Замысел Аниша Капура для скульптуры Cloud Gate в Миллениум-парке в Чикаго состоит в том, чтобы она напоминала жидкую ртуть, плавно отражающую окружающий город. Достижение этой целостности — дело, в которое вложена огромная любовь.
«В Миллениум-парке я хотел включить в композицию панораму Чикаго… чтобы люди могли видеть плывущие облака и отражение этих очень высоких зданий. А поскольку работа выполнена в форме двери, участник, зритель, сможет войти в это очень глубокое помещение, которое в некотором смысле делает то же самое с отражением человека, что и сама работа с отражением окружающего города». — Всемирно известный британский художник Аниш Капур, скульптор «Cloud Gate».
Глядя на спокойную поверхность этой монументальной скульптуры из нержавеющей стали, трудно догадаться, сколько металла и мужества скрывается под ее поверхностью. Cloud Gate хранит истории более 100 специалистов по обработке металла: резчиков, сварщиков, обрезчиков, инженеров, техников, металлообработчиков, монтажников и менеджеров — за все пять лет работы.
Многие работают сверхурочно, трудятся в мастерских посреди ночи, разбивают лагерь на стройплощадке и работают при температуре 43 градуса Цельсия в полных защитных костюмах Tyvek® и полумасках. Некоторые работают против силы тяжести, вися на страховочных ремнях, держа инструменты и работая на скользких склонах. Все они делают все возможное (и даже больше), чтобы сделать невозможное возможным.
Задача по воплощению концепции парящих в воздухе эфирных облаков, предложенной скульптором Анишем Капуром, в 110-тонную, 66-футовую в длину и 33-футовую в высоту скульптуру из нержавеющей стали была поставлена ​​компаниями Performance Structures Inc. (PSI) из Окленда, Калифорния, и MTH из Вилла-Парка, Иллинойс. Компания MTH, отмечающая в этом году свое 120-летие, является одним из старейших подрядчиков по монтажу металлоконструкций и остеклению в районе Чикаго.
Требования к реализации проекта будут зависеть от художественного мастерства, изобретательности, технических навыков и производственного опыта обеих компаний. Оборудование для проекта изготавливается на заказ и даже специально для него создается.
Некоторые проблемы проекта связаны с его странной изогнутой формой – напоминающей точку или перевернутый пупок – а другие – с его огромными размерами. Скульптуры были созданы двумя разными компаниями в разных местах, расположенных за тысячи километров друг от друга, что создало проблемы с транспортировкой и методами работы. Многие процессы, которые должны выполняться на объекте, трудно осуществить в цехе, не говоря уже о строительстве. Главная трудность заключается просто в том, что подобная конструкция никогда раньше не создавалась. Таким образом, нет связи, нет плана, нет дорожной карты.
Итан Сильва из PSI обладает обширным опытом в строительстве корпусов, сначала на кораблях, а затем и в других художественных проектах, и имеет квалификацию для выполнения уникальных задач по строительству корпусов. Аниш Капур попросил выпускника физического и художественного факультетов изготовить небольшую модель.
«Я изготовил образец размером 2х3 метра, очень гладкий, изогнутый, отполированный кусок, и он сказал: „О, это сделали вы, вы единственный, кто это сделал“, потому что он два года искал кого-то, кто бы это сделал», — рассказал Сильва.
Первоначальный план предусматривал, что компания PSI изготовит и построит скульптуру целиком, а затем перевезет ее целиком на юг Тихого океана, через Панамский канал, на север вдоль Атлантического океана и по каналу Святого Лаврентия в порт на озере Мичиган, — заявил Эдвард Улир, генеральный директор Millennium Park Inc. Согласно заявлению, специально разработанная конвейерная система будет доставлять ее в Миллениум-парк. Однако временные ограничения и практические соображения вынудили изменить эти планы. Таким образом, изогнутые панели пришлось закрепить для транспортировки и доставить грузовиками в Чикаго, где MTH собрала несущую и надстройку, а также соединила панели с надстройкой.
Завершение и полировка сварных швов Cloud Gate для придания им бесшовного вида были одним из самых сложных аспектов монтажа и сборки на объекте. Этот 12-этапный процесс завершается нанесением осветляющей пудры, похожей на полироль для ювелирных изделий.
«В основном, мы работали над этим проектом около трех лет, изготавливая эти детали», — сказал Сильва. «Это тяжелая работа. Требуется много времени, чтобы понять, как это сделать, и проработать детали, чтобы довести все до совершенства. Мы используем компьютерные технологии и старую добрую металлообработку — это сочетание ковки и аэрокосмических технологий».
По его словам, изготовить что-то настолько большое и тяжелое с высокой точностью — задача непростая. Самые большие плиты имели в среднем 7 футов в ширину и 11 футов в длину и весили 1500 фунтов.
«Выполнение всей работы в САПР и создание самих рабочих чертежей — это само по себе большой проект», — говорит Сильва. «Мы используем компьютерные технологии для измерения пластин и точной оценки их формы и кривизны, чтобы они правильно соединялись друг с другом».
«Мы провели компьютерное моделирование, а затем разделили модель на части», — сказал Сильва. «Я использовал свой опыт в строительстве каркасов и у меня были некоторые идеи о том, как сегментировать формы таким образом, чтобы линии швов работали и мы могли получить результаты наилучшего качества».
Некоторые пластины имеют квадратную форму, другие — клиновидную. Чем ближе они к резкому переходу, тем больше у них клиновидная форма и тем больше радиус радиального перехода. В верхней части они более плоские и крупные.
По словам Сильвы, плазменная резка позволяет обрабатывать нержавеющую сталь 316L толщиной от 1/4 до 3/8 дюйма, которая сама по себе достаточно прочна. «Настоящая сложность заключается в том, чтобы придать огромным плитам достаточно точную кривизну. Это достигается за счет очень точной обработки и изготовления каркаса реберной системы для каждой плиты. Таким образом, мы можем точно определить форму каждой плиты».
Плиты прокатываются на 3D-валиках, разработанных и изготовленных компанией PSI специально для этой цели (см. рис. 1). «Это своего рода аналог британских валков. Мы прокатываем их по той же технологии, что и крылья», — сказал Сильва. Каждую панель сгибают, перемещая ее вперед и назад по валкам и регулируя давление на них до тех пор, пока размеры панелей не будут отличаться от желаемых не более чем на 0,01 дюйма. По его словам, требуемая высокая точность затрудняет плавное формование листов.
Затем сварщик приваривает порошковую проволоку к конструкции внутренней ребристой системы. «На мой взгляд, порошковая проволока — это действительно отличный способ создания конструкционных сварных швов из нержавеющей стали», — объясняет Сильва. «Это позволяет получить высококачественные сварные швы с упором на технологичность и превосходный внешний вид».
Все поверхности досок шлифуются вручную и обрабатываются на станке с точностью до тысячной доли дюйма для обеспечения плотной подгонки (см. рис. 2). Размеры проверяются с помощью точного измерительного оборудования и лазерного сканирования. Наконец, пластина полируется до зеркального блеска и покрывается защитной пленкой.
Примерно треть панелей, вместе с основанием и внутренней конструкцией, была собрана в ходе тестовой сборки перед отправкой панелей из Окленда (см. рисунки 3 и 4). Была спланирована процедура обшивки, и несколько небольших досок были сварены между собой. «Поэтому, когда мы собирали все в Чикаго, мы знали, что все подойдет», — сказал Сильва.
Температура, время и вибрация тележки могут привести к ослаблению рулонного листа. Ребристая решетка предназначена не только для повышения жесткости листа, но и для сохранения его формы во время транспортировки.
Поэтому, когда армирующая сетка находится внутри, пластина подвергается термообработке и охлаждению для снятия напряжения в материале. Для дальнейшего предотвращения повреждений при транспортировке для каждой тарелки изготавливаются специальные подставки, после чего тарелки загружаются в контейнеры, примерно по четыре штуки за раз.
Затем контейнеры загружали полуфабрикатами, примерно по четыре штуки за раз, и отправляли в Чикаго вместе с бригадами PSI для установки бригадами MTH. Один из них — логист, координирующий транспортировку, а другой — руководитель в техническом отделе. Он ежедневно работает с персоналом MTH и помогает разрабатывать новые технологии по мере необходимости. «Конечно, он был очень важной частью процесса», — сказал Сильва.
По словам президента MTH Лайла Хилла, первоначально перед компанией MTH Industries стояла задача закрепить эту эфемерную скульптуру на земле и установить надстройку, а затем приварить к ней листы металла с последующей шлифовкой и полировкой. Баланс между искусством и практичностью, теорией и реальностью, необходимым временем и запланированным временем.
Лу Черни, вице-президент MTH по проектированию и руководитель проекта, сказал, что его заинтересовала уникальность проекта. «Насколько нам известно, в рамках этого проекта происходят вещи, которые никогда раньше не делались и не рассматривались», — сказал Черни.
Однако работа над проектом, не имеющим аналогов, требует гибкости и находчивости на месте для решения непредвиденных проблем и ответа на вопросы, возникающие в процессе:
Как прикрепить 128 панелей из нержавеющей стали размером с автомобиль к несущей конструкции, работая в бережной обстановке? Как сварить гигантскую балку в форме лука, не полагаясь на нее? Как пробить сварной шов, не умея сваривать изнутри? Как добиться идеальной зеркальной поверхности сварных швов из нержавеющей стали в полевых условиях? Что произойдет, если в него ударит молния?
Черни сказал, что первым признаком того, что это будет исключительно сложный проект, стало начало строительства и установки оборудования весом 30 000 фунтов. Стальная конструкция, поддерживающая скульптуру.
Хотя высокоцинковая конструкционная сталь, предоставленная компанией PSI для сборки основания несущей конструкции, была относительно проста в изготовлении, платформа для несущей конструкции располагалась наполовину над рестораном, а наполовину над автостоянкой, причем каждая половина находилась на разной высоте.
«Поэтому основание имеет консольную конструкцию и шатается», — сказал Черни. «В тех местах, где мы разместили большую часть стали, в том числе в начале самой плиты, нам пришлось с усилием вдавливать кран в отверстие глубиной 1,5 метра».
Черни сказал, что они использовали очень сложную систему крепления, включающую механическую систему предварительного натяжения, аналогичную той, что используется в угольной промышленности, и некоторые химические анкеры. После того, как основание стальной конструкции будет закреплено в бетоне, необходимо построить надстройку, к которой будет крепиться оболочка.
«Мы начали монтаж ферменной системы, используя два больших изготовленных из нержавеющей стали марки 304 уплотнительных кольца — одно на северном конце конструкции, а другое на южном», — говорит Черни (см. рис. 3). Кольца скрепляются пересекающимися трубчатыми фермами. Подрамник кольцевого ядра разрезается и крепится болтами с использованием сварки GMAW, сварки арматурных стержней и сварных ребер жесткости.
«Таким образом, существует огромная надстройка, которую никто никогда не видел; она служит исключительно для создания несущего каркаса», — сказал Черни.
Несмотря на все усилия по проектированию, разработке, изготовлению и установке всех необходимых компонентов для проекта в Окленде, эта скульптура является беспрецедентной, и каждый новый этап сопровождается появлением заусенцев и царапин. Аналогично, согласование производственной концепции одной компании с другой — задача не из легких. Кроме того, физическое расстояние между объектами приводило к задержкам доставки, что делало логичным частичное производство на местном уровне.
«Хотя процедуры сборки и сварки были спланированы в Окленде заранее, фактические условия на объекте потребовали от всех проявить изобретательность», — сказал Сильва. «И сотрудники профсоюза действительно замечательные».
В течение первых нескольких месяцев ежедневная работа в MTH заключалась в определении объема работы на день и наилучшего способа изготовления некоторых компонентов подрамника, а также стоек, амортизаторов, рычагов, штифтов и других деталей. Эр сказал, что для создания временной системы обшивки потребовались прыгающие палки.
«Это непрерывный процесс проектирования и производства, осуществляемый в режиме реального времени, чтобы всё шло по плану и продукция быстро доставлялась на место. Мы тратим много времени на сортировку имеющихся деталей, в некоторых случаях перепроектируем и перепроектируем их, а затем изготавливаем необходимые компоненты».
«Буквально во вторник нам нужно будет доставить в магазин 10 товаров к среде», — сказал Хилл. «У нас много сверхурочной работы и работы в магазине, которую приходится выполнять посреди ночи».
«Примерно 75 процентов компонентов подвески бортов изготавливаются или модифицируются на месте», — сказал Черни. «Несколько раз мы буквально наверстывали упущенное за 24 часа. Я был в магазине до 2-3 часов ночи, а в 5:30 возвращался домой, чтобы принять душ и пойти за ингредиентами, еще мокрый».
Временная подвесная система MTN для сборки корпуса состоит из пружин, стоек и тросов. Все соединения между пластинами временно закреплены болтами. «Таким образом, вся конструкция механически соединена и подвешена изнутри на 304 фермах», — сказал Черни.
Они начинают с купола у основания скульптуры «омгала» — «пупка пупка». Купол был подвешен к фермам с помощью временной четырехточечной пружинной системы подвески, состоящей из подвесов, тросов и пружин. Черни сказал, что пружина обеспечивает «отскок» по мере добавления новых досок. Затем пружины регулируются в зависимости от веса, добавляемого каждой пластиной, чтобы сбалансировать всю скульптуру.
Каждая из 168 досок имеет собственную четырехточечную пружинную подвеску, поэтому она надежно фиксируется на месте. «Идея состоит в том, чтобы не переоценивать прочность соединений, потому что эти соединения выполнены таким образом, чтобы обеспечить разрыв 0/0», — сказал Черни. «Если доска ударится о доску под ней, это может привести к деформации и другим проблемам».
В подтверждение точности PSI, качество сборки очень хорошее, с минимальным люфтом. «PSI проделали фантастическую работу с панелями», — говорит Черни. «Я отдаю им должное, потому что в итоге он действительно идеально подходит. Сидит очень хорошо, и меня это устраивает. Речь идёт буквально о тысячных долях дюйма».
«Когда сборка завершена, многие думают, что работа закончена», — сказал Сильва, не только потому, что швы плотно прилегают, но и потому, что полностью собранные детали с их отполированными до зеркального блеска пластинами вступают в игру, отражая окружающую обстановку. Но стыковые швы видны, а у жидкой ртути швов нет. Кроме того, скульптуру пришлось полностью сварить, чтобы сохранить ее структурную целостность для будущих поколений, добавил Сильва.
Завершение строительства Cloud Gate пришлось отложить на время торжественного открытия парка осенью 2004 года, поэтому Омхалус превратился в живой GTAW, и это продолжалось несколько месяцев.
«По всей конструкции видны маленькие коричневые пятна — это следы TIG-пайки», — сказал Черни. «Мы начали восстанавливать палатки в январе».
«Следующей серьезной производственной задачей в рамках этого проекта стало сваривание шва без потери точности формы из-за усадки при сварке», — сказал Сильва.
По словам Черни, плазменная сварка обеспечивает необходимую прочность и жесткость при минимальном риске для листового металла. Смесь из 98% аргона и 2% гелия является наилучшей для снижения загрязнения и улучшения плавления.
Сварщики используют технологию плазменной сварки с образованием сквозного отверстия, применяя источники питания Thermal Arc® и специальные узлы для сварки, состоящие из тяги и горелки, разработанные и используемые компанией PSI.