La vision d'Anish Kapoor pour la sculpture Cloud Gate du Millennium Park de Chicago est qu'elle ressemble à du mercure liquide, reflétant harmonieusement la ville environnante. Réaliser cette harmonie est un travail d'amour.
« Avec Millennium Park, je souhaitais inclure la skyline de Chicago… afin que les gens puissent voir les nuages ​​y flotter et ces immeubles immenses se refléter dans l'œuvre. Le participant, le spectateur, pourra pénétrer dans cette pièce très profonde, qui, d'une certaine manière, agit sur son propre reflet, de la même manière que l'apparence de l'œuvre agit sur le reflet de la ville environnante », a déclaré l'artiste britannique de renommée mondiale Anish Kapoor, sculpteur de Cloud Gate.
À la vue de la surface sereine de cette sculpture monumentale en acier inoxydable, il est difficile de deviner la quantité de métal et de courage qui se cache sous sa surface. Cloud Gate recèle les histoires de plus de 100 métallurgistes, coupeurs, soudeurs, tailleurs, ingénieurs, techniciens, monteurs, installateurs et gestionnaires, dont la création a nécessité plus de 5 ans.
Nombreux sont ceux qui ont travaillé de longues heures, travaillé dans des ateliers au milieu de la nuit, planté des tentes sur un chantier et peiné par des températures de 43 °C, vêtus de combinaisons intégrales en Tyvek® et de demi-masques. Certains luttent contre la gravité, suspendus à des harnais, tenant des outils et travaillant sur des pentes glissantes. Tout se donne un peu (et beaucoup plus) pour rendre l'impossible possible.
La concrétisation du concept du sculpteur Anish Kapoor, un nuage flottant éthéré, en une sculpture en acier inoxydable de 110 tonnes, de 20 mètres de long et de 10 mètres de haut, a été confiée à Performance Structures Inc., une entreprise de fabrication (PSI), basée à Oakland, en Californie, et à MTH, basée à Villa Park, dans l'Illinois. À l'occasion de son 120e anniversaire, MTH est l'un des plus anciens entrepreneurs en charpente métallique et en verre de la région de Chicago.
Les exigences de mise en œuvre du projet dépendront de la performance artistique, de l'ingéniosité, des compétences mécaniques et du savoir-faire manufacturier des deux entreprises. Elles fabriquent et fabriquent même des équipements sur mesure pour ce projet.
Certains problèmes du projet proviennent de sa forme curieusement courbée – un point ou un nombril à l'envers – et d'autres de sa taille imposante. Les sculptures ont été construites par deux entreprises différentes, situées à des milliers de kilomètres de distance, ce qui a engendré des difficultés de transport et de méthodes de travail. De nombreux processus devant être exécutés sur le terrain sont difficiles à réaliser en atelier, et a fortiori sur le terrain. La grande difficulté réside simplement dans le fait qu'une telle structure n'a jamais été créée auparavant. Il n'y a donc aucun lien, aucun plan, aucune feuille de route.
Ethan Silva, de PSI, possède une vaste expérience en construction de coques, d'abord sur des navires, puis sur d'autres projets artistiques, et est qualifié pour réaliser des travaux de construction de coques uniques. Anish Kapoor a demandé à des diplômés en physique et en art de fournir une petite maquette.
« J'ai donc fabriqué un spécimen de 2 x 3 mètres, une pièce polie, courbée et très lisse, et il m'a dit : "Oh, tu l'as fait, tu es le seul à l'avoir fait", car il cherchait depuis deux ans. Trouve quelqu'un qui fera l'affaire », a déclaré Silva.
Le plan initial prévoyait que PSI fabrique et construise la sculpture dans son intégralité, puis l'expédie au sud de l'océan Pacifique par le canal de Panama, puis au nord le long de l'océan Atlantique et de la voie maritime du Saint-Laurent jusqu'à un port du lac Michigan. Edward Ulir, PDG de Millennium Park Inc., a indiqué qu'un système de convoyeur spécialement conçu le conduirait à Millennium Park. Des contraintes de temps et des impératifs pratiques ont contraint à modifier ces plans. Les panneaux incurvés ont donc dû être sécurisés pour le transport et acheminés par camion jusqu'à Chicago, où MTH a assemblé la sous-structure et la superstructure, et a relié les panneaux à la superstructure.
La finition et le polissage des soudures Cloud Gate pour leur donner un aspect impeccable ont constitué l'un des aspects les plus difficiles de l'installation et de l'assemblage sur site. Ce processus en 12 étapes est complété par l'application d'un fard éclaircissant, similaire à un produit de polissage pour bijoux.
« En gros, nous avons travaillé sur ce projet pendant environ trois ans pour fabriquer ces pièces », explique Silva. « C'est un travail difficile. Il faut beaucoup de temps pour comprendre comment procéder et peaufiner les détails ; vous savez, juste pour atteindre la perfection. Notre utilisation de l'informatique et de la bonne vieille métallurgie est un mélange de forge et de technologie aérospatiale. »
Il a expliqué qu'il était difficile de fabriquer un objet aussi grand et lourd avec une grande précision. Les plus grandes dalles mesuraient en moyenne 2,10 mètres de large et 3,30 mètres de long, et pesaient 680 kg.
« Réaliser tout le travail de CAO et créer les plans d'atelier est un projet colossal en soi », explique Silva. « Nous utilisons l'informatique pour mesurer les plaques et évaluer précisément leur forme et leur courbure afin qu'elles s'assemblent parfaitement. »
« Nous avons réalisé une simulation informatique, puis nous l'avons décomposée », explique Silva. « J'ai utilisé mon expérience en construction de coques et j'ai eu quelques idées sur la façon de segmenter les formes afin que les lignes de jointure fonctionnent correctement et que nous obtenions des résultats de qualité optimale. »
Certaines plaques sont carrées, d'autres en forme de tarte. Plus elles sont proches de la transition nette, plus elles ont une forme de tarte et plus le rayon de la transition radiale est grand. Dans la partie supérieure, elles sont plus plates et plus larges.
Le plasma découpe de l'acier inoxydable 316L de 6 à 10 mm d'épaisseur, explique Silva, un matériau suffisamment résistant. « Le véritable défi consiste à donner aux immenses dalles une courbure précise. Cela passe par un façonnage et une fabrication très précis du cadre du système de nervures de chaque dalle. De cette façon, nous pouvons déterminer précisément la forme de chaque dalle. »
Les panneaux sont laminés sur des rouleaux 3D conçus et fabriqués par PSI spécifiquement pour ce type de laminage (voir fig. 1). « C'est un peu comme les rouleaux britanniques. Nous les laminons avec la même technologie que les ailes », explique Silva. Pliez chaque panneau en le déplaçant d'avant en arrière sur les rouleaux, en ajustant la pression exercée sur les rouleaux jusqu'à ce que les panneaux atteignent la taille souhaitée à 0,02,7 mm près. Selon lui, la haute précision requise rend difficile le formage régulier des feuilles.
Le soudeur soude ensuite le fil fourré à la structure du système nervuré interne. « À mon avis, le fil fourré est une excellente méthode pour réaliser des soudures structurelles en acier inoxydable », explique Silva. « Cela permet d'obtenir des soudures de haute qualité, tout en privilégiant la fabrication et l'esthétique. »
Toutes les surfaces des panneaux sont poncées et fraisées à la main afin de les découper au millième de pouce près et de les ajuster les unes aux autres (voir fig. 2). Les dimensions sont vérifiées à l'aide d'un appareil de mesure précis et d'un scanner laser. Enfin, la plaque est polie pour obtenir une finition miroir et recouverte d'un film protecteur.
Environ un tiers des panneaux, ainsi que la base et la structure interne, ont été assemblés lors d'un essai avant leur expédition depuis Auckland (voir figures 3 et 4). La procédure de pose des planches a été planifiée et plusieurs petites planches ont été soudées ensemble. « Ainsi, lorsque nous avons assemblé le tout à Chicago, nous savions qu'il tiendrait », a déclaré Silva.
La température, le temps et les vibrations du chariot peuvent provoquer le décollement des tôles laminées. Le caillebotis nervuré est conçu non seulement pour accroître la rigidité du panneau, mais aussi pour en préserver la forme pendant le transport.
Par conséquent, une fois le treillis de renfort inséré, la plaque est traitée thermiquement et refroidie afin de réduire les contraintes du matériau. Afin de prévenir davantage les dommages pendant le transport, des berceaux sont fabriqués pour chaque plat, puis chargés dans des conteneurs, environ quatre à la fois.
Les conteneurs ont ensuite été chargés de produits semi-finis, environ quatre à la fois, puis envoyés à Chicago par les équipes de PSI pour être installés par les équipes de MTH. L'un d'eux est un logisticien qui coordonne le transport, et l'autre est un superviseur technique. Il travaille quotidiennement avec l'équipe de MTH et contribue au développement de nouvelles technologies selon les besoins. « Il a bien sûr joué un rôle essentiel dans le processus », a déclaré Silva.
Lyle Hill, président de MTH, a déclaré que MTH Industries avait initialement pour tâche d'ancrer la sculpture éthérée au sol et d'installer la superstructure, puis de souder des tôles et d'effectuer le ponçage et le polissage finaux, avec l'aimable autorisation de PSI Technical Management. La sculpture implique un équilibre entre l'art et la praticité, la théorie et la réalité, le temps requis et le temps prévu.
Lou Czerny, vice-président de l'ingénierie et chef de projet de MTH, s'est dit intéressé par le caractère unique du projet. « À notre connaissance, des choses se produisent sur ce projet particulier qui n'ont jamais été réalisées ou envisagées auparavant », a déclaré Cerny.
Mais travailler sur une œuvre unique en son genre nécessite une ingéniosité flexible sur place pour faire face aux problèmes imprévus et répondre aux questions qui se posent en cours de route :
Comment fixer 128 panneaux en acier inoxydable de la taille d'une voiture à une superstructure permanente en portant des gants ? Comment souder un arc électrique géant sans s'y fier ? Comment pénétrer une soudure sans pouvoir souder de l'intérieur ? Comment obtenir une finition miroir parfaite sur des soudures en acier inoxydable sur le terrain ? Que se passe-t-il si la foudre le frappe ?
Czerny a déclaré que le premier signe avant-coureur de la complexité exceptionnelle du projet était le début de la construction et de l'installation de l'équipement de 13 600 kg. La structure en acier supportant la sculpture.
Bien que l'acier de construction à haute teneur en zinc fourni par PSI pour assembler la base de la sous-structure ait été relativement facile à fabriquer, la plate-forme de la sous-structure était située à moitié au-dessus du restaurant et à moitié au-dessus du parking, chacune à une hauteur différente.
« La base est donc en porte-à-faux et bancale », explique Czerny. « Là où nous avons placé une grande quantité d'acier, notamment au début de la dalle elle-même, nous avons dû forcer la grue à pénétrer dans un trou de 1,50 mètre. »
Czerny a expliqué qu'ils avaient utilisé un système d'ancrage très sophistiqué, comprenant un système de prétension mécanique similaire à ceux utilisés dans les mines de charbon et des ancrages chimiques. Une fois la base de la structure en acier ancrée dans le béton, il faut construire une superstructure à laquelle la coque sera fixée.
« Nous avons commencé l'installation du système de fermes à l'aide de deux grands joints toriques en acier inoxydable 304, l'un à l'extrémité nord de la structure, l'autre à l'extrémité sud », explique Czerny (voir figure 3). Les anneaux sont fixés par des fermes tubulaires entrecroisées. Le sous-cadre à âme annulaire est sectionné et boulonné par soudage GMAW, soudage à la baguette et raidisseurs soudés.
« Il y a donc une grande superstructure que personne n’a jamais vue ; elle sert uniquement à la structure », a déclaré Czerny.
Malgré tous les efforts déployés pour concevoir, développer, fabriquer et installer tous les composants nécessaires au projet d'Auckland, cette sculpture est inédite et les nouveaux chemins sont toujours jalonnés de bavures et d'éraflures. De même, adapter le concept de fabrication d'une entreprise à celui d'une autre n'est pas aussi simple que de passer le relais. De plus, la distance physique entre les sites a entraîné des retards de livraison, rendant logique la production sur place.
« Si les procédures d'assemblage et de soudage avaient été planifiées à l'avance à Auckland, les conditions réelles du chantier ont exigé de la créativité de chacun », a déclaré Silva. « Et le personnel du syndicat est vraiment formidable. »
Pendant les premiers mois, la routine quotidienne de MTH consistait à déterminer les tâches à accomplir et la meilleure façon de fabriquer certains composants du sous-châssis, ainsi que des jambes de force, des amortisseurs, des bras et des axes. Er a indiqué que des bâtons sauteurs étaient nécessaires pour créer un système de bardage temporaire.
« Il s'agit d'un processus continu de conception et de production, à la volée, pour assurer la continuité et une mise en production rapide. Nous passons beaucoup de temps à trier ce dont nous disposons, parfois à repenser encore et encore, puis à produire les pièces dont nous avons besoin. »
« Mardi, nous aurons dix articles à livrer mercredi », a expliqué Hill. « Nous avons beaucoup d'heures supplémentaires et beaucoup de travail en magasin effectué en pleine nuit. »
« Environ 75 % des composants de suspension des buffets sont fabriqués ou modifiés sur le terrain », explique Czerny. « À quelques reprises, nous avons dû compenser une journée de 24 heures. Je suis resté au magasin jusqu'à 2 ou 3 heures du matin, puis je suis rentré prendre une douche, que j'ai récupérée à 5 h 30 et qui était encore trempé. »
Le système de suspension temporaire MTN pour l'assemblage de la coque se compose de ressorts, d'entretoises et de câbles. Tous les joints entre les plaques sont boulonnés temporairement. « L'ensemble de la structure est ainsi mécaniquement relié, suspendu de l'intérieur à 304 fermes », explique Czerny.
Ils partent du dôme, à la base de la sculpture omgala – « le nombril du nombril ». Le dôme a été suspendu aux fermes grâce à un système de suspension temporaire à quatre points, composé de suspensions, de câbles et de ressorts. Czerny explique que ce ressort assure un « rebond » à mesure que des planches sont ajoutées. Les ressorts sont ensuite ajustés en fonction du poids ajouté par chaque plaque afin d'équilibrer l'ensemble de la sculpture.
Chacune des 168 planches est dotée de son propre système de suspension à ressorts à quatre points, ce qui lui permet d'être maintenue individuellement en place. « L'idée est de ne pas surévaluer les joints, car ils sont assemblés pour obtenir un jeu de 0/0 », explique Cerny. « Si la planche heurte la planche inférieure, cela peut entraîner des déformations et d'autres problèmes. »
Preuve de la précision de PSI, l'assemblage est excellent et sans jeu. « PSI a réalisé un travail fantastique pour la fabrication des panneaux », déclare Czerny. « Je les félicite car, au final, ils ont parfaitement ajusté leurs panneaux. L'équipement est vraiment performant, ce qui, pour moi, est tout simplement fantastique. On parle de précision au millième de pouce près. La plaque assemblée a un bord fermé. »
« Une fois l'assemblage terminé, beaucoup pensent que c'est terminé », explique Silva, non seulement parce que les coutures sont serrées, mais aussi parce que les pièces assemblées et les plaques polies miroir reflètent l'environnement. Mais les coutures bout à bout sont visibles, contrairement au mercure liquide. De plus, la sculpture a dû être entièrement soudée afin de préserver son intégrité structurelle pour les générations futures, précise Silva.
L'achèvement de la Cloud Gate a dû être retardé lors de la grande ouverture du parc à l'automne 2004, donc omhalus est devenu un GTAW vivant, et cela a duré plusieurs mois.
« On peut voir de petites taches brunes tout autour de la structure, ce sont des soudures TIG », a expliqué Czerny. « Nous avons commencé à restaurer les tentes en janvier. »
« Le prochain défi majeur de production pour ce projet était de souder un joint sans perdre la précision de la forme en raison du retrait du soudage », a déclaré Silva.
Selon Czerny, le soudage plasma offre la résistance et la rigidité nécessaires avec un risque minimal pour la tôle. Un mélange de 98 % d'argon et de 2 % d'hélium est le plus efficace pour réduire la pollution et améliorer la fusion.
Les soudeurs utilisent des techniques de soudage plasma en trou de serrure à l'aide de sources d'alimentation Thermal Arc® et d'ensembles spéciaux de tracteurs et de torches conçus et utilisés par PSI.