Anish Kapoors Vision für die Skulptur „Cloud Gate“ im Millennium Park in Chicago ist, dass sie flüssigem Quecksilber ähnelt und die umgebende Stadt nahtlos widerspiegelt. Diese Nahtlose Integration zu erreichen, ist eine Herzensangelegenheit.
„Was ich im Millennium Park schaffen wollte, war etwas, das sich in die Skyline von Chicago einfügt… sodass die Menschen die darin schwebenden Wolken und die Spiegelung der hohen Gebäude sehen. Durch die Form der Tür kann der Betrachter diesen tiefen Raum betreten, was auf ähnliche Weise die Spiegelung des Betrachters bewirkt wie die Außenwand des Kunstwerks die Spiegelung der umliegenden Stadt.“ – Anish Kapoor, weltbekannter britischer Künstler und Bildhauer von „Cloud Gate“.
Beim Anblick der ruhigen Oberfläche dieser monumentalen Edelstahlskulptur lässt sich kaum erahnen, wie viel Metall und Mut sich unter ihrer Oberfläche verbergen. Cloud Gate birgt die Geschichten von mehr als 100 Metallbauern, Schneidemaschinen, Schweißern, Zuschneidern, Ingenieuren, Technikern, Eisenschmieden, Monteuren und Managern – allesamt über einen Zeitraum von fünf Jahren.
Viele leisteten Überstunden, arbeiteten mitten in der Nacht in der Werkstatt, kampierten auf dem Gelände und schufteten bei 43 Grad Celsius in Ganzkörperanzügen aus Tyvek® und Halbmasken. Manche arbeiteten in extremen Positionen, hingen an Sicherheitsgurten, hielten Werkzeuge in der Hand und arbeiteten auf rutschigen Hängen. Alles wurde bis zum Äußersten getrieben, um das Unmögliche möglich zu machen.
Die Umsetzung des Konzepts des Bildhauers Anish Kapoor von ätherischen, schwebenden Wolken in eine 110 Tonnen schwere, 20 Meter lange und 10 Meter hohe Edelstahlskulptur war die Aufgabe des Herstellers Performance Structures Inc. (PSI) aus Oakland, Kalifornien, und MTH aus Villa Park, Illinois. MTH, das in diesem Jahr sein 120-jähriges Bestehen feiert, ist eines der ältesten Architekturbüros für Metall- und Glaskonstruktionen im Großraum Chicago.
Die Anforderungen für die Realisierung des Projekts erfordern die künstlerische Umsetzung, den Einfallsreichtum, die mechanischen Fähigkeiten und das Fertigungs-Know-how beider Unternehmen. Sie haben für das Projekt maßgeschneiderte und sogar maßgefertigte Ausrüstung entwickelt.
Einige Herausforderungen des Projekts ergeben sich aus seiner ungewöhnlich geschwungenen Form – einem Punkt oder einem umgedrehten Bauchnabel – und andere aus seiner schieren Größe. Die Skulpturen wurden von zwei verschiedenen Firmen an Tausende Kilometer voneinander entfernten Standorten gefertigt, was Probleme mit Transport und Arbeitsweisen mit sich brachte. Viele Prozesse, die vor Ort durchgeführt werden müssen, sind in einer Werkstattumgebung schon schwierig umzusetzen, geschweige denn im Gelände. Viele Schwierigkeiten entstehen schlichtweg dadurch, dass eine solche Struktur noch nie zuvor geschaffen wurde. Es gibt also keine Referenz, keinen Bauplan, keine Anleitung.
Ethan Silva von PSI verfügt über umfangreiche Erfahrung im Schalenbau, zunächst im Schiffbau und später in anderen Kunstprojekten, und ist daher für besondere Aufgaben im Schalenbau qualifiziert. Anish Kapoor bat Physik- und Kunstabsolventen, ein kleines Modell anzufertigen.
„Also fertigte ich ein 2 x 3 Meter großes Muster an, ein wirklich glattes, gebogenes, poliertes Stück, und er sagte: ‚Oh, du hast es geschafft, du bist der Einzige, der es geschafft hat‘, weil er zwei Jahre lang nach jemandem gesucht hatte, der es tun konnte“, sagte Silva.
Ursprünglich sollte PSI die Skulptur vollständig fertigen und aufbauen und sie anschließend südlich des Pazifiks, durch den Panamakanal, nordwärts entlang des Atlantiks und über den Sankt-Lorenz-Seeweg zu einem Hafen am Michigansee transportieren, so Edward Uhlir, Geschäftsführer von Millennium Park Inc. Laut der Mitteilung sollte ein speziell entwickeltes Fördersystem den Transport zum Millennium Park ermöglichen. Zeitliche und praktische Erwägungen zwangen jedoch zu einer Planänderung. Daher mussten die gebogenen Paneele für den Transport gesichert und per LKW nach Chicago gebracht werden, wo MTH die Unter- und Oberkonstruktion montieren und die Paneele mit der Oberkonstruktion verbinden sollte.
Das Fertigstellen und Polieren der Schweißnähte des Cloud Gate für ein nahtloses Erscheinungsbild war einer der schwierigsten Aspekte der Montage vor Ort. Der 12-stufige Prozess endet mit einer Polierpaste, ähnlich der Juwelierpolitur.
„Wir haben also im Grunde drei Jahre an diesem Projekt gearbeitet und diese Teile hergestellt“, sagte Silva. „Es ist eine anspruchsvolle Aufgabe. Viel Zeit geht dafür drauf, herauszufinden, wie es geht, die Details auszuarbeiten; Sie wissen schon, einfach alles zu perfektionieren. Die Art und Weise, wie wir Computertechnologie und traditionelle Metallbearbeitung kombinieren, ist eine Art Schmiedetechnik mit Luft- und Raumfahrttechnologie.“
„Es ist schwierig, etwas so Großes und Schweres präzise herzustellen“, sagte er. Die größten Platten waren durchschnittlich 2,13 Meter breit, 3,35 Meter lang und wogen 680 Kilogramm.
„Die gesamte CAD-Arbeit und die Erstellung der eigentlichen Werkstattzeichnungen sind schon ein großes Projekt für sich“, sagt Silva. „Wir verwenden Computertechnologie, um die Platten zu vermessen und ihre Form und Krümmung genau zu beurteilen, damit sie korrekt zusammenpassen.“
„Wir haben Computermodelle erstellt und diese 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 die bestmöglichen Ergebnisse erzielen.“
Manche Platten sind quadratisch, manche kuchenförmig. Je näher sie an einem steilen Übergang liegen, desto kuchenförmiger sind sie und desto größer ist der radiale Übergang. Oben sind sie flacher und größer.
„Mit Plasma lassen sich 6,35 bis 9,5 mm dicke Edelstahlplatten der Bauart 316L schneiden, die an sich schon sehr stabil sind“, erklärt Silva. „Die eigentliche Herausforderung besteht darin, die riesigen Platten präzise zu biegen. Dies gelingt durch die exakte Formgebung des Rippenrahmens für jede Platte. So können wir die Form jeder Platte genau festlegen.“
Die Platten werden auf 3D-Walzen gerollt, die PSI speziell für diese Platten entwickelt und gefertigt hat (siehe Abbildung 1). „Sie ähneln den britischen Walzen. Wir rollen sie mit einer Technik, die der Kotflügelherstellung ähnelt“, 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. Die erforderliche hohe Präzision erschwert das Formen der Platten, so Silva.
Anschließend verbindet der Schweißer das Fülldrahtschweißen mit der inneren Rippenstruktur. „Meiner Meinung nach ist das Fülldrahtschweißen eine hervorragende Methode, um Strukturschweißungen in Edelstahl herzustellen“, erklärt Silva. „Es liefert qualitativ hochwertige Schweißnähte mit einem starken Fokus auf die Produktion und sieht zudem gut aus.“
Die Plattenoberflächen werden vollständig von Hand geschliffen und maschinell gefräst, um die gewünschte Genauigkeit im Tausendstel-Zoll-Bereich zu erreichen und eine passgenaue Montage zu gewährleisten (siehe Abbildung 2). Die Maße werden mit Präzisionsmessgeräten 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 inneren Struktur in der Probemontage vor dem Versand der Paneele aus Auckland errichtet (siehe Abbildungen 3 und 4). „Wir planten die Verkleidungsprozedur und führten an einigen kleinen Brettern Nahtschweißungen durch, um sie miteinander zu verbinden.“ „Als wir es dann in Chicago zusammenbauten, wussten wir, dass es passen würde“, sagte Silva.
Temperatur, Zeit und LKW-Vibrationen können dazu führen, dass sich das Walzblech lockert. Das gerippte Gitter dient nicht nur dazu, die Steifigkeit der Platte zu erhöhen, sondern auch dazu, die Form der Platte während des Transports zu erhalten.
Daher wird die Platte mit dem Verstärkungsgewebe auf der Innenseite wärmebehandelt und abgekühlt, um Materialspannungen abzubauen. Um Transportschäden weiter zu vermeiden, werden für jede Platte Halterungen angefertigt, die dann jeweils etwa vier Platten gleichzeitig in Container verladen.
Die Container wurden dann in Halbfertigprodukte umgeladen, jeweils etwa vier auf einmal, und mit PSI-Teams zur Installation durch MTH-Teams nach Chicago transportiert. Einer der Mitarbeiter ist für die Logistik zuständig und koordiniert den Transport, der andere ist der technische Leiter. Er arbeitet täglich mit den MTH-Mitarbeitern zusammen und hilft bei Bedarf bei der Entwicklung neuer Technologien. „Er war natürlich ein ganz entscheidender Teil des Prozesses“, sagte Silva.
Lyle Hill, Präsident von MTH, erklärte, dass MTH Industries zunächst mit der Verankerung der filigranen Skulptur am Boden und der Montage des Rohbaus beauftragt war. Anschließend wurden die Bleche angeschweißt und die abschließenden Schleif- und Polierarbeiten unter Anleitung von PSI Technical durchgeführt. Die Fertigstellung der Skulptur erforderte ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Kunst und Funktionalität, Theorie und Realität sowie Zeitaufwand und Zeitplan.
Lou Cerny, Vizepräsident für Ingenieurwesen und Projektmanager bei MTH, sagte, was ihn an dem Projekt interessiere, sei dessen Einzigartigkeit. „Soweit wir wissen, gibt es bei diesem speziellen Projekt Dinge, die noch nie zuvor gemacht oder überhaupt in Betracht gezogen wurden“, sagte Cerny.
Die Arbeit an einem Projekt, das in seiner Art einzigartig ist, erfordert jedoch flexibles Einfallsreichtum vor Ort, um unvorhergesehene Herausforderungen zu meistern und Fragen zu beantworten, die sich im Laufe der Arbeit ergeben:
Wie montiert man 128 Edelstahlpaneele in der Größe eines Autos an einer permanenten Überkonstruktion und geht dabei äußerst vorsichtig vor? Wie schweißt man eine riesige, bogenförmige Bohne, ohne sich auf sie zu verlassen? Wie durchdringt man eine Schweißnaht, ohne von innen schweißen zu können? Wie erzielt man unter Feldbedingungen eine perfekte Spiegelglanzoberfläche für Edelstahlschweißnähte? Was passiert bei einem Blitzeinschlag?
Das erste Anzeichen dafür, dass dies ein außergewöhnlich schwieriges Projekt werden würde, war laut Cerny der Beginn des Baus und der Installation der 30.000 Pfund schweren Ausrüstung – der Stahlkonstruktion, die die Skulptur trägt.
Während der von PSI gelieferte zinkreiche Baustahl für die Montage des Unterbaus relativ einfach herzustellen war, befand sich der Standort des Unterbaus zur Hälfte über dem Restaurant und zur Hälfte über dem Parkplatz, jeweils auf unterschiedlicher Höhe.
„Die Unterkonstruktion ist also eher freitragend und wackelig“, sagte Cerny. „Wo wir einen Großteil dieses Stahls verbaut haben, auch am Anfang der Blecharbeiten selbst, mussten wir den Kran tatsächlich in ein 1,5 Meter tiefes Loch fahren lassen.“
Cerny erklärte, dass sie ein hochentwickeltes Verankerungssystem verwendet hätten, darunter ein mechanisches Vorspannsystem, ähnlich dem im Kohlebergbau eingesetzten, sowie einige chemische Anker. Sobald die Unterkonstruktion der Stahlkonstruktion im Beton verankert sei, müsse ein Überbau errichtet werden, an dem die Außenhülle 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 Cerny (siehe Abbildung 3). Die Ringe werden durch sich kreuzende Rohrträger zusammengehalten. Der Ringkern-Unterrahmen wird in Abschnitten gefertigt und vor Ort mittels GMAW-Schweißen und Stabschweißen sowie angeschweißten Versteifungen verschraubt.
„Es gibt also einen großen Überbau, den noch nie jemand gesehen hat; er dient ausschließlich der Tragkonstruktion“, sagte Cerny.
Trotz größter Bemühungen, alle benötigten Komponenten für das Projekt in Auckland zu entwerfen, herzustellen und zu installieren, ist diese Skulptur beispiellos, und Neuland zu betreten, birgt immer auch Herausforderungen. Ebenso ist die Kombination der Fertigungskonzepte zweier Unternehmen nicht so einfach wie eine bloße Übergabe des Staffelstabs. Hinzu kam, dass die räumliche Distanz zwischen den Standorten Lieferverzögerungen verursachte, wodurch eine Fertigung vor Ort sinnvoll erschien.
„Obwohl die Montage- und Schweißverfahren in Oakland im Voraus geplant wurden, erforderten die tatsächlichen Gegebenheiten vor Ort von allen Beteiligten viel Einfallsreichtum“, sagte Silva. „Und die Gewerkschaftsmitarbeiter sind wirklich großartig.“
In den ersten Monaten bestand der Tagesablauf bei MTH darin, den Arbeitsablauf festzulegen und die beste Fertigungsmethode für die Bauteile des Hilfsrahmens sowie für Streben, Stoßdämpfer, Arme, Stifte und Bolzen zu entwickeln. Auch die benötigten Stützstangen für ein provisorisches Seitenwandsystem wurden benötigt, erklärte Er.
„Es ist ein fortlaufender Prozess des flexiblen Entwerfens und Fertigens, um den Betrieb aufrechtzuerhalten und die Teile schnellstmöglich vor Ort zu liefern. Wir verbringen viel Zeit damit, unser Material zu sichten, in manchen Fällen immer wieder neu zu entwerfen und anschließend die benötigten Teile herzustellen.“
„Wir haben buchstäblich zehn Dinge am Dienstag, die wir am Mittwoch vor Ort liefern müssen“, sagte Hill. „Es gibt viele Überstunden und viel Ladenarbeit, die mitten in der Nacht erledigt wird.“
„Etwa 75 Prozent der Boardaufhängungskomponenten werden vor Ort gefertigt oder modifiziert“, sagte Cerny. „Ein paar Mal haben wir buchstäblich einen 24-Stunden-Tag improvisiert. Ich war bis 2 oder 3 Uhr nachts im Laden, bin dann nach Hause gegangen, habe geduscht, um 5:30 Uhr wieder angefangen und war trotzdem noch nass.“
Das temporäre Aufhängungssystem MTH für die Montage des Gehäuses besteht aus Federn, Streben und Seilen. Alle Verbindungen zwischen den Platten sind temporär verschraubt. „Die gesamte Konstruktion ist also mechanisch verbunden und wird von innen mit 304 Fachwerkträgern aufgehängt“, sagte Cerny.
Sie beginnen mit der Kuppel am Sockel der Omhalus-Skulptur – dem „Nabel“. Die Kuppel wurde mithilfe eines temporären Vierpunkt-Federungssystems, bestehend aus Aufhängungen, Seilen und Federn, an den Dachstühlen befestigt. Laut Cerny sorgt die Feder für ein „Geben und Nehmen“, wenn weitere Platten hinzugefügt werden. Die Federn werden dann entsprechend dem Gewicht jeder zusätzlichen Platte nachjustiert, um die gesamte Skulptur auszubalancieren.
Jede der 168 Dielen verfügt über ein eigenes Vierpunkt-Federungssystem und wird somit im montierten Zustand individuell gestützt. „Es geht darum, die Verbindungen nicht zu stark zu belasten, da diese so konstruiert sind, dass ein Spalt von 0/0 entsteht“, erklärte Cerny. „Wenn eine Diele auf die darunterliegende trifft, kann dies zu Verformungen und anderen Problemen führen.“
Als Beweis für die Präzision der Arbeit von PSI ist die Montage mit nur wenigen Spalten sehr gut. „PSI hat bei der Herstellung der Paneele hervorragende Arbeit geleistet“, sagt Cerny. „Ich zolle ihnen voll und ganz Anerkennung, denn am Ende passte alles perfekt. Die Passgenauigkeit ist wirklich erstklassig, was für mich ideal ist. Wir sprechen hier von buchstäblich Tausendstel Zoll. Die Platte ist so platziert, dass eine geschlossene Kante entsteht.“
„Viele denken, die Skulptur sei fertig, wenn die Montage abgeschlossen ist“, sagte Silva, nicht nur weil die Nähte dicht sind, sondern auch weil die vollständig montierten Teile und die hochglanzpolierten Platten das Licht der Umgebung reflektieren. Doch Stoßnähte sind sichtbar, flüssiges Quecksilber hat keine Nähte. Außerdem musste die Skulptur laut Silva noch vollständig verschweißt werden, um ihre Stabilität für zukünftige Generationen zu gewährleisten.
Die Fertigstellung von Cloud Gate musste während der großen Parkeröffnung im Herbst 2004 unterbrochen werden, sodass omhalus ein Live-GTAW war, und das ging einige Monate so.
„Man kann kleine braune Flecken erkennen, das sind WIG-Lötstellen rund um die gesamte Konstruktion“, sagte Cerny. „Wir haben im Januar mit dem Wiederaufbau der Zelte begonnen.“
„Die nächste große Herausforderung in der Fertigung dieses Projekts bestand darin, die Schweißnaht so zu verschweißen, dass die Formgenauigkeit aufgrund von Schweißschrumpfungsverformungen nicht verloren ginge“, sagte Silva.
„Plasmaschweißen bietet die erforderliche Festigkeit und Steifigkeit bei minimalem Risiko für das Blech“, sagte Cerny. „Ein Gemisch aus 98 % Argon und 2 % Helium eignet sich am besten, um Ablagerungen 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.