Anish Kapoors vision för Cloud Gate-skulpturen i Chicagos Millennium Park är att den ska likna flytande kvicksilver och mjukt reflektera den omgivande staden. Att uppnå denna helhet är ett kärleksarbete.
”Det jag ville göra med Millennium Park var att inkludera Chicagos silhuett… så att folk kunde se molnen sväva i den och dessa mycket höga byggnader reflekteras i verket. Deltagaren, betraktaren, kommer att kunna komma in i detta mycket djupa rum, som på sätt och vis påverkar sin egen reflektion på samma sätt som verkets utseende påverkar den omgivande stadens reflektion”, säger den världsberömda brittiska konstnären Anish Kapoor, skulptör vid Cloud Gate.
När man tittar på den lugna ytan på denna monumentala skulptur i rostfritt stål är det svårt att gissa hur mycket metall och mod som döljer sig under dess yta. Cloud Gate döljer berättelserna om över 100 metalltillverkare, skärare, svetsare, trimmare, ingenjörer, tekniker, montörer, montörer och chefer – över 5 år under utveckling.
Många arbetade långa timmar, arbetade i verkstäder mitt i natten, slog upp tält på en byggarbetsplats och slet i 43 graders värme i kompletta Tyvek®-dräkter och halvmasker. Vissa arbetar mot gravitationen, hänger i selar, håller i verktyg och arbetar i hala backar. Allt går lite (och långt bortom) för att göra det omöjliga möjligt.
Att forma en 110 ton tung, 20 meter lång och 10 meter hög skulptur i rostfritt stål till ett betongarbete utfördes av Performance Structures Inc., ett tillverkningsföretag (PSI), Oakland, Kalifornien, och MTH, Villa Park, Illinois. Vid sitt 120-årsjubileum är MTH en av de äldsta entreprenörerna inom stålkonstruktioner och glaskonstruktioner i Chicago-området.
Kraven för projektets genomförande kommer att bero på båda företagens konstnärliga prestationer, uppfinningsrikedom, mekaniska färdigheter och tillverkningskunnande. De specialtillverkar och har till och med byggt utrustning för projektet.
En del av projektets problem härrör från dess märkligt böjda form – en prick eller en upp-och-nervänd navel – och en del från dess stora storlek. Skulpturerna byggdes av två olika företag på olika platser tusentals kilometer ifrån varandra, vilket skapar problem med transport och arbetssätt. Många processer som måste utföras ute i fält är svåra att utföra på verkstadsgolvet, än mindre ute i fält. Den stora svårigheten uppstår helt enkelt för att en sådan struktur aldrig har skapats tidigare. Så, ingen länk, ingen plan, ingen färdplan.
Ethan Silva från PSI har omfattande erfarenhet av skrovbyggnad, först på fartyg och senare i andra konstprojekt, och är kvalificerad att utföra unika skrovbyggnadsuppgifter. Anish Kapoor bad akademiker inom fysik och konst att tillhandahålla en liten modell.
”Så jag tillverkade ett exemplar på 2 x 3 meter, ett riktigt slätt, böjt och polerat verk, och han sa: ’Åh, du gjorde det, du är den enda som gjorde det’, för han har letat i två år. Att hitta någon som gör det, det räcker”, sa Silva.
Den ursprungliga planen var att PSI skulle tillverka och bygga skulpturen i sin helhet och sedan skeppa hela verket söder om Stilla havet genom Panamakanalen och norrut längs Atlanten och St. Lawrence-sjövägen till en hamn vid Michigansjön. Edward Ulir, VD för Millennium Park Inc. Enligt uttalandet kommer ett specialdesignat transportbandssystem att ta honom till Millennium Park. Tidsbegränsningar och praktiska omständigheter tvingade dessa planer att ändras. Därför var de böjda panelerna tvungna att säkras för transport och transporteras med lastbil till Chicago, där MTH monterade underkonstruktionen och överbyggnaden och anslöt panelerna till överbyggnaden.
Att finslipa och polera Cloud Gate-svetsarna för att ge dem ett sömlöst utseende var en av de svåraste aspekterna av installation och montering på plats. 12-stegsprocessen avslutas genom att man applicerar ett uppljusande rouge, liknande smyckespolish.
”I grund och botten arbetade vi med det här projektet i ungefär tre år med att tillverka de här delarna”, sa Silva. ”Det här är hårt arbete. Det tar mycket tid att lista ut hur man gör det och utarbeta detaljerna; du vet, bara för att få det till perfektion. Sättet vi använder datorteknik och gammaldags metallbearbetning är en kombination av smide och flygteknik.”
Han sa att det är svårt att tillverka något så stort och tungt med hög precision. De största plattorna var i genomsnitt 2,1 meter breda och 3,3 meter långa och vägde 600 kg.
”Att göra allt CAD-arbete och skapa själva verkstadsritningarna för jobbet är ett stort projekt i sig”, säger Silva. ”Vi använder datorteknik för att mäta plattorna och noggrant utvärdera deras form och krökning så att de passar ihop korrekt.”
”Vi gjorde en datorsimulering och delade sedan upp det”, sa Silva. ”Jag använde min erfarenhet av skalbyggnation och jag hade några idéer om hur man skulle segmentera formerna så att skarvlinjerna skulle fungera och vi kunde få bästa möjliga resultat.”
Vissa plattor är fyrkantiga, andra är pajformade. Ju närmare den skarpa övergången de är, desto mer pajformade är de och desto större är radien på den radiella övergången. I den övre delen är de plattare och större.
Plasmaskärningen sker i rostfritt stål 316L med en tjocklek på 0,6 till 0,9 mm, säger Silva, vilket är tillräckligt starkt i sig självt. ”Den verkliga utmaningen är att ge de enorma plattorna en ganska exakt krökning. Detta görs genom mycket exakt formning och tillverkning av ribbsystemets ram för varje platta. På så sätt kan vi exakt bestämma formen på varje platta.”
Brädorna valsas på 3D-valsar som PSI har designat och tillverkat specifikt för att valsa dessa brädor (se fig. 1). ”Det är lite som en kusin till de brittiska valsarna. Vi valsar dem med samma teknik som vingarna”, sa Silva. Böj varje panel genom att föra den fram och tillbaka på valsarna och justera trycket på valsarna tills panelerna är inom 0,01 tum från önskad storlek. Enligt honom gör den höga precisionen som krävs det svårt att forma ark jämnt.
Svetsaren svetsar sedan fast den rörformade tråden i det interna ribbade systemets struktur. ”Enligt min mening är rörformad tråd ett riktigt bra sätt att skapa strukturella svetsfogar i rostfritt stål”, förklarar Silva. ”Detta ger högkvalitativa svetsfogar med fokus på tillverkning och snyggt utseende.”
Alla skivytor slipas för hand och fräsas i maskin för att skära dem till en tusendels tum för att passa varandra (se fig. 2). Verifiera måtten med noggrann mät- och laserskanningsutrustning. Slutligen poleras plattan till spegelblank yta och täcks med en skyddande film.
Ungefär en tredjedel av panelerna, tillsammans med basen och den inre strukturen, monterades i en testmontering innan panelerna skickades från Auckland (se figur 3 och 4). Planerade plankläggningsproceduren och sömsvetsade flera små brädor för att sammanfoga dem. ”Så när vi satte ihop det i Chicago visste vi att det skulle passa”, sa Silva.
Temperatur, tid och vibrationer från vagnen kan göra att den rullade plåten lossnar. Det ribbade gallret är utformat för att inte bara öka skivans styvhet, utan också för att bibehålla skivans form under transport.
Därför, när armeringsnätet är inuti, värmebehandlas plattan och kyls för att avlasta materialspänningen. För att ytterligare förhindra skador under transport tillverkas vaggor för varje tallrik och lastas sedan i containrar, ungefär fyra åt gången.
Containrarna lastades sedan med halvfabrikat, ungefär fyra åt gången, och skickades till Chicago med PSI-teamen för installation med MTH-teamen. En av dem är en logistiker som koordinerar transporten, och den andra är en handledare inom det tekniska området. Han arbetar dagligen med MTH-personalen och hjälper till att utveckla ny teknik efter behov. ”Naturligtvis var han en mycket viktig del av processen”, sa Silva.
Lyle Hill, VD för MTH, sa att MTH Industries initialt fick i uppdrag att förankra den eteriska skulpturen i marken och installera överbyggnaden, sedan svetsa fast plåtar på den och göra den slutliga slipningen och poleringen, med tillstånd av PSI Technical Management. Skulptur innebär en balans mellan konst och praktik, teori och verklighet, erforderlig tid och planerad tid.
Lou Czerny, vice vd för teknik och projektledare på MTH, sa att han var intresserad av projektets unika karaktär. ”Så vitt vi vet händer saker i just det här projektet som aldrig har gjorts tidigare eller som aldrig har övervägts tidigare”, sa Cerny.
Men att arbeta med ett verk som är unikt i sitt slag kräver flexibel uppfinningsrikedom på plats för att hantera oförutsedda problem och besvara frågor som uppstår längs vägen:
Hur fäster man 128 bilstora paneler av rostfritt stål på en permanent överbyggnad med blixthandskar på sig? Hur löder man en gigantisk bågformad böna utan att förlita sig på den? Hur kan jag penetrera en svets utan att kunna svetsa inifrån? Hur uppnår man den perfekta spegelblanka ytan på rostfria svetsar i fält? Vad händer om blixten slår ner i honom?
Czerny sa att den första indikationen på att detta skulle bli ett exceptionellt komplext projekt var när konstruktionen och installationen av den 13 000 kg tunga utrustningen började. Stålkonstruktion som stöder skulpturen.
Även om det högzinkhaltiga konstruktionsstålet som PSI tillhandahöll för att montera underkonstruktionens bas var relativt enkelt att tillverka, var plattformen för underkonstruktionen placerad hälften ovanför restaurangen och hälften ovanför parkeringen, var och en på olika höjder.
”Så basen är lite utskjutande och vinglig”, sa Czerny. ”Där vi lade mycket av det här stålet, inklusive i början av själva plattan, var vi faktiskt tvungna att tvinga in kranen i ett 1,5 meter stort hål.”
Czerny sa att de använde ett mycket sofistikerat förankringssystem, inklusive ett mekaniskt förspänningssystem liknande de som används vid kolbrytning och vissa kemiska ankare. När stålkonstruktionens bas är förankrad i betong måste en överbyggnad byggas till vilken skalet ska fästas.
”Vi började installera fackverket med två stora tillverkade o-ringar i rostfritt stål 304 – en vid konstruktionens norra ände och en vid den södra änden”, säger Czerny (se figur 3). Ringarna är fästa med korsande rörformiga fackverk. Ringkärnans underram är sektionerad och bultad på plats med hjälp av GMAW, stångsvetsning och svetsade förstyvningar.
"Så det finns en stor överbyggnad som ingen någonsin har sett; den är enbart för den strukturella ramen", sa Czerny.
Trots de bästa ansträngningarna att designa, konstruera, tillverka och installera alla nödvändiga komponenter för Auckland-projektet är denna skulptur oöverträffad och nya vägar åtföljs alltid av grader och repor. På samma sätt är det inte lika lätt som att ge vidare stafettpinnen att matcha ett företags tillverkningskoncept med ett annat. Dessutom orsakade det fysiska avståndet mellan platser leveransförseningar, vilket gjorde det logiskt att producera på plats.
”Även om monterings- och svetsprocedurerna planerades i Auckland i förväg, krävde de faktiska förhållandena på platsen att alla var kreativa”, sa Silva. ”Och fackets personal är verkligen fantastisk.”
Under de första månaderna var MTH:s dagliga rutin att avgöra vad dagens arbete innebar och hur man bäst tillverkade några av hjälpramsmonteringskomponenterna, såväl som några fjäderben, "stötdämpare", armar, stift och tappar. Er sa att pogo-pinnar behövdes för att skapa ett tillfälligt sidospårssystem.
”Det är en kontinuerlig design- och produktionsprocess som pågår i realtid för att hålla saker igång och komma snabbt ut på fältet. Vi lägger ner mycket tid på att sortera det vi har, i vissa fall konstruera om och om, och sedan producera de delar vi behöver.”
"På tisdag har vi bokstavligen 10 saker som vi måste leverera till platsen på onsdag", sa Hill. "Vi har mycket övertidsarbete och mycket arbete i butiken som görs mitt i natten."
”Ungefär 75 procent av komponenterna till sidobrädornas upphängning tillverkas eller modifieras ute på fältet”, sa Czerny. ”Ett par gånger tog vi bokstavligen igen en 24-timmarsdag. Jag var i butiken till klockan 2, 3 på natten och gick hem för att duscha, hämtade klockan 5:30 och blev fortfarande blöt.”
MTN:s tillfälliga upphängningssystem för montering av skrovet består av fjädrar, strävor och kablar. Alla fogar mellan plattorna är tillfälligt bultade ihop. ”Så hela strukturen är mekaniskt sammankopplad, upphängd inifrån på 304-fackverk”, sa Czerny.
De börjar från kupolen vid basen av omgala-skulpturen – ”navelns navel”. Kupolen hängdes upp i takstolarna med hjälp av ett tillfälligt fyrpunktsfjädersystem, bestående av hängare, kablar och fjädrar. Czerny sa att fjädern ger ”studs” när fler brädor läggs till. Fjädrarna justeras sedan baserat på vikten som läggs till av varje platta för att balansera hela skulpturen.
Var och en av de 168 brädorna har sitt eget fyrpunktsfjädersystem så att de stöds individuellt på plats. ”Tanken är att inte överskatta några skarvar eftersom dessa skarvar sätts ihop för att uppnå ett 0/0-mellanrum”, sa Cerny. ”Om brädan träffar brädan under kan det leda till skevhet och andra problem.”
Som ett bevis på PSIs noggrannhet är monteringen mycket bra med lite glapp. ”PSI har gjort ett fantastiskt jobb med att tillverka panelerna”, säger Czerny. ”Jag ger dem beröm för att han i slutändan verkligen passar. Utrustningen är riktigt bra, vilket för mig är helt fantastiskt. Vi pratar bokstavligen om tusendels tum. Den monterade plattan har en sluten kant.”
”När de är klara med monteringen tror många att det är klart”, sa Silva, inte bara för att sömmarna är täta, utan för att de färdigmonterade delarna och de spegelpolerade plattorna kommer till sin rätt och speglar omgivningen. Men skarvarna är synliga, flytande kvicksilver har inga skarvar. Dessutom var skulpturen tvungen att helsvetsas för att bevara dess strukturella integritet för kommande generationer, sa Silva.
Färdigställandet av Cloud Gate fick försenas under parkens storslagna öppning hösten 2004, så omhalus blev ett levande GTAW, och detta pågick i flera månader.
”Man kan se små bruna fläckar runt hela strukturen, vilka är TIG-lödfogar”, sa Czerny. ”Vi började restaurera tälten i januari.”
”Nästa stora produktionsutmaning för det här projektet var att svetsa en söm utan att förlora formnoggrannhet på grund av svetskrympning”, sa Silva.
Enligt Czerny ger plasmasvetsning den nödvändiga styrkan och styvheten med minimal risk för plåten. En blandning av 98 % argon och 2 % helium är bäst för att minska föroreningar och förbättra sammansmältning.
Svetsare använder titthålsplasmasvetsningstekniker med hjälp av Thermal Arc®-strömkällor och speciella traktor- och brännaraggregat som är designade och används av PSI.