Видение Аниша Капура для скульптуры Cloud Gate в чикагском Millennium Park заключается в том, что она напоминает жидкую ртуть, плавно отражающую окружающий город. Достижение этой целостности — это труд любви.
«То, что я хотел сделать с Millennium Park, — это включить в него горизонт Чикаго... чтобы люди могли видеть плывущие в нем облака и эти очень высокие здания, отраженные в работе. , участник, зритель сможет войти в эту очень глубокую комнату, которая в некотором смысле воздействует на свое собственное отражение так же, как внешний вид работы воздействует на отражение 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 скрывает истории более 100 металлообработчиков, резчиков, сварщиков, обрезчиков, инженеров, техников, монтажников, слесарей и менеджеров — более 5 лет в разработке.
Многие работали долгие часы, работали в мастерских по ночам, ставили палатки на стройплощадке и трудились при температуре 110 градусов в полных костюмах Tyvek® и полумасках. Некоторые работают против силы тяжести, подвешиваясь на страховочных ремнях, держа инструменты и работая на скользких склонах. Все идет немного (и намного дальше), чтобы сделать невозможное возможным.
Задумка скульптора Аниша Капура о воздушном парящем облаке, воплощенная в скульптуре из нержавеющей стали весом 110 тонн, длиной 66 футов и высотой 33 фута, была поставлена ​​производственной фирмой Performance Structures Inc. (PSI), Окленд, Калифорния, и MTH, Вилла. Парк, Иллинойс. В свой 120-летний юбилей MTH является одним из старейших подрядчиков по производству стальных и стеклянных конструкций в районе Чикаго.
Требования к реализации проекта будут зависеть от художественного исполнения, изобретательности, механических навыков и производственных ноу-хау обеих компаний. Они изготавливают на заказ и даже строят оборудование для проекта.
Некоторые из проблем проекта проистекают из его странно изогнутой формы — точки или перевернутого пупка — а некоторые из его огромных размеров. Скульптуры были построены двумя разными компаниями в разных местах, за тысячи миль друг от друга, что создало проблемы с транспортировкой и стилями работы. Многие процессы, которые должны выполняться в полевых условиях, трудно выполнить в цехе, не говоря уже о полевых условиях. Большая трудность возникает просто потому, что такая структура никогда не создавалась раньше. Итак, нет связи, нет плана, нет дорожной карты.
Этан Сильва из PSI имеет большой опыт в строительстве корпусов, сначала на кораблях, а затем в других художественных проектах, и имеет квалификацию для выполнения уникальных задач по строительству корпусов. Аниш Капур попросил выпускников факультетов физики и искусства предоставить небольшую модель.
«Итак, я сделал образец размером 2 на 3 метра, действительно гладкий изогнутый полированный кусок, и он сказал: «О, ты сделал это, ты единственный, кто это сделал», потому что он искал два года. Найдите того, кто это сделает», — сказал Сильва.
Первоначальный план состоял в том, чтобы PSI изготовила и построила скульптуру целиком, а затем отправила всю часть на юг от Тихого океана через Панамский канал и на север вдоль Атлантического океана и морского пути Святого Лаврентия в порт на озере Мичиган. Эдвард Улир, генеральный директор Millennium Park Inc. Согласно заявлению, специально разработанная конвейерная система доставит его в Millennium Park. Ограничения по времени и практичность заставили изменить эти планы. Таким образом, изогнутые панели пришлось закрепить для транспортировки и отправить на грузовиках в Чикаго, где MTH собрала основание и надстройку и соединила панели с надстройкой.
Отделка и полировка сварных швов Cloud Gate для придания им бесшовного вида была одним из самых сложных аспектов установки и сборки на месте. 12-шаговый процесс завершается нанесением осветляющего румянца, похожего на полироль для ювелирных изделий.
«В принципе, 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; знаете, просто довести до совершенства. То, как мы используем компьютерные технологии и старую добрую металлообработку, — это сочетание ковки и аэрокосмических технологий».
Он сказал, что трудно сделать что-то столь большое и тяжелое с высокой точностью. Самые большие плиты в среднем имели ширину 7 футов и длину 11 футов и весили 1500 фунтов.
«Выполнение всех работ САПР и создание реальных чертежей для работы — это уже большой проект», — говорит Сильва. «Мы используем компьютерные технологии для измерения пластин и точной оценки их формы и кривизны, чтобы они правильно подходили друг другу.
«Мы провели компьютерное моделирование, а затем разделили его», — сказал Сильва. «Я использовал свой опыт в строительстве оболочек, и у меня были некоторые идеи о том, как сегментировать формы, чтобы линии швов работали, и мы могли получить результаты наилучшего качества».
Некоторые пластины квадратные, некоторые — пирогообразные. Чем ближе они к резкому переходу, тем они пирогообразнее и больше радиус радиального перехода. В верхней части они более плоские и крупные.
Плазма режет нержавеющую сталь 316L толщиной от 1/4 до 3/8 дюйма, говорит Сильва, которая сама по себе достаточно прочна. «Настоящая проблема — придать огромным плитам довольно точную кривизну. Это достигается очень точным формированием и изготовлением каркаса реберной системы для каждой плиты. Таким образом, мы можем точно определить форму каждой плиты».
Доски прокатываются на 3D-валках, которые PSI разработала и изготовила специально для прокатки этих досок (см. рис. 1). «Это своего рода двоюродный брат британских валков. Мы прокатываем их по той же технологии, что и крылья», — сказал Сильва. Сгибайте каждую панель, перемещая ее вперед и назад на валках, регулируя давление на валки, пока панели не будут в пределах 0,01″ от желаемого размера. По его словам, требуемая высокая точность затрудняет плавную формовку листов.
Затем сварщик приваривает порошковую проволоку к структуре внутренней ребристой системы. «По моему мнению, порошковая проволока — это действительно отличный способ создания сварных швов из нержавеющей стали», — объясняет Сильва. «Это дает вам высококачественные сварные швы с акцентом на производство и отличный внешний вид».
Все поверхности досок вручную шлифуются и фрезеруются на станке, чтобы подогнать их друг к другу с точностью до тысячной дюйма (см. рис. 2). Проверьте размеры с помощью точного измерительного и лазерного сканирующего оборудования. Наконец, пластина полируется до зеркального блеска и покрывается защитной пленкой.
Около трети панелей вместе с основанием и внутренней конструкцией были собраны в тестовой сборке перед отправкой панелей из Окленда (см. рисунки 3 и 4). Спланировали процедуру обшивки и сварили швом несколько небольших досок, чтобы соединить их вместе. «Поэтому, когда мы собрали это в Чикаго, мы знали, что это подойдет», — сказал Сильва.
Температура, время и вибрация тележки могут привести к ослаблению прокатанного листа. Ребристая решетка предназначена не только для повышения жесткости доски, но и для сохранения формы доски во время транспортировки.
Поэтому, когда армирующая сетка находится внутри, пластина подвергается термической обработке и охлаждению для снятия напряжения материала. Чтобы еще больше предотвратить повреждения при транспортировке, для каждой тарелки изготавливаются подставки, которые затем загружаются в контейнеры, примерно по четыре за раз.
Затем контейнеры загружались полуфабрикатами, примерно по четыре за раз, и отправлялись в Чикаго с бригадами PSI для установки бригадами MTH. Один из них — логист, который координирует транспортировку, а другой — супервайзер в технической области. Он ежедневно работает с персоналом MTH и помогает разрабатывать новые технологии по мере необходимости. «Конечно, он был очень важной частью процесса», — сказал Сильва.
Лайл Хилл, президент MTH, сказал, что изначально перед MTH Industries была поставлена ​​задача закрепить эфирную скульптуру на земле и установить надстройку, затем приварить к ней листы и выполнить окончательную шлифовку и полировку, любезно предоставленные PSI Technical Management. Скульптура подразумевает баланс между искусством и практичностью, теорией и реальностью, требуемым и запланированным временем.
Лу Черни, вице-президент MTH по инжинирингу и руководитель проекта, сказал, что его интересует уникальность проекта. «Насколько нам известно, в этом конкретном проекте происходят вещи, которые никогда не делались раньше и никогда не рассматривались раньше», — сказал Черни.
Однако работа над уникальной работой требует гибкой изобретательности на месте, чтобы справляться с непредвиденными проблемами и отвечать на вопросы, возникающие по ходу дела:
Как прикрепить 128 панелей из нержавеющей стали размером с автомобиль к постоянной надстройке, надев детские перчатки? Как припаять гигантский дугообразный фасоль, не полагаясь на него? Как можно проникнуть в сварной шов, не имея возможности сваривать изнутри? Как добиться идеальной зеркальной отделки 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 30 000-фунтового оборудования. Стальная конструкция, поддерживающая скульптуру.
Хотя высокоцинковая конструкционная сталь, предоставленная PSI для сборки основания подконструкции, была сравнительно проста в изготовлении, платформа для подконструкции располагалась наполовину над рестораном и наполовину над автостоянкой, причем каждая из них находилась на разной высоте.
«Так что основание получилось консольным и шатким», — сказал Черни. «Там, где мы разместили много этой стали, в том числе в начале самой плиты, нам фактически пришлось загнать кран в 5-футовую яму».
Черни сказал, что они использовали очень сложную систему анкеровки, включая механическую систему предварительного натяжения, похожую на ту, что используется в угольной промышленности, и некоторые химические анкеры. После того, как основание стальной конструкции закреплено в бетоне, необходимо построить надстройку, к которой будет прикреплена оболочка.
«Мы начали установку ферменной системы, используя два больших изготовленных уплотнительных кольца из нержавеющей стали 304 — одно на северном конце конструкции, а другое на южном конце», — говорит Черни (см. рисунок 3). Кольца закреплены пересекающимися трубчатыми фермами. Подрамник кольцевого сердечника разделен на секции и закреплен на месте болтами с использованием GMAW, сварки прутками и сварных ребер жесткости.
«Итак, есть большая надстройка, которую никто никогда не видел; она предназначена исключительно для структурного каркаса», — сказал Черни.
Несмотря на все усилия по проектированию, разработке, изготовлению и установке всех необходимых компонентов для проекта в Окленде, эта скульптура беспрецедентна, и новые пути всегда сопровождаются заусенцами и царапинами. Аналогично, сопоставление производственной концепции одной компании с другой не так просто, как передача эстафетной палочки. Кроме того, физическое расстояние между площадками приводило к задержкам поставок, что делало логичным производство на месте.
«Хотя процедуры сборки и сварки были запланированы в Окленде заранее, реальные условия на площадке потребовали от всех креативности», — сказал Сильва. «И профсоюзный персонал действительно замечательный».
В течение первых нескольких месяцев ежедневная рутина MTH заключалась в определении того, что влечет за собой работа дня и как лучше всего изготовить некоторые компоненты сборки подрамника, а также некоторые стойки, «амортизаторы», рычаги, штифты и штифты. Эр сказал, что для создания временной системы сайдинга нужны были пружины pogo sticks.
«Это непрерывный процесс проектирования и производства на лету, чтобы все двигалось и быстро доставлялось на месторождение. Мы тратим много времени на сортировку того, что у нас есть, в некоторых случаях перепроектируя и переделывая, а затем производя необходимые нам детали.
«Буквально во вторник у нас будет 10 вещей, которые мы должны доставить на место в среду», — сказал Хилл. «У нас много сверхурочной работы и много работы в магазине, сделанной среди ночи».
«Около 75 процентов компонентов подвески боковины производятся или модифицируются в полевых условиях», — сказал Черни. «Пару раз мы буквально наверстывали упущенное за 24-часовой рабочий день. Я был в магазине до 2, 3 часов ночи и шел домой, чтобы принять душ, забирался в 5:30 и все равно был мокрым».
Временная система подвески MTN для сборки корпуса состоит из пружин, стоек и тросов. Все соединения между пластинами временно скреплены болтами. «Таким образом, вся конструкция механически соединена, подвешена изнутри на 304 фермах», — сказал Черни.
Они начинаются с купола у основания скульптуры омгала – «пупка пупа». Купол был подвешен к фермам с помощью временной четырехточечной системы пружинной поддержки подвески, состоящей из подвесок, тросов и пружин. Черни сказал, что пружина обеспечивает «отскок» при добавлении большего количества досок. Затем пружины регулируются в зависимости от веса, добавленного каждой пластиной, чтобы сбалансировать всю скульптуру.
Каждая из 168 досок имеет собственную четырехточечную систему поддержки пружинной подвески, поэтому она индивидуально поддерживается на месте. «Идея состоит в том, чтобы не переоценивать какие-либо соединения, поскольку эти соединения собираются вместе для достижения зазора 0/0», — сказал Черни. «Если доска ударится о доску под ней, это может привести к деформации и другим проблемам».
В качестве свидетельства точности PSI, сборка очень хорошая, с небольшим люфтом. «PSI проделала фантастическую работу по изготовлению панелей», — говорит Черни. «Я отдаю им должное, потому что в итоге он действительно подходит. Оборудование действительно хорошее, что для меня просто фантастика. Мы говорим буквально о тысячных долях дюйма. Собранная пластина имеет закрытый край».
«Когда они заканчивают сборку, многие думают, что все готово», — сказал Сильва, не только потому, что швы герметичны, но и потому, что полностью собранные детали и зеркально отполированные пластины вступают в игру, чтобы отражать его окружение. Но стыковые швы видны, жидкая ртуть не имеет швов. Кроме того, скульптуру пришлось полностью сварить, чтобы сохранить ее структурную целостность для будущих поколений, сказал Сильва.
Завершение строительства Cloud Gate пришлось отложить из-за торжественного открытия парка осенью 2004 года, поэтому Омхалус стал живым GTAW, и это продолжалось несколько месяцев.
«Вы можете увидеть маленькие коричневые пятна по всей конструкции, это паяные соединения TIG», — сказал Черни. «Мы начали восстанавливать палатки в январе».
«Следующей серьезной производственной задачей этого проекта стала сварка шва без потери точности формы из-за усадки при сварке», — сказал Сильва.
По словам Черни, плазменная сварка обеспечивает необходимую прочность и жесткость с минимальным риском для листа. Смесь 98% аргона и 2% гелия лучше всего подходит для снижения загрязнения и улучшения плавления.
Сварщики применяют технологию плазменной сварки с использованием источников питания Thermal Arc® и специальных тракторов и горелок, разработанных и используемых PSI.