Wizja Anisha Kapoora dla rzeźby Cloud Gate, która ma stanąć w Millennium Park w Chicago, zakłada, że ​​będzie ona przypominać płynną rtęć i bezproblemowo odbijać otaczające ją miasto. Osiągnięcie tej spójności to efekt pracy z pasją.
„W Millennium Park chciałem stworzyć coś, co pasowałoby do panoramy Chicago… aby ludzie widzieli unoszące się w nim chmury i odbijające się w nim te wysokie budynki. Dzięki formie w drzwiach, uczestnik, widz, będzie mógł wejść do tego głębokiego pomieszczenia, w taki sam sposób, w jaki zewnętrzna część dzieła odbija otaczające miasto”. – światowej sławy brytyjski artysta Anish Kapoor, rzeźbiarz Cloud Gate
Patrząc na spokojną powierzchnię tej monumentalnej rzeźby ze stali nierdzewnej, trudno zgadnąć, ile metalu i odwagi kryje się pod jej powierzchnią. Cloud Gate skrywa historie ponad 100 pracowników branży metalowej, przecinaczy, spawaczy, trymerów, inżynierów, techników, monterów, instalatorów i menedżerów — wszystkie na przestrzeni pięciu lat.
Wielu z nich pracowało po godzinach, wykonując prace warsztatowe w środku nocy, rozbijając namioty na terenie budowy i pracując w 43-stopniowym upale w kompletnych kombinezonach Tyvek® i półmaskach oddechowych. Niektórzy pracowali w pozycjach przeciwstawiających się grawitacji, zwisając na pasach bezpieczeństwa, trzymając narzędzia i pracując na śliskich zboczach. Robi się wszystko, co możliwe (i jeszcze więcej), aby to, co niemożliwe, stało się możliwe.
Zadaniem firmy producenckiej Performance Structures Inc. (PSI) z Oakland w Kalifornii oraz MTH z Villa Park w Illinois było przekształcenie koncepcji rzeźbiarza Anisha Kapoora, przedstawiającej eteryczne, unoszące się chmury, w rzeźbę ze stali nierdzewnej o wadze 110 ton, długości 66 stóp i wysokości 33 stóp. W 120. rocznicę swojego istnienia MTH jest jednym z najstarszych wykonawców projektów architektonicznych z metalu i szkła w regionie Chicago.
Realizacja projektu będzie wymagała artystycznego wykonania, pomysłowości, umiejętności mechanicznych i wiedzy produkcyjnej obu firm. Firmy te dostosowały, a nawet zbudowały sprzęt na potrzeby projektu.
Niektóre z wyzwań związanych z projektem wynikają z jego dziwnie zakrzywionego kształtu – kropki lub odwróconego pępka – a inne z jego samych rozmiarów. Rzeźby zostały zbudowane przez dwie różne firmy w różnych lokalizacjach, oddalonych od siebie o tysiące mil, co stwarza problemy z transportem i stylem pracy. Wiele procesów, które muszą być wykonywane w terenie, jest trudnych do wykonania w warsztacie, a co dopiero w terenie. Wiele trudności pojawia się po prostu dlatego, że taka struktura nigdy wcześniej nie powstała. Zatem nie ma żadnego odniesienia, żadnego planu, żadnej mapy drogowej.
Ethan Silva z PSI ma duże doświadczenie w budowie muszli, początkowo na statkach, a później w innych projektach artystycznych, i zakwalifikował się do nietypowych zadań związanych z budową muszli. Anish Kapoor poprosił absolwentów fizyki i sztuki o przygotowanie małego modelu.
„Zrobiłem więc próbkę o wymiarach 2 x 3 metry, naprawdę gładki, zakrzywiony, wypolerowany kawałek, a on powiedział: »O, udało ci się, jesteś jedynym, który to zrobił«, bo szukał kogoś, kto to zrobi przez dwa lata” – powiedział Silva.
Pierwotny plan zakładał, że PSI w pełni wyprodukuje i zbuduje rzeźbę, a następnie przetransportuje ją na południe od Oceanu Spokojnego, przez Kanał Panamski, na północ wzdłuż Oceanu Atlantyckiego i Drogą Wodną Świętego Wawrzyńca do portu nad jeziorem Michigan, jak powiedział Edward Uhlir, dyrektor wykonawczy Millennium Park Inc. Zgodnie z oświadczeniem, specjalnie zaprojektowany system przenośników przetransportuje ją do Millennium Park. Ograniczenia czasowe i praktyczne względy wymusiły zmianę tych planów. Dlatego zakrzywione panele musiały zostać usztywnione do transportu i przetransportowane ciężarówkami do Chicago, gdzie MTH miało zmontować podbudowę i nadbudowę oraz połączyć panele z nadbudową.
Wykończenie i polerowanie spoin Cloud Gate w celu uzyskania jednolitego wyglądu było jednym z najtrudniejszych aspektów instalacji i montażu w terenie. 12-etapowy proces kończy się rozświetlającym różem przypominającym politurę jubilerską.
„Pracowaliśmy nad tym projektem przez około trzy lata, tworząc te części” – powiedział Silva. „To ciężka praca. Dużo czasu poświęcamy na wymyślanie, jak to zrobić i dopracowywanie szczegółów; po prostu dopracowywanie. Wykorzystujemy technologię komputerową i dobrą, staromodną obróbkę metali, łącząc kucie z technologią lotniczą”.
Trudno jest precyzyjnie wykonać coś tak dużego i ciężkiego – dodał. Największe płyty miały średnio 7 stóp szerokości i 11 stóp długości, a ważyły ​​1500 funtów.
„Wykonanie całej pracy w systemie CAD i stworzenie faktycznych rysunków warsztatowych to tak naprawdę duży projekt sam w sobie” — mówi Silva. „Używamy technologii komputerowej do pomiaru płyt i dokładnej oceny ich kształtu i krzywizny, aby prawidłowo do siebie pasowały.
„Wykonaliśmy modelowanie komputerowe, a następnie podzieliliśmy je” – powiedział Silva. „Wykorzystałem swoje doświadczenie w budowie konstrukcji skorupowych i miałem kilka pomysłów na segmentowanie kształtów, aby linie szwów działały, dzięki czemu mogliśmy uzyskać rezultaty najwyższej jakości”.
Niektóre płyty są kwadratowe, inne mają kształt wycinka koła. Im bliżej stromego przejścia znajdują się płyty, tym bardziej przypominają kształtem wycinek koła i tym większe jest przejście promieniowe. Na górze są bardziej płaskie i większe.
Plazma tnie stal nierdzewną 316L o grubości od 1/4 do 3/8 cala, która sama w sobie jest wystarczająco wytrzymała, mówi Silva. „Prawdziwym wyzwaniem jest uzyskanie odpowiednio precyzyjnej krzywizny ogromnych płyt. Osiąga się to poprzez precyzyjne formowanie i wytwarzanie ramy systemu żeber dla każdej płyty. W ten sposób możemy precyzyjnie określić kształt każdej płyty”.
Deski są zwijane na rolkach 3D, które firma PSI zaprojektowała i wyprodukowała specjalnie do tego celu (patrz rysunek 1). „To swego rodzaju kuzyn brytyjskich rolek. Zwijamy je techniką podobną do tej, którą stosuje się przy produkcji błotników” – powiedział Silva. Każdy panel jest zginany, przesuwając go tam i z powrotem na rolkach, regulując nacisk na rolki, aż panele będą miały rozmiar zbliżony do pożądanego z dokładnością do 0,01 cala. Wymagana wysoka precyzja utrudnia płynne formowanie arkuszy – dodał.
Następnie spawacz łączy rdzeń topnikowy ze strukturą wewnętrznego systemu żeber. „Moim zdaniem spawanie rdzeniem topnikowym to naprawdę świetny sposób na tworzenie spoin konstrukcyjnych w stali nierdzewnej” — wyjaśnia Silva. „Pozwala uzyskać wysokiej jakości spoiny z silnym naciskiem na produkcję i świetnie wyglądające”.
Cała powierzchnia płyt jest szlifowana ręcznie i frezowana maszynowo w celu przycięcia jej do pożądanej dokładności tysięcznej cala, tak aby wszystkie do siebie pasowały (patrz rysunek 2). Wymiary sprawdza się za pomocą precyzyjnych urządzeń pomiarowych i skanera laserowego. Na koniec płytę poleruje się na lustrzany połysk i pokrywa folią ochronną.
Około jednej trzeciej paneli, wraz z podstawą i wewnętrzną konstrukcją, złożono w ramach montażu próbnego przed wysyłką paneli z Auckland (patrz rysunki 3 i 4). Zaplanowano procedurę montażu elewacji i wykonano kilka spawów na małych deskach, aby je połączyć. „Kiedy więc złożyliśmy to w Chicago, wiedzieliśmy, że będzie pasować” — powiedział Silva.
Temperatura, czas i wibracje ciężarówki mogą spowodować poluzowanie się zwiniętej blachy. Żebrowana kratka ma na celu nie tylko zwiększenie sztywności płyty, ale także zachowanie jej kształtu podczas transportu.
W związku z tym, płyta jest poddawana obróbce cieplnej i chłodzona, co pozwala na zmniejszenie naprężeń materiału poprzez umieszczenie siatki wzmacniającej wewnątrz. Aby zapobiec dalszym uszkodzeniom podczas transportu, dla każdej płyty wykonuje się kołyski, a następnie płyty ładuje się do kontenerów, po około cztery na raz.
Następnie kontenery załadowano do półproduktów, około czterech na raz, i wysłano do Chicago z ekipami PSI w celu montażu przez ekipy MTH. Jedna z nich to osoba odpowiedzialna za logistykę, która koordynuje transport, a druga to kierownik w dziale technicznym. Na co dzień współpracuje z personelem MTH i pomaga w opracowywaniu nowych technologii w razie potrzeby. „Oczywiście odegrał on bardzo ważną rolę w tym procesie” – powiedział Silva.
Lyle Hill, prezes MTH, powiedział, że początkowo zadaniem MTH Industries było przymocowanie eterycznej rzeźby do podłoża i zainstalowanie nadbudowy, a następnie przyspawanie do niej blach oraz ostateczne szlifowanie i polerowanie, dzięki wsparciu technicznemu PSI. Ukończenie rzeźby oznacza równowagę między sztuką a praktycznością; teorią a rzeczywistością; wymaganym czasem a zaplanowanym czasem.
Lou Cerny, wiceprezes ds. inżynierii i kierownik projektu w MTH, powiedział, że to, co go interesuje w tym projekcie, to jego wyjątkowość. „O ile nam wiadomo, w ramach tego konkretnego projektu dzieją się rzeczy, których nigdy wcześniej nie robiono lub nigdy wcześniej nie brano pod uwagę” – powiedział Cerny.
Jednak praca nad projektem, który jest pionierski, wymaga elastycznej pomysłowości na miejscu, aby stawić czoła nieprzewidzianym wyzwaniom i odpowiedzieć na pytania, które pojawiają się w miarę postępu prac:
Jak zamontować 128 paneli ze stali nierdzewnej wielkości samochodu osobowego na stałej konstrukcji, jednocześnie obchodząc się z nimi jak z jajkiem? Jak zespawać gigantyczną fasolę w kształcie łuku, nie polegając na niej? Jak przebić spoinę, nie mogąc spawać od wewnątrz? Jak uzyskać idealne lustrzane wykończenie spoin ze stali nierdzewnej w warunkach polowych? Co się stanie, jeśli uderzy w nią piorun?
Jak powiedział Cerny, pierwszym sygnałem, że będzie to wyjątkowo trudny projekt, było rozpoczęcie prac konstrukcyjnych i montażowych na ważącym 30 000 funtów sprzęcie. Stalowa konstrukcja podtrzymuje rzeźbę.
Chociaż bogata w cynk stal konstrukcyjna dostarczona przez PSI do montażu podstawy konstrukcji nośnej była stosunkowo prosta w produkcji, miejsce jej montażu znajdowało się w połowie nad restauracją, a w połowie nad parkingiem, każdy na innej wysokości.
„Dlatego konstrukcja nośna jest w pewnym sensie wspornikowa i chwiejna” – powiedział Cerny. „Tam, gdzie umieściliśmy dużo tej stali, także na początku prac nad blachą, musieliśmy wjechać dźwigiem w otwór o głębokości 5 stóp”.
Cerny powiedział, że zastosowali bardzo zaawansowany system kotwienia, obejmujący mechaniczny system naprężania wstępnego, podobny do tego stosowanego w górnictwie węglowym, a także kilka kotew chemicznych. Po przymocowaniu dolnej części konstrukcji stalowej do betonu konieczne jest zbudowanie konstrukcji nadziemnej, do której zostanie przymocowany kadłub.
„Rozpoczęliśmy montaż systemu kratownicowego, używając dwóch dużych, wykonanych ze stali nierdzewnej 304 pierścieni uszczelniających typu O — jednego na północnym końcu konstrukcji, a drugiego na południowym” — mówi Cerny (patrz rysunek 3). Pierścienie są połączone ze sobą za pomocą krzyżujących się kratownic rurowych. Podkonstrukcja z rdzeniem pierścieniowym jest zbudowana z sekcji i przykręcona na miejscu za pomocą spawania metodą GMAW, spawania prętów i spawania usztywnień.
„Mamy więc tu do czynienia z wielką nadbudówką, której nikt nigdy nie widział; służy ona wyłącznie celom konstrukcyjnym” – powiedział Cerny.
Pomimo wszelkich starań, aby zaprojektować, wyprodukować, wykonać i zainstalować wszystkie niezbędne elementy dla projektu w Auckland, rzeźba ta jest bezprecedensowa, a wytyczanie nowych ścieżek zawsze wiąże się z zadziorami i zarysowaniami. Podobnie, połączenie koncepcji produkcyjnej jednej firmy z koncepcją innej nie jest tak proste, jak przekazanie pałeczki. Ponadto fizyczna odległość między miejscami produkcji powodowała opóźnienia w dostawach, co sprawiło, że logicznym rozwiązaniem była produkcja na miejscu.
„Chociaż procedury montażu i spawania w Oakland zostały zaplanowane z wyprzedzeniem, rzeczywiste warunki na placu budowy wymagały od wszystkich dużej pomysłowości i adaptacji” – powiedział Silva. „A pracownicy związkowi są naprawdę wspaniali”.
Przez pierwsze kilka miesięcy codzienna rutyna MTH polegała na określaniu zakresu prac i najlepszego sposobu produkcji niektórych elementów do montażu ramy pomocniczej, a także niektórych rozpór, amortyzatorów, ramion, kołków i sworzni. Drążki pogo potrzebne do stworzenia tymczasowego systemu poszycia, powiedział Er.
„To ciągły proces projektowania i produkcji na bieżąco, aby wszystko szło do przodu i szybko dotarło na miejsce. Poświęcamy dużo czasu na sortowanie tego, co mamy, a w niektórych przypadkach na przeprojektowywanie i ponowne projektowanie, a następnie na produkcję potrzebnych części.
„Dosłownie, we wtorek będziemy mieli 10 rzeczy, które musimy dostarczyć na miejsce w środę” – powiedział Hill. „Jest mnóstwo nadgodzin i dużo pracy w sklepie wykonywanej w środku nocy”.
„Około 75 procent elementów zawieszenia deski jest wytwarzanych lub modyfikowanych w terenie” – powiedział Cerny. „Kilka razy dosłownie wymyślaliśmy 24-godzinny dzień. Byłem w sklepie do 2, 3 nad ranem, a potem wracałem do domu, żeby wziąć prysznic, odebrać sprzęt o 5:30 i nadal się moczyć”.
Tymczasowy system zawieszenia MTH służący do montażu obudowy składa się ze sprężyn, rozpór i linek. Wszystkie połączenia między płytami są tymczasowo przykręcone. „Cała konstrukcja jest więc mechanicznie połączona, zawieszona od wewnątrz, za pomocą 304 kratownic” – powiedział Cerny.
Zaczynają od kopuły u podstawy rzeźby omhalus – „pępka pępka”. Kopuła została zawieszona na kratownicach za pomocą tymczasowego, czteropunktowego systemu podtrzymującego sprężyny, składającego się z wieszaków, kabli i sprężyn. Cerny powiedział, że sprężyna zapewnia „wzajemne podtrzymywanie” w miarę dodawania kolejnych desek. Sprężyny są następnie regulowane na podstawie ciężaru dodawanego przez każdą płytę, aby pomóc zrównoważyć całą rzeźbę.
Każda z 168 desek ma swój własny, czteropunktowy system podparcia sprężynami zawieszenia, dzięki czemu jest indywidualnie podparta, gdy jest na swoim miejscu. „Chodzi o to, aby nie przywiązywać zbyt dużej wagi do żadnego z połączeń, ponieważ są one ze sobą połączone tak, aby uzyskać szczelinę 0/0” — powiedział Cerny. „Jeśli deska uderzy w deskę poniżej, może to spowodować wyboczenie i inne problemy”.
Dowodem precyzji pracy PSI jest bardzo dobry montaż z niewielkimi szczelinami. „PSI wykonało fantastyczną robotę, tworząc panele” – mówi Cerny. „Oddaję im całą chwałę, ponieważ ostatecznie idealnie do siebie pasują. Montaż jest naprawdę udany, co bardzo mi odpowiada. Mówimy dosłownie o tysięcznych cala. Płyta jest umieszczona na zamkniętej krawędzi”.
„Kiedy kończą montaż, wiele osób myśli, że to już koniec” – powiedział Silva. Nie chodzi tylko o szczelne połączenia, ale także o to, że w pełni zmontowane części i wypolerowane na wysoki połysk płyty odbijają otoczenie. Jednak szwy są widoczne, ponieważ w płynnej rtęci ich nie ma. Ponadto rzeźba musiała zostać w całości zespawana, aby zachować integralność strukturalną dla przyszłych pokoleń – dodał Silva.
Zakończenie budowy Cloud Gate musiało zostać wstrzymane na czas wielkiego otwarcia parku jesienią 2004 r., więc Omhalus zamienił się w turniej GTAW, który trwał kilka miesięcy.
„Widać małe brązowe plamki, które są spoinami lutowanymi metodą TIG wokół całej konstrukcji” – powiedział Cerny. „Zaczęliśmy odbudowę namiotów w styczniu”.
„Kolejnym poważnym wyzwaniem produkcyjnym w tym projekcie było wykonanie spoiny bez utraty dokładności kształtu z powodu odkształceń spowodowanych skurczem spawalniczym” – powiedział Silva.
Spawanie plazmowe zapewnia wymaganą wytrzymałość i sztywność przy minimalnym ryzyku uszkodzenia arkusza, powiedział Cerny. Mieszanka 98% argonu i 2% helu najlepiej sprawdza się w ograniczaniu zanieczyszczeń i poprawianiu łączenia.
Spawacze stosują technikę spawania plazmowego z otworem na klucz, wykorzystując źródła prądu Thermal Arc® oraz specjalne zespoły traktora i palnika opracowane i stosowane przez PSI.