La vision d'Anish Kapoor pour la sculpture Cloud Gate dans le Millennium Park de Chicago est qu'elle ressemble à du mercure liquide, reflétant parfaitement la ville environnante. Réaliser cette homogénéité est un travail d'amour.
« Ce que je souhaitais pour Millennium Park, c'était créer une œuvre qui s'intègre parfaitement à la skyline de Chicago… afin que les gens puissent y voir les nuages ​​flotter et ces immenses immeubles se refléter dans l'œuvre. Ensuite, grâce à la forme de la porte, le participant, le public, pourra pénétrer dans cette pièce très profonde, de la même manière que l'extérieur de l'œuvre reflète les éléments urbains environnants. » – Anish Kapoor, artiste britannique de renommée mondiale, sculpteur de Cloud Gate
En regardant la surface calme de cette sculpture monumentale en acier inoxydable, il est difficile de deviner combien de métal et de courage se cachent sous sa surface. Cloud Gate cache les histoires de plus de 100 fabricants de métaux, coupeurs, soudeurs, tailleurs, ingénieurs, techniciens, ferronniers, installateurs et gestionnaires, le tout sur cinq ans.
Beaucoup travaillaient des heures supplémentaires, effectuaient des travaux d'atelier au milieu de la nuit, campaient sur place et peinaient à des températures de 110 degrés dans des combinaisons Tyvek® intégrales et des demi-masques respiratoires. Certains travaillent dans des positions contre la gravité, suspendus à des ceintures de sécurité tout en tenant des outils et travaillant sur des pentes glissantes. Tout va un peu (et bien au-delà) afin de rendre l'impossible possible.
Renforcer le concept de nuages ​​flottants éthérés du sculpteur Anish Kapoor dans une sculpture en acier inoxydable de 110 tonnes, 66 pieds de long et 33 pieds de haut était la tâche de la société de fabrication Performance Structures Inc. (PSI), Oakland, CA, et MTH, Villa Park, IL. À l'occasion de son 120e anniversaire, MTH est l'un des plus anciens entrepreneurs en conception de structures architecturales en métal et en verre de la région de Chicago.
Les exigences pour la réalisation du projet feront appel à l'exécution artistique, à l'ingéniosité, aux compétences mécaniques et au savoir-faire de fabrication des deux entreprises. Elles ont personnalisé et même construit des équipements pour le projet.
Certains des défis du projet viennent de sa forme curieusement courbée – un point ou un nombril inversé – et d'autres de sa taille même. Les sculptures ont été construites par deux entreprises différentes à des endroits différents, à des milliers de kilomètres de distance, ce qui crée des problèmes de transport et de méthodes de travail. De nombreux processus qui doivent être effectués sur le terrain sont difficiles à réaliser dans un environnement d'atelier, et encore moins sur le terrain. De nombreuses difficultés surviennent simplement parce qu'une telle structure n'a jamais été créée auparavant. Donc, pas de référence, pas de plan, pas de feuille de route.
Ethan Silva de PSI possède une vaste expérience dans la construction de coques, initialement sur des navires et plus tard dans d'autres projets artistiques, qualifié pour des tâches uniques de construction de coques. Anish Kapoor a demandé à des diplômés en physique et en art de fournir un petit modèle.
« J'ai donc fabriqué un échantillon de 2 x 3 mètres, une pièce polie, courbée et vraiment lisse, et il a dit : « Oh, tu l'as fait, tu es le seul à l'avoir fait », parce qu'il cherchait depuis deux ans quelqu'un pour le faire », a déclaré Silva.
Français Le plan initial prévoyait que PSI fabrique et construise entièrement la sculpture, puis expédie la pièce entière au sud de l'océan Pacifique, à travers le canal de Panama, au nord le long de l'océan Atlantique et le long de la voie maritime du Saint-Laurent jusqu'à un port sur le lac Michigan, selon Edward Uhlir, directeur exécutif de Millennium Park Inc. Selon le communiqué, un système de convoyeur spécialement conçu le transportera jusqu'à Millennium Park. Les contraintes de temps et la praticité ont forcé ces plans à changer. Par conséquent, les panneaux courbes ont dû être renforcés pour le transport et transportés par camion jusqu'à Chicago, où MTH assemblerait la sous-structure et la superstructure, et relierait les panneaux à la superstructure.
La finition et le polissage des soudures du Cloud Gate pour un aspect homogène ont été l'un des aspects les plus difficiles de la tâche d'installation et d'assemblage sur le terrain. Le processus en 12 étapes se termine par un rouge éclaircissant semblable au vernis de bijoutier.
« Nous avons donc travaillé sur ce projet pendant environ trois ans, à fabriquer ces pièces », explique Silva. « C'est un travail difficile. Nous passons une grande partie de ce temps à comprendre comment procéder et à peaufiner les détails ; à simplement le perfectionner. Notre utilisation de l'informatique et de la bonne vieille métallurgie combine la forge et les technologies aérospatiales. »
Il est difficile de fabriquer quelque chose d'aussi grand et lourd avec précision, a-t-il déclaré. Les plus grandes plaques mesuraient en moyenne 7 pieds de large sur 11 pieds de long et pesaient 1 500 livres.
« Réaliser tout le travail de CAO et créer les dessins d'atelier réels pour l'ouvrage est en fait un gros projet en soi », explique Silva. « Nous utilisons la technologie informatique pour mesurer les plaques et évaluer avec précision leur forme et leur courbure afin qu'elles s'emboîtent correctement.
« Nous avons réalisé une modélisation informatique, puis nous l'avons divisée », explique Silva. « J'ai utilisé mon expérience en construction de coques et j'ai eu quelques idées sur la façon de segmenter les formes pour que les lignes de couture fonctionnent et que nous obtenions des résultats de qualité optimale. »
Certaines plaques sont carrées, d'autres en forme de tarte. Plus elles sont proches d'une transition abrupte, plus elles ont la forme d'une tarte et plus la transition radiale est grande. En haut, elles sont plus plates et plus grandes.
Le plasma découpe de l'acier inoxydable 316L de 6,35 à 9,5 mm d'épaisseur, un matériau suffisamment résistant, explique Silva. « Le véritable défi consiste à obtenir une courbure suffisamment précise pour les immenses dalles. Pour ce faire, nous formons et fabriquons avec une grande précision le cadre du système de nervures de chaque dalle. Nous pouvons ainsi définir 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 figure 1). « C'est une sorte de cousin des rouleaux britanniques. Nous les laminons selon une technique similaire à celle des ailes », explique Silva. Chaque panneau est plié en le déplaçant d'avant en arrière sur les rouleaux, en ajustant la pression exercée sur ces derniers jusqu'à ce qu'il atteigne la taille souhaitée à 0,025 mm près. La haute précision requise rend difficile le formage régulier des feuilles, explique-t-il.
Le soudeur soude ensuite le fil fourré à la structure du système de nervures internes. « À mon avis, le fil fourré est vraiment un excellent moyen de réaliser des soudures structurelles en acier inoxydable », explique Silva. « Il permet d'obtenir des soudures de haute qualité, avec une forte concentration sur la production et un aspect esthétique impeccable. »
Toutes les surfaces des planches sont rectifiées à la main et usinées à la machine pour les couper avec la précision souhaitée au millième de pouce afin qu'elles s'emboîtent toutes (voir figure 2). Vérifiez les dimensions avec un équipement de mesure de précision et de balayage laser. Enfin, la plaque est polie jusqu'à 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 érigés lors de l'assemblage d'essai avant que les panneaux ne soient expédiés d'Auckland (voir les figures 3 et 4). Nous avons planifié la procédure de revêtement et effectué des soudures sur quelques petites planches pour les assembler. « Donc, lorsque nous l'avons assemblé à Chicago, nous savions que cela allait convenir », a déclaré Silva.
La température, le temps et les vibrations du camion peuvent provoquer le desserrage de la tôle laminée. La grille nervurée est non seulement conçue pour augmenter la rigidité de la planche, mais également pour maintenir la forme de la planche pendant le transport.
Ainsi, avec le treillis de renfort à l'intérieur, la plaque est traitée thermiquement et refroidie pour soulager les contraintes du matériau. Pour éviter davantage les dommages pendant le transport, des berceaux sont fabriqués pour chaque plaque, qui sont ensuite chargés sur des conteneurs, environ quatre à la fois.
Les conteneurs ont ensuite été chargés dans des produits semi-finis, environ quatre à la fois, et envoyés à Chicago avec les équipes de PSI pour l'installation avec les équipes de MTH. L'un est le responsable de la logistique qui coordonne le transport, et l'autre est le superviseur dans le domaine technique. Il travaille quotidiennement avec le personnel de MTH et aide à développer de nouvelles technologies selon les besoins. « Il a bien sûr joué un rôle très important dans le processus », a déclaré Silva.
Lyle Hill, président de MTH, a déclaré que MTH Industries avait initialement été chargée de fixer la sculpture éthérée au sol et d'installer la superstructure, puis de souder les tôles et d'effectuer les derniers ponçages et polissages, avec l'aide de PSI Technical. La réalisation de la sculpture exige un équilibre entre art et pragmatisme, théorie et réalité, et respect des délais.
Lou Cerny, vice-président de l'ingénierie et chef de projet de MTH, a déclaré que ce qui l'intéresse dans le projet est son caractère unique. « Pour autant que nous le sachions, il se passe des choses sur ce projet particulier qui n'ont jamais été faites auparavant, ou qui n'ont jamais vraiment été envisagées auparavant », a déclaré Cerny.
Mais travailler sur un projet unique en son genre nécessite une ingéniosité flexible sur site pour relever les défis imprévus et répondre aux questions qui se posent à mesure que les travaux progressent :
Comment monter 128 panneaux en acier inoxydable de la taille d'une voiture sur une superstructure permanente tout en les manipulant avec précaution ? Comment souder un arc géant sans s'appuyer dessus ? Comment pénétrer une soudure sans pouvoir souder de l'intérieur ? Comment obtenir une finition miroir parfaite pour les soudures en acier inoxydable sur le terrain ? Que se passera-t-il si la foudre frappe ?
Le premier signe que ce serait un projet exceptionnellement difficile, a déclaré Cerny, a été le début de la construction et de l'installation de l'équipement de 30 000 livres. La structure en acier qui soutient la sculpture.
Bien que l'acier de construction riche en zinc fourni par PSI pour assembler la base de la sous-structure était relativement simple à fabriquer, le site de la sous-structure était situé à moitié au-dessus du restaurant et à moitié au-dessus du parking, chacun à une hauteur différente.
« La sous-structure est donc en porte-à-faux et branlante », a expliqué Cerny. « Là où nous avons posé une grande quantité d'acier, y compris au début de la construction des plaques, nous avons dû forcer la grue à creuser un trou de 1,5 mètre. »
Cerny a déclaré qu'ils ont utilisé un système d'ancrage très sophistiqué, comprenant un système de précharge mécanique, similaire au type de matériel utilisé dans l'extraction du charbon, et quelques ancrages chimiques. Une fois la sous-structure de la structure en acier fixée dans le béton, il est nécessaire de construire une superstructure à laquelle la coque sera fixée.
« Nous avons commencé à installer le système de fermes en utilisant deux grands joints toriques fabriqués en acier inoxydable 304, l'un à l'extrémité nord de la structure et l'autre à l'extrémité sud », explique Cerny (voir la figure 3). Les anneaux sont maintenus ensemble par des fermes tubulaires entrecroisées. Le sous-cadre à noyau annulaire est construit en sections et boulonné sur place à l'aide de GMAW, de soudures à barres et de raidisseurs soudés.
« Il y a donc une grande superstructure que personne n'a jamais vue ; elle est strictement destinée à la charpente structurelle », a déclaré Cerny.
Malgré tous les efforts déployés pour concevoir, fabriquer, fabriquer et installer tous les composants nécessaires au projet d'Auckland, cette sculpture est sans précédent et ouvrir de nouvelles voies s'accompagne toujours de bavures et de rayures. De même, combiner le concept de fabrication d'une entreprise avec 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, ce qui a rendu logique une certaine fabrication sur site.
« Si les procédures d'assemblage et de soudage étaient planifiées à l'avance à Oakland, les conditions réelles du chantier ont exigé une ingéniosité adaptative de la part de tous », a déclaré Silva. « Et le personnel du syndicat est vraiment formidable. »
Durant les premiers mois, le quotidien de MTH consistait à déterminer les tâches à accomplir et la meilleure façon de fabriquer certains composants nécessaires au montage du faux-châssis, ainsi que des entretoises, des amortisseurs, des bras, des chevilles et des axes. Les bâtons sauteurs nécessaires à la création d'un système de bardage temporaire, a expliqué Er.
C'est un processus continu de conception et de fabrication à la volée pour assurer la continuité des travaux et les livrer rapidement sur site. Nous passons beaucoup de temps à trier ce que nous avons, à repenser encore et encore la conception dans certains cas, puis à fabriquer les pièces nécessaires.
« Nous aurons littéralement dix articles mardi à livrer sur place mercredi », a déclaré Hill. « Il y a beaucoup d'heures supplémentaires et beaucoup de travail en magasin effectué au milieu de la nuit. »
« Environ 75 % des composants de suspension de planche sont fabriqués ou modifiés sur le terrain », explique Cerny. « Il y avait des moments où on inventait littéralement une journée de 24 heures. Je restais au magasin jusqu'à 2 ou 3 heures du matin, et je rentrais chez moi à 5 h 30 pour prendre une douche et aller chercher les ingrédients, encore mouillé. »
Le système de suspension temporaire MTH pour l'assemblage du boîtier est composé de ressorts, d'entretoises et de câbles. Tous les joints entre les plaques sont temporairement boulonnés ensemble. « Ainsi, toute la structure est reliée mécaniquement, suspendue de l'intérieur, avec 304 fermes », a déclaré Cerny.
Ils commencent par le dôme à la base de la sculpture omhalus – « le nombril du nombril ». Le dôme a été suspendu aux fermes à l'aide d'un système de support de ressort de suspension temporaire à quatre points composé de cintres, de câbles et de ressorts. Cerny a déclaré que le ressort fournit un « donnant-donnant » à mesure que davantage de planches sont ajoutées. Les ressorts sont ensuite réajustés en fonction du poids ajouté par chaque plaque pour aider à équilibrer l'ensemble de la sculpture.
Chacune des 168 planches possède son propre système de suspension à ressorts à quatre points, ce qui lui permet d'être maintenue individuellement une fois en place. « L'idée est de ne pas trop insister sur les joints, car ils sont assemblés pour obtenir un espacement de 0/0 », a déclaré Cerny. « Si une planche heurte la planche située en dessous, cela peut provoquer un flambage et d'autres problèmes. »
Preuve de la précision du travail de PSI, l'assemblage est impeccable, avec peu d'espaces. « PSI a fait un travail fantastique pour la fabrication des panneaux », déclare Cerny. « Je leur en donne tout le mérite, car au final, tout s'ajuste parfaitement. L'assemblage est vraiment soigné, ce qui est fantastique pour moi. On parle de précisions au millième de pouce près. Ces plaques sont assemblées par un bord fermé. »
« Quand ils terminent l'assemblage, beaucoup de gens pensent que c'est terminé », a déclaré Silva, non seulement parce que les coutures sont serrées, mais aussi parce que les pièces entièrement assemblées, avec leurs plaques de finition miroir hautement polies, sont entrées en jeu pour refléter son environnement. Mais les coutures bout à bout sont visibles, le mercure liquide n'a pas de coutures. De plus, la sculpture devait encore être entièrement soudée pour maintenir son intégrité structurelle pour les générations futures, a déclaré Silva.
L'achèvement de Cloud Gate a dû être suspendu lors de la grande ouverture du parc à l'automne 2004, donc omhalus était un GTAW en direct, et cela a duré quelques mois.
« On peut voir de petites taches brunes, qui sont des soudures TIG sur toute la structure », a déclaré Cerny. « Nous avons commencé à reconstruire les tentes en janvier. »
« Le prochain défi majeur de fabrication pour ce projet était de souder le joint sans perdre la précision de la forme en raison de la déformation due au retrait du soudage », a déclaré Silva.
Le soudage au plasma offre la résistance et la rigidité requises avec un risque minimal pour la carte, a déclaré Cerny. Un mélange de 98 % d'argon et 2 % d'hélium fonctionne mieux pour réduire l'encrassement 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 développés et utilisés par PSI.