaufgaben qualifiziert. Anish Kapoor bat Physik- und Kunstabsolventen, ein kleines Modell anzufertigen.
„Also fertigte ich ein 2 x 3 Meter großes Exemplar an, ein wirklich glattes, gebogenes und poliertes Stück, und er sagte: ‚Oh, du hast es geschafft, du bist der Einzige, dem das gelungen ist‘, denn er hat zwei Jahre lang danach gesucht. Finde jemanden, der es kann“, sagte Silva.
Ursprünglich sollte PSI die Skulptur komplett fertigen und bauen und sie dann südlich des Pazifiks durch den Panamakanal, nordwärts entlang des Atlantiks und über den Sankt-Lorenz-Seeweg zu einem Hafen am Michigansee transportieren. Edward Ulir, CEO von Millennium Park Inc., sollte laut einer Mitteilung mit einem speziell entwickelten Fördersystem zum Millennium Park gebracht werden. Zeitmangel und praktische Erwägungen zwangen jedoch zu einer Planänderung. Daher mussten die gebogenen Paneele für den Transport gesichert und per LKW nach Chicago transportiert werden, wo MTH die Unter- und Oberkonstruktion montierte und die Paneele mit der Oberkonstruktion verband.
Das Veredeln und Polieren der Schweißnähte des Cloud Gate, um ein nahtloses Erscheinungsbild zu erzielen, war einer der schwierigsten Aspekte der Montage vor Ort. Der zwölfstufige Prozess wird mit dem Auftragen eines aufhellenden Poliermittels, ähnlich wie bei Schmuckpolitur, abgeschlossen.
„Wir haben im Grunde drei Jahre an diesem Projekt gearbeitet und diese Teile gefertigt“, sagte Silva. „Das ist harte Arbeit. Es braucht viel Zeit, um herauszufinden, wie es geht und die Details auszuarbeiten; Sie wissen schon, um Perfektion zu erreichen. Die Art und Weise, wie wir Computertechnologie und traditionelle Metallbearbeitung einsetzen, ist eine Kombination aus Schmiede- und Luft- und Raumfahrttechnologie.“
Seinen Angaben zufolge ist es schwierig, etwas so Großes und Schweres mit hoher Präzision herzustellen. Die größten Platten waren durchschnittlich 2,13 Meter breit und 3,35 Meter lang und wogen 680 Kilogramm.
„Die gesamte CAD-Arbeit und die Erstellung der eigentlichen Werkstattzeichnungen für den Auftrag sind ein großes Projekt für sich“, sagt Silva. „Wir verwenden Computertechnologie, um die Platten zu vermessen und ihre Form und Krümmung genau zu bestimmen, damit sie korrekt zusammenpassen.“
„Wir haben eine Computersimulation durchgeführt und das Ganze dann aufgeteilt“, sagte Silva. „Ich habe meine Erfahrung im Schalenbau genutzt und hatte einige Ideen, wie man die Formen segmentieren könnte, damit die Nahtlinien funktionieren und wir bestmögliche Ergebnisse erzielen.“
Manche Platten sind quadratisch, andere kuchenförmig. Je näher sie dem scharfen Übergang liegen, desto mehr ähneln sie einem Kuchen und desto größer ist der Radius des radialen Übergangs. Im oberen Bereich sind sie flacher und größer.
Laut Silva schneidet das Plasmaschneidgerät 6,35 bis 9,5 mm dicken Edelstahl 316L, der an sich schon sehr stabil ist. „Die eigentliche Herausforderung besteht darin, den riesigen Platten eine präzise Krümmung zu verleihen. Dies erreichen wir durch die äußerst präzise Formgebung und Fertigung des Rahmens des Rippensystems für jede einzelne Platte. So können wir die Form jeder Platte exakt bestimmen.“
Die Platten werden auf 3D-Walzen gerollt, die PSI speziell für diese Platten entwickelt und gefertigt hat (siehe Abb. 1). „Sie sind so etwas wie eine Weiterentwicklung der britischen Walzen. Wir verwenden dieselbe Technologie wie für die Flügelwalzen“, erklärte Silva. Jede Platte wird gebogen, indem sie auf den Walzen hin und her bewegt wird. Dabei wird der Walzendruck so lange angepasst, bis die Platten innerhalb von 0,25 mm (0,01 Zoll) der gewünschten Größe liegen. Laut Silva erschwert die erforderliche hohe Präzision das gleichmäßige Formen der Platten.
Anschließend verschweißt der Schweißer den Fülldraht mit der Struktur des inneren Rippensystems. „Fülldrahtschweißen ist meiner Meinung nach eine hervorragende Methode, um Konstruktionsschweißungen aus Edelstahl herzustellen“, erklärt Silva. „Damit erhält man qualitativ hochwertige Schweißnähte, die sowohl fertigungstechnisch als auch optisch überzeugen.“
Alle Plattenoberflächen werden von Hand geschliffen und maschinell auf Tausendstel Zoll genau zugeschnitten, um eine passgenaue Verbindung zu gewährleisten (siehe Abb. 2). Die Maße werden mit präzisen Mess- und Laserscannern überprüft. Abschließend wird die Platte auf Hochglanz poliert und mit einer Schutzfolie versehen.
Etwa ein Drittel der Paneele wurde zusammen mit dem Sockel und der Innenkonstruktion in einer Testmontage vor dem Versand aus Auckland montiert (siehe Abbildungen 3 und 4). Die Verlegung der Paneele wurde geplant und mehrere kleine Bretter wurden durch Nahtschweißen miteinander verbunden. „Als wir die Paneele dann in Chicago zusammenbauten, wussten wir, dass alles passen würde“, sagte Silva.
Temperatur, Zeit und Vibrationen des Transportwagens können zum Lockern von Walzblechen führen. Das gerippte Gitter dient nicht nur der Erhöhung der Plattensteifigkeit, sondern auch der Formstabilität der Platten während des Transports.
Daher wird die Platte, nachdem das Verstärkungsgewebe eingelegt wurde, wärmebehandelt und abgekühlt, um Materialspannungen abzubauen. Um Transportschäden weiter zu vermeiden, werden für jedes Gericht Halterungen angefertigt und anschließend jeweils etwa vier Stück in Container verladen.
Die Container wurden anschließend mit Halbfertigprodukten beladen, jeweils etwa vier auf einmal, und zusammen mit den PSI-Teams nach Chicago transportiert, wo sie von den MTH-Teams installiert wurden. Einer der Mitarbeiter ist Logistiker und koordiniert den Transport, der andere ist technischer Leiter. Er arbeitet täglich mit den MTH-Mitarbeitern zusammen und unterstützt bei Bedarf die Entwicklung neuer Technologien. „Er war natürlich ein sehr wichtiger Teil des Prozesses“, sagte Silva.
Lyle Hill, Präsident von MTH, erklärte, dass MTH Industries zunächst mit der Verankerung der filigranen Skulptur im Boden und der Installation des Rohbaus beauftragt wurde. Anschließend wurden die Bleche angeschweißt und die abschließenden Schleif- und Polierarbeiten von PSI Technical Management durchgeführt. Skulptur impliziert ein Gleichgewicht zwischen Kunst und Zweckmäßigkeit, Theorie und Realität, benötigter und geplanter Zeit.
Lou Czerny, Vizepräsident für Ingenieurwesen und Projektleiter bei MTH, zeigte sich interessiert an der Einzigartigkeit des Projekts. „Soweit wir wissen, gibt es bei diesem Projekt Dinge, die vorher noch nie gemacht oder in Betracht gezogen wurden“, sagte Czerny.
Die Arbeit an einem Projekt, das in seiner Art einzigartig ist, erfordert jedoch flexibles Einfallsreichtum vor Ort, um unvorhergesehene Probleme zu bewältigen und Fragen zu beantworten, die sich im Laufe des Projekts ergeben:
Wie befestigt man 128 Edelstahlpaneele in der Größe eines Autos an einer permanenten Überkonstruktion, ohne dabei auf Samthandschuhe zurückzugreifen? Wie lötet man eine riesige, bogenförmige Bohne, ohne sich darauf zu verlassen? Wie kann man eine Schweißnaht durchdringen, ohne von innen schweißen zu können? Wie erzielt man vor Ort eine perfekte Spiegelglanz-Oberfläche bei Edelstahlschweißnähten? Was passiert, wenn er vom Blitz getroffen wird?
Czerny sagte, der erste Hinweis darauf, dass es sich um ein außergewöhnlich komplexes Projekt handeln würde, sei der Beginn des Baus und der Installation der 13.600 Kilogramm schweren Ausrüstung gewesen. Stahlkonstruktion zur Stützung der Skulptur.
Während der von PSI gelieferte hochzinkhaltige Baustahl für die Montage der Basis des Unterbaus relativ einfach herzustellen war, befand sich die Plattform des Unterbaus zur Hälfte über dem Restaurant und zur Hälfte über dem Parkplatz, jeweils auf unterschiedlicher Höhe.
„Das Fundament ist also gewissermaßen freitragend und wackelig“, sagte Czerny. „An den Stellen, wo wir einen Großteil des Stahls verbaut haben, unter anderem am Anfang der Betonplatte selbst, mussten wir den Kran tatsächlich in ein 1,5 Meter tiefes Loch zwängen.“
Czerny erklärte, dass sie ein hochentwickeltes Verankerungssystem verwendet hätten, darunter ein mechanisches Vorspannsystem ähnlich dem im Kohlebergbau und einige chemische Anker. Sobald das Fundament der Stahlkonstruktion im Beton verankert sei, müsse ein Überbau errichtet werden, an dem die Gebäudehülle befestigt werde.
„Wir begannen mit der Montage des Fachwerksystems mithilfe zweier großer, vorgefertigter O-Ringe aus Edelstahl 304 – einer am nördlichen und einer am südlichen Ende des Bauwerks“, erklärt Czerny (siehe Abbildung 3). Die Ringe sind mit sich kreuzenden Rohrträgern verbunden. Der Ringkern-Unterrahmen wird segmentiert und mittels MIG/MAG-Schweißen, Stabschweißen und angeschweißten Versteifungen verschraubt.
„Es gibt also einen so großen Überbau, den noch nie jemand gesehen hat; er dient ausschließlich dem Tragwerk“, sagte Czerny.
Trotz größter Bemühungen, alle benötigten Komponenten für das Projekt in Auckland zu entwerfen, zu konstruieren, herzustellen und zu installieren, ist diese Skulptur beispiellos, und neue Wege bringen immer auch Herausforderungen mit sich. Ebenso ist die Übertragung der Fertigungskonzepte zweier Unternehmen nicht so einfach wie eine Staffelübergabe. Hinzu kommt, dass die räumliche Distanz zwischen den Standorten Lieferverzögerungen verursachte, weshalb die Produktion vor Ort die logische Konsequenz war.
„Obwohl die Montage- und Schweißverfahren in Auckland im Vorfeld geplant wurden, erforderten die Gegebenheiten vor Ort von allen Beteiligten Kreativität“, sagte Silva. „Und die Gewerkschaftsmitarbeiter sind wirklich großartig.“
In den ersten Monaten bestand die tägliche Routine von MTH darin, den Arbeitsablauf zu planen und die beste Fertigungsmethode für die Hilfsrahmenbauteile sowie für Streben, Stoßdämpfer, Arme, Bolzen und Stifte zu ermitteln. Laut Ayr werden Pogo-Sticks benötigt, um ein provisorisches Verkleidungssystem zu errichten.
„Es ist ein kontinuierlicher, flexibler Design- und Produktionsprozess, um den Fortschritt zu gewährleisten und die Produkte schnellstmöglich auf den Markt zu bringen. Wir verbringen viel Zeit damit, das vorhandene Material zu sortieren, in manchen Fällen immer wieder neu zu gestalten und dann die benötigten Teile zu produzieren.“
„Wir haben buchstäblich am Dienstag zehn Artikel, die wir am Mittwoch ausliefern müssen“, sagte Hill. „Wir haben viele Überstunden und erledigen viel Arbeit im Laden mitten in der Nacht.“
„Etwa 75 Prozent der Aufhängungskomponenten für die Bordwände werden vor Ort gefertigt oder modifiziert“, sagte Czerny. „Ein paar Mal haben wir buchstäblich einen 24-Stunden-Tag aufgeholt. Ich war bis 2 oder 3 Uhr nachts im Laden, bin dann nach Hause gegangen, um zu duschen, habe um 5:30 Uhr wieder angefangen und war trotzdem noch nass.“
Das temporäre Aufhängungssystem von MTN für die Rumpfmontage besteht aus Federn, Streben und Seilen. Alle Plattenverbindungen sind provisorisch mit Bolzen fixiert. „Die gesamte Struktur ist also mechanisch verbunden und von innen an 304 Fachwerkträgern aufgehängt“, erklärte Czerny.
Sie beginnen mit der Kuppel am Fuß der Omgala-Skulptur – dem „Nabel des Nabels“. Die Kuppel wurde mithilfe eines temporären Vierpunkt-Federungssystems, bestehend aus Aufhängungen, Seilen und Federn, an den Dachstühlen befestigt. Laut Czerny sorgt die Federung für ein gewisses „Schwingen“, wenn weitere Platten hinzugefügt werden. Die Federn werden dann entsprechend dem Gewicht jeder einzelnen Platte so justiert, dass die gesamte Skulptur im Gleichgewicht ist.
Jede der 168 Platten verfügt über ein eigenes Vierpunkt-Federungssystem und ist somit einzeln fixiert. „Man sollte die Verbindungen nicht überbewerten, da sie so konstruiert sind, dass ein Spalt von null Grad entsteht“, erklärte Cerny. „Wenn eine Platte auf die darunterliegende stößt, kann dies zu Verformungen und anderen Problemen führen.“
Als Beweis für die Präzision von PSI ist die Montage hervorragend, mit minimalem Spiel. „PSI hat bei der Herstellung der Paneele fantastische Arbeit geleistet“, sagt Czerny. „Ich zolle ihnen Anerkennung, denn am Ende passt alles perfekt. Die Passgenauigkeit ist so gut, dass es mir wie angegossen passt. Wir sprechen hier buchstäblich von Tausendstel Zoll. Die montierte Platte hat eine geschlossene Kante.“
„Viele denken, die Skulptur sei fertig, wenn die Montage abgeschlossen ist“, sagte Silva, nicht nur wegen der dichten Fugen, sondern auch, weil die vollständig montierten Teile mit ihren hochglanzpolierten, spiegelglatten Platten die Umgebung reflektierten. Doch Stoßfugen sind sichtbar, flüssiges Quecksilber hingegen hat keine Nähte. Außerdem musste die Skulptur vollständig verschweißt werden, um ihre strukturelle Integrität für zukünftige Generationen zu bewahren, erklärte Silva.
Die Fertigstellung des Wolkentors musste während der großen Parkeröffnung im Herbst 2004 verschoben werden, sodass omhalus zu einem lebendigen GTAW wurde, und das ging mehrere Monate so.
„Man kann überall an der Konstruktion kleine braune Flecken erkennen, das sind WIG-Lötstellen“, sagte Czerny. „Wir haben im Januar mit der Restaurierung der Zelte begonnen.“
„Die nächste große Herausforderung in der Produktion dieses Projekts bestand darin, eine Schweißnaht herzustellen, ohne dass die Formgenauigkeit durch Schweißschrumpfung beeinträchtigt wurde“, sagte Silva.
Laut Czerny bietet das Plasmaschweißen die notwendige Festigkeit und Steifigkeit bei minimalem Risiko für das Blech. Ein Gemisch aus 98 % Argon und 2 % Helium ist optimal, um die Umweltbelastung zu reduzieren und die Verschmelzung zu verbessern.
Die Schweißer verwenden Keyhole-Plasma-Schweißtechniken mit Thermal Arc®-Stromquellen und speziellen Traktor- und Brennerbaugruppen, die von PSI entwickelt und eingesetzt werden.