La visione di Anish Kapoor per la scultura Cloud Gate nel Millennium Park di Chicago è che assomigli a mercurio liquido, riflettendo in modo omogeneo la città circostante. Raggiungere questa integrazione è un lavoro d'amore.
“Quello che volevo fare a Millennium Park era creare qualcosa che si integrasse nello skyline di Chicago… in modo che le persone potessero vedere le nuvole fluttuare al suo interno e gli altissimi edifici riflessi nell'opera. Poi, grazie alla sua forma nella porta, il partecipante, il pubblico, potrà entrare in questa stanza molto profonda, in un certo senso facendo con il riflesso di una persona la stessa cosa che l'esterno dell'opera fa con il riflesso degli elementi circostanti della città.” – Anish Kapoor, artista britannico di fama mondiale, scultore di Cloud Gate
Osservando la superficie apparentemente calma di questa monumentale scultura in acciaio inossidabile, è difficile immaginare quanto metallo e coraggio si nascondano sotto la sua superficie. Cloud Gate cela le storie di oltre 100 operai metallurgici, tagliatori, saldatori, rifinitori, ingegneri, tecnici, carpentieri metallici, installatori e manager, il tutto nell'arco di cinque anni.
Molti facevano straordinari, lavoravano in officina nel cuore della notte, si accampavano sul posto e faticavano a temperature di 43 gradi Celsius indossando tute Tyvek® integrali e respiratori a semimaschera. Alcuni lavoravano in posizioni estreme, appesi alle cinture di sicurezza mentre tenevano in mano gli attrezzi e su pendii scivolosi. Tutto veniva spinto un po' oltre (e anche molto oltre) per rendere possibile l'impossibile.
Il compito di trasformare l'idea dello scultore Anish Kapoor di nuvole eteree fluttuanti in una scultura in acciaio inossidabile di 110 tonnellate, lunga 20 metri e alta 10 metri è stato affidato alla Performance Structures Inc. (PSI) di Oakland, California, e alla MTH di Villa Park, Illinois. MTH, che celebra il suo 120° anniversario, è una delle più antiche imprese di progettazione strutturale in metallo e vetro dell'area di Chicago.
Per la realizzazione del progetto saranno necessari l'abilità artistica, l'ingegno, le competenze meccaniche e il know-how produttivo di entrambe le aziende. Hanno progettato e persino costruito attrezzature su misura per il progetto.
Alcune delle difficoltà del progetto derivano dalla sua forma insolitamente curva – un punto o un ombelico rovesciato – e altre dalle sue dimensioni imponenti. Le sculture sono state realizzate da due aziende diverse in luoghi diversi, distanti migliaia di chilometri, creando problemi di trasporto e di modalità di lavoro. Molti processi che devono essere eseguiti sul campo sono difficili da realizzare in un ambiente di officina, figuriamoci sul campo. Molte difficoltà sorgono semplicemente perché una struttura del genere non è mai stata creata prima. Quindi, nessun riferimento, nessun progetto, nessuna tabella di marcia.
Ethan Silva di PSI ha una vasta esperienza nella costruzione di gusci, inizialmente su navi e successivamente in altri progetti artistici, ed è qualificato per compiti unici di costruzione di gusci. Anish Kapoor ha chiesto a laureati in fisica e arte di fornire un piccolo modello.
"Così ho realizzato un campione di 2 x 3 metri, un pezzo liscio, curvo e lucidato, e lui ha detto: 'Oh, ce l'hai fatta, sei l'unico che l'ha fatta', perché era da due anni che cercava qualcuno che la facesse", ha detto Silva.
Il piano originale prevedeva che PSI realizzasse e costruisse interamente la scultura, per poi spedire l'intera opera a sud dell'Oceano Pacifico, attraverso il Canale di Panama, a nord lungo l'Oceano Atlantico e lungo la Via navigabile del San Lorenzo fino a un porto sul Lago Michigan, secondo quanto dichiarato da Edward Uhlir, direttore esecutivo di Millennium Park Inc. Secondo la dichiarazione, un sistema di nastri trasportatori appositamente progettato l'avrebbe portata al Millennium Park. Vincoli di tempo e necessità pratiche hanno costretto a modificare questi piani. Pertanto, i pannelli curvi hanno dovuto essere rinforzati per il trasporto e trasportati via camion fino a Chicago, dove MTH avrebbe assemblato la sottostruttura e la sovrastruttura, collegando i pannelli a quest'ultima.
La rifinitura e la lucidatura delle saldature del Cloud Gate per ottenere un aspetto impeccabile è stata una delle fasi più complesse dell'installazione e dell'assemblaggio in loco. Il processo, articolato in 12 fasi, si conclude con l'applicazione di una pasta lucidante simile a quella utilizzata dai gioiellieri.
"In pratica, abbiamo lavorato a questo progetto per circa tre anni, realizzando questi componenti", ha detto Silva. "È un lavoro duro. Gran parte del tempo viene impiegato per capire come farlo e per definire i dettagli; insomma, per perfezionarlo. Il nostro approccio combina la tecnologia informatica con la buona vecchia lavorazione dei metalli, ovvero la forgiatura e la tecnologia aerospaziale."
"È difficile realizzare qualcosa di così grande e pesante con precisione", ha affermato. Le lastre più grandi misuravano in media 2,1 metri di larghezza per 3,3 metri di lunghezza e pesavano 680 chilogrammi.
"Svolgere tutto il lavoro CAD e creare i disegni esecutivi per la lavorazione è di per sé un progetto impegnativo", afferma Silva. "Utilizziamo la tecnologia informatica per misurare le piastre e valutarne con precisione la forma e la curvatura in modo che si incastrino correttamente."
"Abbiamo realizzato dei modelli al computer e poi abbiamo suddiviso il lavoro", ha detto Silva. "Ho sfruttato la mia esperienza nella costruzione di strutture a guscio e avevo alcune idee su come segmentare le forme per far sì che le linee di giunzione funzionassero correttamente e per ottenere risultati di qualità ottimale."
Alcune placche sono quadrate, altre a forma di spicchio. Più sono vicine a una transizione ripida, più assumono una forma a spicchio e più ampia è la transizione radiale. Nella parte superiore, sono più piatte e più ampie.
Il taglio al plasma permette di lavorare acciaio inossidabile 316L con spessori da 6,35 mm a 10,3 mm, un materiale già di per sé sufficientemente resistente, afferma Silva. "La vera sfida è ottenere una curvatura sufficientemente precisa per le enormi lastre. Questo si ottiene modellando e fabbricando con estrema precisione la struttura di supporto per ogni lastra. In questo modo possiamo definire con precisione la forma di ciascuna lastra."
Le tavole vengono arrotolate su rulli 3D che PSI ha progettato e prodotto specificamente per arrotolare queste tavole (vedi Figura 1). "È una sorta di parente dei rulli britannici. Le arrotolamo usando una tecnica simile a quella utilizzata per la produzione dei parafanghi", ha detto Silva. Ogni pannello viene piegato spostandolo avanti e indietro sui rulli, regolando la pressione sui rulli fino a quando i pannelli non raggiungono una dimensione desiderata entro 0,01 pollici. L'elevata precisione richiesta rende difficile formare i fogli in modo uniforme, ha affermato.
Il saldatore quindi unisce la saldatura a filo animato alla struttura interna delle nervature. "A mio parere, la saldatura a filo animato è davvero un ottimo metodo per realizzare saldature strutturali in acciaio inossidabile", spiega Silva. "Permette di ottenere saldature di alta qualità, con una forte attenzione alla produttività e un aspetto eccellente."
Tutte le superfici delle tavole vengono levigate a mano e fresate a macchina per rifinirle con la precisione desiderata al millesimo di pollice, in modo che si incastrino perfettamente (vedere Figura 2). Le dimensioni vengono verificate con strumenti di misurazione di precisione e scanner laser. Infine, la piastra viene lucidata a specchio e ricoperta con una pellicola protettiva.
Circa un terzo dei pannelli, insieme alla base e alla struttura interna, sono stati montati durante la fase di prova prima che i pannelli venissero spediti da Auckland (vedere Figure 3 e 4). Abbiamo pianificato la procedura di rivestimento e saldato alcune piccole assi per unirle. "Così, quando l'abbiamo assemblato a Chicago, sapevamo che sarebbe andato tutto bene", ha detto Silva.
Temperatura, tempo e vibrazioni del camion possono causare l'allentamento del foglio arrotolato. La griglia a coste non è progettata solo per aumentare la rigidità del pannello, ma anche per mantenerne la forma durante il trasporto.
Pertanto, con la rete di rinforzo all'interno, la piastra viene sottoposta a trattamento termico e raffreddamento per alleviare le tensioni del materiale. Per prevenire ulteriormente danni durante il trasporto, vengono realizzati dei supporti per ogni piastra, che vengono poi caricati sui container, circa quattro alla volta.
I container venivano poi caricati su semilavorati, circa quattro alla volta, e inviati a Chicago con le squadre di PSI per l'installazione da parte delle squadre di MTH. Uno è il responsabile della logistica che coordina il trasporto, e l'altro è il supervisore dell'area tecnica. Lavora quotidianamente con il personale di MTH e contribuisce allo sviluppo di nuove tecnologie, se necessario. "Naturalmente, è stato una parte fondamentale del processo", ha affermato Silva.
Lyle Hill, presidente di MTH, ha affermato che inizialmente a MTH Industries era stato affidato il compito di fissare l'eterea scultura al terreno e di installare la sovrastruttura, per poi saldarvi i pannelli e procedere alla levigatura e lucidatura finali, grazie alla consulenza tecnica di PSI. Il completamento della scultura rappresenta un equilibrio tra arte e praticità, teoria e realtà, tempi necessari e tempi previsti.
Lou Cerny, vicepresidente dell'ingegneria e responsabile del progetto presso MTH, ha affermato che ciò che lo interessa del progetto è la sua unicità. "Per quanto ne sappiamo, in questo progetto stanno accadendo cose che non sono mai state fatte prima, o che non sono mai state realmente prese in considerazione prima", ha detto Cerny.
Ma lavorare a un progetto unico nel suo genere richiede flessibilità e ingegno sul posto per affrontare sfide impreviste e rispondere alle domande che sorgono man mano che il lavoro procede:
Come si montano 128 pannelli in acciaio inossidabile delle dimensioni di un'auto su una sovrastruttura permanente maneggiandoli con estrema delicatezza? Come si salda un gigantesco fagiolo ad arco senza potervi fare affidamento? Come si penetra una saldatura senza poter saldare dall'interno? Come si ottiene una perfetta finitura a specchio per le saldature in acciaio inossidabile in un ambiente esterno? Cosa succederebbe se venisse colpito da un fulmine?
Il primo segnale che questo sarebbe stato un progetto eccezionalmente difficile, ha detto Cerny, è stato quando sono iniziati la costruzione e l'installazione dell'attrezzatura da 30.000 libbre. La struttura in acciaio che sostiene la scultura.
Sebbene l'acciaio strutturale ricco di zinco fornito da PSI per assemblare la base della sottostruttura fosse relativamente semplice da produrre, il sito di costruzione della sottostruttura si trovava per metà sopra il ristorante e per metà sopra il parcheggio, a un'altezza diversa.
"Quindi la sottostruttura è in un certo senso a sbalzo e traballante", ha detto Cerny. "Dove abbiamo posizionato gran parte di questo acciaio, compresa la parte iniziale della struttura in lamiera, abbiamo dovuto far entrare la gru in un foro di un metro e mezzo."
Cerny ha spiegato che è stato utilizzato un sistema di ancoraggio estremamente sofisticato, comprendente un sistema di precarico meccanico, simile a quello impiegato nelle miniere di carbone, e alcuni ancoraggi chimici. Una volta fissata la sottostruttura della struttura in acciaio nel calcestruzzo, è necessario costruire una sovrastruttura alla quale verrà fissato il guscio.
"Abbiamo iniziato l'installazione del sistema di travature reticolari utilizzando due grandi O-ring in acciaio inossidabile 304 prefabbricati, uno all'estremità nord della struttura e uno all'estremità sud", afferma Cerny (vedi Figura 3). Gli anelli sono tenuti insieme da travature reticolari tubolari incrociate. Il sottotelaio ad anello è costruito in sezioni e imbullonato in loco utilizzando la saldatura GMAW e la saldatura a barre, con rinforzi saldati.
"Quindi c'è una grande sovrastruttura che nessuno ha mai visto; serve esclusivamente per la struttura portante", ha detto Cerny.
Nonostante i migliori sforzi per progettare, fabbricare e installare tutti i componenti necessari per il progetto di Auckland, questa scultura è senza precedenti e aprire nuove strade comporta sempre degli ostacoli e delle difficoltà. Allo stesso modo, combinare il concetto di produzione di un'azienda con quello di un'altra non è semplice come passare il testimone. Inoltre, la distanza fisica tra i siti ha causato ritardi nelle consegne, rendendo logica una certa produzione in loco.
"Sebbene le procedure di assemblaggio e saldatura fossero state pianificate in anticipo a Oakland, le condizioni effettive del cantiere hanno richiesto ingegno e capacità di adattamento da parte di tutti", ha affermato Silva. "E il personale del sindacato è davvero eccezionale."
Nei primi mesi, la routine quotidiana di MTH consisteva nel determinare cosa comportasse il lavoro della giornata e come fabbricare al meglio alcuni dei componenti per erigere il telaio ausiliario, così come alcuni montanti, "ammortizzatori", bracci, pioli e perni. I trampolini servivano per creare un sistema di rivestimento temporaneo, ha detto Er.
"È un processo continuo di progettazione e produzione in tempo reale per mantenere i tempi di realizzazione e far arrivare rapidamente i componenti in cantiere. Dedichiamo molto tempo ad analizzare ciò che abbiamo, riprogettando più volte in alcuni casi, per poi produrre i componenti necessari."
"Letteralmente, martedì avremo 10 cose da consegnare in loco entro mercoledì", ha detto Hill. "Ci saranno molti straordinari e molto lavoro in negozio svolto nel cuore della notte."
"Circa il 75% dei componenti per il sistema di sospensione delle tavole viene fabbricato o modificato sul campo", ha detto Cerny. "Ci sono state volte in cui ci siamo letteralmente inventati una giornata di 24 ore. Restavo in negozio fino alle 2 o alle 3 del mattino e tornavo a casa alle 5:30 per farmi una doccia e andare a prendere gli ingredienti, ancora bagnato."
Il sistema di sospensione temporanea MTH per l'assemblaggio dell'alloggiamento è costituito da molle, puntoni e cavi. Tutti i giunti tra le piastre sono temporaneamente imbullonati. "Quindi l'intera struttura è collegata meccanicamente, sospesa dall'interno, con 304 tralicci", ha affermato Cerny.
Si inizia con la cupola alla base della scultura dell'omhalus, "l'ombelico". La cupola è stata sospesa alle travature utilizzando un sistema temporaneo di supporto a molla a quattro punti, composto da ganci, cavi e molle. Cerny ha spiegato che la molla offre un "dare e avere" man mano che vengono aggiunte altre tavole. Le molle vengono poi regolate nuovamente in base al peso aggiunto da ciascuna tavola per contribuire a bilanciare l'intera scultura.
Ognuna delle 168 tavole ha il proprio sistema di supporto a molla a quattro punti, in modo da essere sostenuta individualmente una volta posizionata. "L'idea è di non enfatizzare eccessivamente nessuna delle giunzioni, perché queste sono assemblate in modo da ottenere uno spazio di 0/0", ha affermato Cerny. "Se una tavola colpisce quella sottostante, può causare deformazioni e altri problemi."
A testimonianza della precisione del lavoro di PSI, l'assemblaggio è impeccabile, con pochissime fessure. "PSI ha fatto un lavoro fantastico nella realizzazione dei pannelli", afferma Cerny. "Il merito è tutto loro, perché alla fine il risultato è perfetto. L'assemblaggio è davvero ottimo, il che per me è fantastico. Stiamo parlando di millesimi di pollice. Queste piastre si uniscono con precisione millimetrica."
"Quando terminano l'assemblaggio, molte persone pensano che sia finito", ha detto Silva, non solo perché le giunture sono precise, ma anche perché le parti completamente assemblate, con le loro piastre lucidate a specchio, entrano in gioco per riflettere l'ambiente circostante. Ma le giunture sono visibili, il mercurio liquido non ha giunture. Inoltre, la scultura doveva ancora essere completamente saldata per preservarne l'integrità strutturale per le generazioni future, ha aggiunto Silva.
Il completamento di Cloud Gate dovette essere sospeso durante l'inaugurazione del parco nell'autunno del 2004, quindi Omhalus divenne un GTAW in funzione, e ciò andò avanti per alcuni mesi.
"Si possono notare delle piccole macchie marroni, che sono le saldature TIG lungo tutta la struttura", ha detto Cerny. "Abbiamo iniziato a ricostruire le tende a gennaio."
"La successiva grande sfida produttiva per questo progetto è stata quella di saldare la giunzione senza compromettere la precisione della forma a causa della deformazione da ritiro dovuta alla saldatura", ha affermato Silva.
La saldatura al plasma offre la resistenza e la rigidità richieste con un rischio minimo per il circuito stampato, ha affermato Cerny. Una miscela di argon al 98% e elio al 2% funziona al meglio per ridurre le incrostazioni e migliorare la fusione.
I saldatori utilizzano tecniche di saldatura al plasma a foro passante, impiegando generatori di corrente Thermal Arc® e speciali gruppi di trattore e torcia sviluppati e utilizzati da PSI.