La visione di Anish Kapoor per la scultura Cloud Gate nel Millennium Park di Chicago è che assomigli al mercurio liquido, riflettendo in modo omogeneo la città circostante. Raggiungere questa uniformità è un lavoro d'amore.
"Quello che volevo fare al Millennium Park era creare qualcosa che si integrasse con lo skyline di Chicago... in modo che la gente potesse vedere le nuvole fluttuare al suo interno e quegli altissimi edifici riflettersi nell'opera. Poi, grazie alla sua forma nella porta, il partecipante, il pubblico, potrà entrare in questa stanza molto profonda, in un certo senso, l'effetto che l'opera ha sul riflesso di una persona è lo stesso effetto che l'esterno dell'opera ha sul riflesso degli elementi della città circostante." – Anish Kapoor, artista britannico di fama mondiale, scultore del Cloud Gate.
Osservando la superficie calma di questa monumentale scultura in acciaio inossidabile, è difficile immaginare quanto metallo e coraggio si nascondano sotto la sua superficie. Cloud Gate nasconde le storie di oltre 100 artigiani, tagliatori, saldatori, rifinitori, ingegneri, tecnici, fabbri, installatori e manager, tutti nell'arco di cinque anni.
Molti lavoravano straordinari, svolgendo lavori in officina nel cuore della notte, accampandosi in loco e faticando a temperature di 43 °C indossando tute Tyvek® complete e respiratori a mezza maschera. Alcuni lavoravano in posizioni che andavano contro la forza di gravità, appesi alle cinture di sicurezza mentre tenevano in mano degli attrezzi e lavoravano su pendii scivolosi. Tutto va un po' oltre (e ben oltre) per rendere possibile l'impossibile.
Il compito della società produttrice Performance Structures Inc. (PSI), Oakland, CA, e della MTH, Villa Park, IL, è stato quello di trasformare il concetto di eteree nuvole fluttuanti dello scultore Anish Kapoor in una scultura in acciaio inossidabile da 110 tonnellate, lunga 20 metri e alta 10 metri. Nel suo 120° anniversario, la MTH è una delle più antiche aziende di progettazione di strutture architettoniche in metallo e vetro nell'area di Chicago.
I requisiti per la realizzazione del progetto faranno leva sull'esecuzione artistica, l'ingegno, le competenze meccaniche e il know-how produttivo di entrambe le aziende. Hanno personalizzato e persino costruito le attrezzature per il progetto.
Alcune delle sfide del progetto derivano dalla sua forma stranamente curva, un punto o un ombelico capovolto, e altre dalle sue dimensioni enormi. Le sculture sono state costruite da due aziende diverse in luoghi diversi, a migliaia di chilometri di distanza, creando problemi di trasporto e di stile di lavoro. Molti processi che devono essere eseguiti sul campo sono difficili da eseguire 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 del PSI ha una vasta esperienza nella costruzione di gusci, inizialmente su navi e in seguito in altri progetti artistici, ed è qualificato per compiti di costruzione di gusci unici. Anish Kapoor ha chiesto ai laureati in fisica e arte di fornire un piccolo modello.
"Così ho realizzato un campione di 2 x 3 metri, un pezzo davvero liscio, curvo e lucidato, e lui ha detto: 'Oh, ce l'hai fatta, sei l'unico che l'ha fatta', perché erano due anni che cercava qualcuno che lo facesse", ha detto Silva.
Il piano originale prevedeva che PSI realizzasse e costruisse completamente la scultura e poi spedisse l'intero pezzo a sud dell'Oceano Pacifico, attraverso il Canale di Panama, a nord lungo l'Oceano Atlantico e lungo la Via marittima del San Lorenzo fino a un porto sul Lago Michigan, secondo Edward Uhlir, direttore esecutivo di Millennium Park Inc. Secondo la dichiarazione, un sistema di trasporto appositamente progettato la trasporterà al Millennium Park. Limitazioni di tempo e motivi pratici hanno costretto a cambiare questi piani. Pertanto, i pannelli curvi hanno dovuto essere rinforzati per il trasporto e trasportati su camion a Chicago, dove MTH avrebbe assemblato la sottostruttura e la sovrastruttura e collegato i pannelli alla sovrastruttura.
Rifinire e lucidare le saldature del Cloud Gate per ottenere un aspetto uniforme è stato uno degli aspetti più difficili dell'installazione e dell'assemblaggio sul campo. Il processo in 12 fasi si conclude con una mano di rosso brillante, simile al lucido da gioielliere.
"Quindi abbiamo lavorato a quel progetto per circa tre anni, realizzando questi componenti", ha detto Silva. "È un lavoro impegnativo. Gran parte di quel tempo è dedicato a capire come realizzarlo e a definire i dettagli; insomma, a perfezionarlo. Il modo in cui utilizziamo la tecnologia informatica e la buona vecchia lavorazione dei metalli è una combinazione di forgiatura e tecnologia aerospaziale".
È difficile realizzare qualcosa di così grande e pesante con precisione, ha affermato. Le piastre più grandi erano in media larghe 2,1 metri, lunghe 3,3 metri e pesavano 680 chili.
"Eseguire tutto il lavoro CAD e creare i disegni esecutivi veri e propri per il lavoro è in realtà un grande progetto di per sé", afferma Silva. "Utilizziamo la tecnologia informatica per misurare le piastre e valutarne con precisione la forma e la curvatura in modo che si adattino correttamente.
"Abbiamo fatto una modellazione al computer e poi l'abbiamo suddivisa", ha detto Silva. "Ho sfruttato la mia esperienza nella costruzione di gusci e ho avuto alcune idee su come segmentare le forme per far funzionare le linee di giunzione, in modo da ottenere risultati della massima qualità".
Alcune placche sono quadrate, altre sono a forma di torta. Più sono vicine a una transizione ripida, più hanno la forma di torta e più ampia è la transizione radiale. Nella parte superiore, sono più piatte e grandi.
Il plasma taglia l'acciaio inossidabile 316L con uno spessore da 6 a 9 mm, che di per sé è già sufficientemente resistente, afferma Silva. "La vera sfida è ottenere una curvatura sufficientemente precisa per le enormi lastre. Questo si ottiene formando e realizzando con estrema precisione il telaio del sistema di nervature per ogni lastra. In questo modo possiamo definire con precisione la forma di ogni lastra."
Le tavole vengono arrotolate su rulli 3D progettati e realizzati appositamente da PSI per la laminazione di queste tavole (vedi Figura 1). "È una specie di cugino dei rulli britannici. Li arrotoliamo usando una tecnica simile a quella usata per realizzare i parabordi", ha spiegato Silva. Pieghiamo ogni pannello muovendolo avanti e indietro sui rulli, regolando la pressione sui rulli fino a quando i pannelli non raggiungono la dimensione desiderata con un margine di errore di 0,01 pollici. L'elevata precisione richiesta rende difficile la formatura fluida delle lastre, ha spiegato.
Il saldatore quindi salda il filo animato alla struttura del sistema di nervature interne. "Secondo me, il filo animato è davvero un ottimo modo per creare saldature strutturali in acciaio inossidabile", spiega Silva. "Offre saldature di alta qualità con una forte attenzione alla produzione e un aspetto gradevole".
L'intera superficie delle tavole viene levigata a mano e fresata a macchina per rifinirle con la precisione desiderata di un millesimo di pollice, in modo che tutte si adattino tra loro (vedere Figura 2). Verificare le dimensioni con strumenti di misurazione di precisione e strumenti di scansione laser. Infine, la piastra viene lucidata fino a ottenere una finitura a specchio e ricoperta con una pellicola protettiva.
Circa un terzo dei pannelli, insieme alla base e alla struttura interna, è stato montato durante l'assemblaggio di prova prima della spedizione da Auckland (vedere Figure 3 e 4). Abbiamo pianificato la procedura di rivestimento e abbiamo eseguito alcune saldature continue su alcune piccole tavole per unirle tra loro. "Quindi, quando l'abbiamo assemblato a Chicago, sapevamo che sarebbe andato tutto bene", ha affermato Silva.
La temperatura, il tempo e le vibrazioni del camion possono causare l'allentamento del foglio arrotolato. La griglia nervata 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 trattata termicamente e raffreddata per alleviare lo stress del materiale. Per prevenire ulteriormente i danni durante il trasporto, vengono realizzate delle culle per ogni piastra, che vengono poi caricate su dei container, circa quattro alla volta.
I container sono stati poi caricati sui prodotti semilavorati, circa quattro alla volta, e spediti a Chicago dalle squadre PSI per l'installazione insieme alle squadre MTH. Uno è il responsabile della logistica che coordina il trasporto, mentre l'altro è il supervisore dell'area tecnica. Lavora quotidianamente con lo staff MTH e contribuisce allo sviluppo di nuove tecnologie secondo necessità. "Ovviamente è stato una parte molto critica 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 saldare le lastre e procedere alla levigatura e lucidatura finale, per gentile concessione della consulenza tecnica di PSI. Il completamento della scultura implica un equilibrio tra arte e praticità, teoria e realtà, tempi richiesti e tempi programmati.
Lou Cerny, vicepresidente dell'ingegneria e project manager di MTH, ha affermato che ciò che lo interessa del progetto è la sua unicità. "Per quanto ne sappiamo, ci sono cose in corso in questo particolare progetto che non sono mai state fatte prima o che non sono mai state realmente prese in considerazione prima", ha affermato Cerny.
Ma lavorare a un progetto unico nel suo genere richiede flessibilità e ingegno in loco per affrontare sfide impreviste e rispondere alle domande che emergono man mano che i lavori procedono:
Come si adattano 128 pannelli in acciaio inossidabile delle dimensioni di un'auto a una sovrastruttura permanente, maneggiandoli con i guanti? Come si salda un fagiolo gigante a forma di arco senza doverci fare affidamento? Come penetrare una saldatura senza poterla saldare dall'interno? Come ottenere una finitura a specchio perfetta per le saldature in acciaio inossidabile in un ambiente di lavoro? Cosa succede se viene colpito da un fulmine?
Il primo segnale che si sarebbe trattato di un progetto eccezionalmente difficile, ha affermato Cerny, si è avuto quando sono iniziati i lavori di costruzione e 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 della sottostruttura era situato per metà sopra il ristorante e per metà sopra il parcheggio, ciascuna a un'altezza diversa.
"Quindi la sottostruttura è un po' a sbalzo e traballante", ha detto Cerny. "Dove abbiamo messo gran parte di questo acciaio, anche all'inizio della lavorazione delle piastre, abbiamo dovuto far entrare la gru in un buco di 1,5 metri."
Cerny ha affermato che hanno utilizzato un sistema di ancoraggio altamente sofisticato, comprendente un sistema di precarico meccanico, simile a quello utilizzato nell'estrazione del carbone, e alcuni ancoraggi chimici. Una volta fissata la sottostruttura della struttura in acciaio nel calcestruzzo, è necessario costruire una sovrastruttura a cui verrà fissato il guscio.
"Abbiamo iniziato a installare il sistema di capriate 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 capriate tubolari incrociate. La sottostruttura ad anello è costruita in sezioni e imbullonata in loco utilizzando GMAW e saldature a barre e rinforzi saldati.
"Quindi c'è una grande sovrastruttura che nessuno ha mai visto; serve esclusivamente per l'intelaiatura strutturale", ha detto Cerny.
Nonostante i grandi sforzi per progettare, realizzare, fabbricare e installare tutti i componenti richiesti per il progetto di Auckland, questa scultura è senza precedenti e intraprendere nuove strade comporta sempre sbavature e graffi. Allo stesso modo, combinare il concetto di produzione di un'azienda con quello di un'altra non è così semplice come passare il testimone. Inoltre, la distanza fisica tra i siti ha causato ritardi nelle consegne, il che ha reso logica una parte della produzione in loco.
"Mentre le procedure di assemblaggio e saldatura erano state pianificate in anticipo a Oakland, le reali condizioni del sito hanno richiesto a tutti un adattamento ingegnoso", ha affermato Silva. "E il personale sindacale è davvero fantastico".
Durante i primi mesi, la routine quotidiana di MTH consisteva nel determinare il tipo di lavoro da svolgere e il modo migliore per produrre alcuni componenti per il montaggio del telaio ausiliario, oltre a montanti, "ammortizzatori", bracci, pioli e perni. I pogo stick servivano a creare un sistema di rivestimento temporaneo, ha spiegato Er.
"È un processo continuo di progettazione e produzione al volo per far sì che le cose continuino a funzionare e arrivino rapidamente in cantiere. Dedichiamo molto tempo a selezionare ciò che abbiamo, riprogettando e riprogettando in alcuni casi, per poi produrre i componenti necessari.
"Letteralmente, martedì avremo 10 cose che dovremo consegnare in loco mercoledì", ha detto Hill. "Ci sono un sacco di straordinari e un sacco di lavoro in magazzino svolto nel cuore della notte".
"Circa il 75% dei componenti delle sospensioni delle schede viene fabbricato o modificato sul campo", ha detto Cerny. "Ci sono stati momenti in cui ci siamo letteralmente inventati una giornata di 24 ore. Stavo in negozio fino alle 2, alle 3 del mattino e tornavo a casa alle 5:30 per farmi una doccia e andare a prendere gli ingredienti, ancora bagnati".
Il sistema di sospensione temporaneo MTH per l'assemblaggio dell'alloggiamento è costituito da molle, puntoni e cavi. Tutti i giunti tra le piastre sono temporaneamente imbullonati tra loro. "Quindi l'intera struttura è collegata meccanicamente, sospesa dall'interno, con 304 capriate", ha affermato Cerny.
Si inizia con la cupola alla base della scultura omhalus, ovvero "l'ombelico". La cupola è stata sospesa alle capriate tramite un sistema di supporto temporaneo a molle a quattro punti, composto da ganci, cavi e molle. Cerny ha spiegato che le molle forniscono un "dare e avere" man mano che vengono aggiunte altre tavole. Le molle vengono quindi regolate in base al peso aggiunto da ciascuna piastra per contribuire a bilanciare l'intera scultura.
Ognuna delle 168 tavole ha il suo sistema di supporto a molle di sospensione a quattro punti, quindi è sostenuta individualmente quando è in posizione. "L'idea è di non enfatizzare eccessivamente nessuna delle giunzioni, perché queste sono assemblate per ottenere una distanza 0/0", ha affermato Cerny. "Se una tavola urta quella sottostante, può causare deformazioni e altri problemi".
A testimonianza dell'accuratezza del lavoro di PSI, l'assemblaggio è ottimo, con pochi spazi vuoti. "PSI ha fatto un lavoro fantastico nella realizzazione dei pannelli", afferma Cerny. "A loro va tutto il merito perché alla fine si incastrano perfettamente. L'allestimento è davvero perfetto, il che è fantastico per me. Stiamo parlando di millesimi di pollice. Queste piastre mettono insieme... C'è un bordo chiuso."
"Una volta terminato l'assemblaggio, in molti pensano che sia finito", ha detto Silva, non solo perché le giunzioni sono strette, ma anche perché le parti completamente assemblate, con le loro piastre lucidate a specchio, sono entrate in gioco per riflettere l'ambiente circostante. Tuttavia, le giunzioni di testa sono visibili, il mercurio liquido non ha giunzioni. Inoltre, la scultura doveva essere ancora completamente saldata per mantenere la sua integrità strutturale per le generazioni future, ha detto Silva.
Il completamento del Cloud Gate dovette essere sospeso durante l'inaugurazione ufficiale del parco nell'autunno del 2004, quindi omhalus fu un GTAW dal vivo, che andò avanti per alcuni mesi.
"Si possono vedere piccole macchie marroni, che sono giunzioni di saldatura TIG, attorno all'intera 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 perdere la precisione della forma a causa della deformazione da ritiro della saldatura", ha affermato Silva.
La saldatura al plasma garantisce la resistenza e la rigidità richieste con un rischio minimo per la scheda, ha affermato Cerny. Una miscela composta al 98% da argon e al 2% da elio è la soluzione migliore per ridurre le incrostazioni e migliorare la fusione.
I saldatori utilizzano tecniche di saldatura al plasma a foro di serratura utilizzando fonti di energia Thermal Arc® e gruppi speciali di trattori e torce sviluppati e utilizzati da PSI.