Anish Kapoors visie voor het beeldhouwwerk Cloud Gate in het Millennium Park in Chicago is dat het op vloeibaar kwik lijkt en de omliggende stad naadloos weerspiegelt. Het realiseren van deze naadloze vormgeving is een werk van liefde.
"Wat ik in Millennium Park wilde doen, was iets maken dat paste bij de skyline van Chicago... zodat mensen de wolken erin zouden zien zweven en die hoge gebouwen weerspiegeld zouden zien in het werk. Door de vorm van de deur kan de deelnemer, het publiek, deze diepe ruimte betreden, op een manier die hetzelfde effect heeft op de weerspiegeling van een persoon als de buitenkant van het werk hetzelfde effect heeft op de weerspiegeling van de omringende stadselementen." – wereldberoemde Britse kunstenaar Anish Kapoor, beeldhouwer van Cloud Gate
Als je naar het kalme oppervlak van dit monumentale roestvrijstalen beeld kijkt, is het moeilijk te raden hoeveel metaal en moed er onder het oppervlak schuilgaat. Cloud Gate herbergt de verhalen van meer dan 100 metaalbewerkers, snijders, lassers, trimmers, ingenieurs, technici, ijzerbewerkers, installateurs en managers, allemaal gedurende vijf jaar.
Velen werkten overuren, deden midden in de nacht werk in de werkplaats, kampeerden op locatie en zwoegden bij temperaturen van 43 graden Celsius in volledige Tyvek®-pakken en halfgelaatsmaskers. Sommigen werkten in posities tegen de zwaartekracht in, hingen aan veiligheidsgordels met gereedschap in de hand en werkten op gladde hellingen. Alles werd net iets (en veel meer) gedaan om het onmogelijke mogelijk te maken.
Het project werd uitgevoerd door Performance Structures Inc. (PSI) uit Oakland, Californië, en MTH uit Villa Park, Illinois, om het concept van beeldhouwer Anish Kapoor van etherische zwevende wolken in een 110 ton wegende, 20 meter lange en 10 meter hoge roestvrijstalen sculptuur verder uit te werken. MTH bestaat 120 jaar en is daarmee een van de oudste architectonische ontwerpbureaus voor metaal- en glasconstructies in de omgeving van Chicago.
De vereisten voor het realiseren van het project zullen een beroep doen op de artistieke uitvoering, de vindingrijkheid, de mechanische vaardigheden en de productiekennis van beide bedrijven. Ze hebben de apparatuur voor het project op maat gemaakt en zelfs gebouwd.
Sommige uitdagingen van het project komen voort uit de vreemd gebogen vorm – een stip of een omgekeerde navel – en uit de enorme omvang. De sculpturen werden gebouwd door twee verschillende bedrijven op verschillende locaties, duizenden kilometers uit elkaar, wat problemen opleverde met transport en werkwijze. Veel processen die ter plaatse moeten worden uitgevoerd, zijn lastig uit te voeren in een werkplaats, laat staan ​​ter plaatse. Veel moeilijkheden ontstaan ​​juist doordat een dergelijke structuur nog nooit eerder is gemaakt. Dus geen referentie, geen blauwdruk, geen stappenplan.
Ethan Silva van PSI heeft veel ervaring in cascobouw, aanvankelijk met schepen en later met andere kunstprojecten. Hij is gekwalificeerd voor unieke taken op het gebied van cascobouw. ​​Anish Kapoor vroeg natuurkunde- en kunststudenten om een ​​klein model te maken.
"Dus ik maakte een monster van 2 x 3 meter, een heel glad, gebogen, gepolijst stuk, en hij zei: 'Oh, jij hebt het gedaan, jij bent de enige die het gedaan heeft', omdat hij twee jaar lang op zoek was geweest naar iemand die het kon doen," zei Silva.
Het oorspronkelijke plan was dat PSI het beeld volledig zou fabriceren en bouwen en het vervolgens in zijn geheel zou verschepen naar het zuiden van de Stille Oceaan, via het Panamakanaal, noordwaarts langs de Atlantische Oceaan en over de St. Lawrence Seaway naar een haven aan Lake Michigan, aldus Edward Uhlir, directeur van Millennium Park Inc. Volgens de verklaring zal een speciaal ontworpen transportsysteem het naar Millennium Park vervoeren. Tijdsbeperkingen en praktische overwegingen dwongen deze plannen te wijzigen. Daarom moesten de gebogen panelen voor transport worden verstevigd en per vrachtwagen naar Chicago worden vervoerd, waar MTH de onderbouw en bovenbouw zou monteren en de panelen aan de bovenbouw zou bevestigen.
Het afwerken en polijsten van de lasnaden van de Cloud Gate voor een naadloze look was een van de moeilijkste aspecten van de installatie en montage ter plaatse. Het 12-stappenproces wordt afgerond met een oplichtende rouge die vergelijkbaar is met juwelierspoetsmiddel.
"We hebben dus in principe zo'n drie jaar aan dat project gewerkt, aan het maken van deze onderdelen," zei Silva. "Het is een zware klus. Veel van die tijd wordt besteed aan het uitzoeken hoe het moet en het uitwerken van de details; je weet wel, gewoon het perfectioneren ervan. De manier waarop we computertechnologie en ouderwetse metaalbewerking gebruiken, is een combinatie van smeden en lucht- en ruimtevaarttechnologie."
Het is lastig om iets zo groot en zwaar nauwkeurig te maken, zei hij. De grootste platen waren gemiddeld 2,1 meter breed, 3,3 meter lang en wogen 680 kilo.
"Het uitvoeren van al het CAD-werk en het maken van de daadwerkelijke werktekeningen voor het werk is op zich al een groot project", aldus Silva. "We gebruiken computertechnologie om de platen te meten en hun vorm en kromming nauwkeurig te beoordelen, zodat ze goed op elkaar passen.
"We hebben computermodellen gemaakt en het daarna opgesplitst", aldus Silva. "Ik heb mijn ervaring met schelpconstructie gebruikt en ik had een aantal ideeën over hoe ik de vormen moest segmenteren om de naden te laten werken en zo de beste resultaten te krijgen."
Sommige platen zijn vierkant, andere taartvormig. Hoe dichter ze bij een steile overgang liggen, hoe taartvormiger ze zijn en hoe groter de radiale overgang. Bovenaan zijn ze vlakker en groter.
Plasmasnijden gebeurt met 316L roestvrij staal van 0,6 tot 1 cm dik, wat op zichzelf al sterk genoeg is, zegt Silva. "De echte uitdaging is om de enorme platen een voldoende precieze kromming te geven. Dit doen we door het ribbensysteem voor elke plaat zeer nauwkeurig te vormen en te fabriceren. Zo kunnen we de vorm van elke plaat nauwkeurig definiëren."
De platen worden gerold op 3D-rollen die PSI speciaal voor het rollen van deze platen heeft ontworpen en geproduceerd (zie afbeelding 1). "Het is een soort neefje van de Britse rollen. We rollen ze met een techniek die vergelijkbaar is met de manier waarop spatborden worden gemaakt," aldus Silva. Buig elk paneel door het heen en weer te bewegen op rollen, waarbij de druk op de rollen wordt aangepast totdat de panelen binnen 0,01 inch (2,54 cm) van de gewenste maat zijn. De hoge precisie die vereist is, maakt het moeilijk om platen soepel te vormen, zei hij.
De lasser naait vervolgens de gevulde flux aan de structuur van het binnenribsysteem. "Naar mijn mening is gevulde flux een geweldige manier om structurele lassen in roestvrij staal te maken", legt Silva uit. "Het levert hoogwaardige lassen op met een sterke focus op productie en het ziet er geweldig uit."
De volledige oppervlakken van de platen worden met de hand geslepen en machinaal gefreesd, zodat ze tot de gewenste duizendste van een inch nauwkeurig zijn en op elkaar passen (zie afbeelding 2). Controleer de afmetingen met precisiemeetapparatuur en laserscanapparatuur. Ten slotte wordt de plaat gepolijst tot een spiegelgladde afwerking en bedekt met een beschermfolie.
Ongeveer een derde van de panelen, samen met de basis en de interne structuur, werd in de proefopstelling geplaatst voordat de panelen vanuit Auckland werden verzonden (zie figuur 3 en 4). We planden de gevelbekledingsprocedure en lasten een paar kleine planken naadsgewijs om ze aan elkaar te verbinden. "Dus toen we het in Chicago in elkaar zetten, wisten we dat het zou passen", aldus Silva.
Temperatuur, tijd en trillingen van de vrachtwagen kunnen ervoor zorgen dat de gewalste plaat loslaat. Het geribbelde rooster is niet alleen ontworpen om de stijfheid van de plaat te vergroten, maar ook om de vorm van de plaat tijdens het transport te behouden.
Daarom wordt de plaat, met het verstevigingsnet aan de binnenkant, warmtebehandeld en afgekoeld om de materiaalspanning te verlichten. Om verdere schade tijdens het transport te voorkomen, worden voor elke plaat wiegen gemaakt, die vervolgens op containers worden geladen, ongeveer vier tegelijk.
De containers werden vervolgens geladen met halffabricaten, ongeveer vier tegelijk, en naar Chicago gestuurd door PSI-ploegen voor installatie door MTH-ploegen. Een van hen is de logistiek medewerker die het transport coördineert, en de ander is de supervisor op technisch gebied. Hij werkt dagelijks samen met MTH-personeel en helpt waar nodig bij de ontwikkeling van nieuwe technologieën. "Hij speelde natuurlijk een cruciale rol in het proces", aldus Silva.
Lyle Hill, directeur van MTH, zei dat MTH Industries aanvankelijk belast was met het vastzetten van het etherische beeld aan de grond en het installeren van de bovenbouw, het vervolgens lassen van de platen en het schuren en polijsten, met dank aan de technische begeleiding van PSI. De voltooiing van het beeld betekent een balans tussen kunst en praktijk; theorie en realiteit; benodigde tijd en geplande tijd.
Lou Cerny, vice-president engineering en projectmanager van MTH, zei dat wat hem interesseert aan het project de uniciteit ervan is. "Voor zover wij weten, gebeuren er dingen bij dit specifieke project die nog nooit eerder zijn gedaan of waar nooit eerder echt over is nagedacht", aldus Cerny.
Maar werken aan een opdracht die uniek is in zijn soort vereist flexibele vindingrijkheid op locatie om onvoorziene uitdagingen het hoofd te bieden en vragen te beantwoorden die tijdens de voortgang van het werk ontstaan:
Hoe monteer je 128 roestvrijstalen panelen ter grootte van een auto op een permanente bovenbouw, terwijl je ze met fluwelen handschoenen vastpakt? Hoe last je een gigantische, boogvormige boon zonder erop te vertrouwen? Hoe penetreer je een las zonder van binnenuit te kunnen lassen? Hoe bereik je een perfecte spiegelgladde afwerking voor roestvrijstalen lassen in een praktijkomgeving? Wat gebeurt er als de bliksem inslaat?
Het eerste teken dat dit een uitzonderlijk moeilijk project zou worden, aldus Cerny, was toen de bouw en installatie van de 13.600 kilo wegende apparatuur begon: de stalen constructie die het beeldhouwwerk ondersteunt.
Hoewel het zinkrijke constructiestaal dat PSI leverde om de fundering van de onderbouw te monteren, relatief eenvoudig te produceren was, bevond de bouwlocatie voor de onderbouw zich half boven het restaurant en half boven de parkeerplaats, beide op een andere hoogte.
"De onderbouw is dus een beetje uitkragend en gammel", aldus Cerny. "Waar we veel van dit staal hebben geplaatst, ook aan het begin van het plaatwerk zelf, moesten we de kraan zelfs een gat van 1,5 meter in laten rijden."
Cerny zei dat ze gebruik maakten van een zeer geavanceerd verankeringssysteem, met onder meer een mechanisch voorspansysteem, vergelijkbaar met het materiaal dat wordt gebruikt in de kolenwinning, en een aantal chemische ankers. Zodra de onderbouw van de stalen constructie in het beton is vastgezet, is het noodzakelijk om een ​​bovenbouw te bouwen waaraan de schaal wordt bevestigd.
"We begonnen met de installatie van het spantensysteem met behulp van twee grote, gefabriceerde O-ringen van roestvrij staal 304 – één aan de noordkant van de constructie en één aan de zuidkant", zegt Cerny (zie afbeelding 3). De ringen worden bij elkaar gehouden door kruisende buisspanten. Het ringkern-subframe is in secties geconstrueerd en ter plaatse vastgeschroefd met behulp van GMAW en staaflassen en gelaste verstevigingen.
"Er is dus een grote bovenbouw die nog nooit iemand heeft gezien; die is uitsluitend bedoeld voor de structurele constructie", aldus Cerny.
Ondanks de grootste inspanningen om alle benodigde onderdelen voor het project in Auckland te ontwerpen, te fabriceren en te installeren, is dit beeldhouwwerk ongekend en gaat het betreden van nieuwe paden altijd gepaard met oneffenheden en krassen. Bovendien is het combineren van het productieconcept van het ene bedrijf met dat van het andere niet zo eenvoudig als het doorgeven van het stokje. Bovendien zorgde de fysieke afstand tussen de locaties voor vertragingen in de levering, waardoor het logisch was om het in sommige gevallen op locatie te produceren.
"Hoewel de assemblage- en lasprocedures in Oakland van tevoren waren gepland, vereisten de werkelijke omstandigheden ter plaatse een grote mate van aanpassingsvermogen van iedereen", aldus Silva. "En het vakbondspersoneel is echt geweldig."
De eerste paar maanden bestond de dagelijkse routine van MTH uit het bepalen van de dagelijkse werkzaamheden en de beste manier om een ​​aantal onderdelen voor de montage van het subframe te produceren, evenals enkele steunen, schokdempers, draagarmen, pennen en pennen. De pogo-stokken die nodig waren voor een tijdelijk gevelbekledingssysteem, zei Er.
"Het is een continu proces van ontwerpen en produceren om alles in beweging te houden en snel op de bouwplaats te krijgen. We besteden veel tijd aan het uitzoeken wat we hebben, in sommige gevallen opnieuw ontwerpen en opnieuw ontwerpen, en vervolgens produceren we de benodigde onderdelen.
"We hebben letterlijk tien dingen op dinsdag die we woensdag op locatie moeten afleveren", aldus Hill. "Er wordt veel overgewerkt en er wordt midden in de nacht in de winkel gewerkt."
"Ongeveer 75 procent van de componenten van de boardophanging wordt ter plekke gefabriceerd of aangepast", aldus Cerny. "Een paar keer hebben we letterlijk een dag van 24 uur in elkaar gezet. Ik was tot twee, drie uur 's nachts in de winkel, ging dan naar huis om te douchen, haalde om half zes 's ochtends mijn spullen op en werd nog steeds nat."
Het tijdelijke ophangsysteem MTH voor de montage van de behuizing bestaat uit veren, stutten en kabels. Alle verbindingen tussen de platen worden tijdelijk aan elkaar geschroefd. "De hele structuur is dus mechanisch verbonden, van binnenuit opgehangen, met 304 spanten", aldus Cerny.
Ze beginnen met de koepel aan de voet van het omhalussculptuur – "de navel". De koepel werd aan de spanten opgehangen met behulp van een tijdelijk vierpunts veersysteem, bestaande uit hangers, kabels en veren. Cerny zei dat de veer een "geven en nemen"-effect heeft naarmate er meer planken worden toegevoegd. De veren worden vervolgens opnieuw afgesteld op basis van het gewicht dat door elke plaat wordt toegevoegd om het hele beeldhouwwerk in balans te houden.
Elk van de 168 planken heeft een eigen vierpunts veersysteem, zodat ze individueel worden ondersteund wanneer ze op hun plaats staan. "Het idee is om de verbindingen niet te veel te benadrukken, omdat die verbindingen zo zijn geplaatst dat er een 0/0 speling ontstaat", aldus Cerny. "Als een plank de plank eronder raakt, kan dat kromtrekken en andere problemen veroorzaken."
Als bewijs voor de nauwkeurigheid van PSI's werk is de montage zeer goed, met weinig speling. "PSI heeft fantastisch werk geleverd met het maken van de panelen", zegt Cerny. "Ik geef ze alle lof, want uiteindelijk paste het echt. De afwerking is echt prachtig, wat ik geweldig vind. We praten letterlijk over duizendsten van een inch. De plaat is op elkaar geplaatst. Er zit een gesloten rand."
"Als ze klaar zijn met de montage, denken veel mensen dat het klaar is", aldus Silva. Niet alleen omdat de naden strak zitten, maar ook omdat de volledig gemonteerde onderdelen en de gepolijste, spiegelende platen de omgeving weerspiegelen. Maar de stootnaden zijn zichtbaar, vloeibaar kwik heeft geen naden. Bovendien moest het beeld nog volledig worden naadgelast om de structurele integriteit ervan voor toekomstige generaties te behouden, aldus Silva.
De voltooiing van Cloud Gate moest worden uitgesteld tijdens de officiële opening van het park in het najaar van 2004, dus omhalus was een live GTAW-project, dat een paar maanden duurde.
"Je ziet kleine bruine vlekjes, dat zijn TIG-soldeerpunten over de hele constructie", zei Cerny. "We zijn in januari begonnen met het herbouwen van de tenten."
"De volgende grote uitdaging bij de productie van dit project was het lassen van de naad zonder de vormnauwkeurigheid te verliezen als gevolg van krimpvervorming door het lassen", aldus Silva.
Volgens Cerny biedt plasmalassen de benodigde sterkte en stijfheid met minimale risico's voor de plaat. Een mengsel van 98% argon en 2% helium werkt het beste om vervuiling te verminderen en de versmelting te verbeteren.
Lassers maken gebruik van keyhole plasma-lastechnieken met behulp van Thermal Arc®-stroombronnen en speciale tractor- en toortsassemblages die door PSI zijn ontwikkeld en gebruikt.