Tầm nhìn của Anish Kapoor đối với tác phẩm điêu khắc Cloud Gate tại Công viên Millennium ở Chicago là nó phải giống như thủy ngân lỏng, phản chiếu một cách mượt mà thành phố xung quanh. Việc đạt được sự trọn vẹn này là cả một quá trình tâm huyết.
“Điều tôi muốn làm với Công viên Millennium là đưa vào đó hình ảnh đường chân trời của Chicago… để mọi người có thể nhìn thấy những đám mây trôi lơ lửng và những tòa nhà cao chọc trời phản chiếu trong tác phẩm. Người tham gia, người xem sẽ có thể bước vào một không gian rất sâu, mà theo một nghĩa nào đó, nó tác động lên chính hình ảnh phản chiếu của nó, cũng giống như cách mà hình ảnh của tác phẩm tác động lên hình ảnh phản chiếu của thành phố xung quanh,” nghệ sĩ người Anh nổi tiếng thế giới Anish Kapoor, nhà điêu khắc tác phẩm Cloud Gate, cho biết.
Nhìn vào bề mặt tĩnh lặng của tác phẩm điêu khắc bằng thép không gỉ đồ sộ này, thật khó để đoán được bao nhiêu kim loại và lòng dũng cảm đang ẩn giấu bên dưới. Cloud Gate chứa đựng câu chuyện của hơn 100 người thợ chế tạo kim loại, thợ cắt, thợ hàn, thợ tỉa, kỹ sư, kỹ thuật viên, thợ lắp ráp và quản lý – tất cả đều được thực hiện trong hơn 5 năm.
Nhiều người làm việc nhiều giờ liền, làm việc trong các xưởng vào giữa đêm, dựng lều trên công trường xây dựng và lao động dưới nhiệt độ 110 độ F (khoảng 43 độ C) trong bộ đồ bảo hộ Tyvek® và mặt nạ che nửa mặt. Một số người làm việc ngược trọng lực, treo mình trên dây đai an toàn, cầm nắm dụng cụ và làm việc trên những sườn dốc trơn trượt. Tất cả đều được nỗ lực hết sức (thậm chí vượt xa hơn thế) để biến điều không thể thành có thể.
Việc hiện thực hóa ý tưởng về một đám mây bồng bềnh huyền ảo của nhà điêu khắc Anish Kapoor thành một tác phẩm điêu khắc bằng thép không gỉ nặng 110 tấn, dài 66 feet và cao 33 feet là nhiệm vụ của Performance Structures Inc., một công ty sản xuất (PSI), Oakland, California, và MTH, Villa Park, Illinois. Nhân kỷ niệm 120 năm thành lập, MTH là một trong những nhà thầu kết cấu thép và kính lâu đời nhất ở khu vực Chicago.
Các yêu cầu để thực hiện dự án sẽ phụ thuộc vào năng lực nghệ thuật, sự khéo léo, kỹ năng cơ khí và bí quyết sản xuất của cả hai công ty. Chúng là các thiết bị được thiết kế riêng và thậm chí được chế tạo đặc biệt cho dự án.
Một số vấn đề của dự án bắt nguồn từ hình dạng cong kỳ lạ của nó – giống như một chấm hoặc rốn lộn ngược – và một số vấn đề khác đến từ kích thước khổng lồ của nó. Các tác phẩm điêu khắc được xây dựng bởi hai công ty khác nhau ở hai địa điểm khác nhau cách nhau hàng nghìn dặm, tạo ra các vấn đề về vận chuyển và phương thức làm việc. Nhiều quy trình phải được thực hiện tại hiện trường rất khó thực hiện trong xưởng, chứ chưa nói đến việc thực hiện ngoài hiện trường. Khó khăn lớn nhất phát sinh đơn giản vì một cấu trúc như vậy chưa từng được tạo ra trước đây. Vì vậy, không có sự liên kết, không có kế hoạch, không có lộ trình.
Ethan Silva của PSI có kinh nghiệm dày dặn trong việc chế tạo thân tàu, ban đầu là trên tàu thủy và sau đó là trong các dự án nghệ thuật khác, và đủ điều kiện để thực hiện các nhiệm vụ chế tạo thân tàu độc đáo. Anish Kapoor đã yêu cầu các sinh viên tốt nghiệp ngành vật lý và nghệ thuật cung cấp một mô hình nhỏ.
“Vì vậy, tôi đã làm một mẫu vật kích thước 2 x 3 mét, một mảnh cong nhẵn bóng loáng, và ông ấy nói, 'Ồ, anh làm được rồi, anh là người duy nhất làm được điều này,' bởi vì ông ấy đã tìm kiếm suốt hai năm. Hãy tìm một người nào đó có thể làm được điều này,” Silva nói.
Kế hoạch ban đầu là PSI sẽ chế tạo và xây dựng toàn bộ tác phẩm điêu khắc, sau đó vận chuyển toàn bộ tác phẩm về phía nam Thái Bình Dương qua kênh đào Panama và về phía bắc dọc theo Đại Tây Dương và đường thủy St. Lawrence đến một cảng trên hồ Michigan. Theo tuyên bố của Edward Ulir, Giám đốc điều hành của Millennium Park Inc., một hệ thống băng chuyền được thiết kế đặc biệt sẽ đưa tác phẩm đến Millennium Park. Tuy nhiên, những hạn chế về thời gian và tính khả thi đã buộc kế hoạch phải thay đổi. Do đó, các tấm cong phải được cố định để vận chuyển và chở bằng xe tải đến Chicago, nơi MTH lắp ráp phần khung và phần thượng tầng, và kết nối các tấm với phần thượng tầng.
Hoàn thiện và đánh bóng các mối hàn của Cloud Gate để tạo vẻ liền mạch là một trong những khía cạnh khó khăn nhất của việc lắp đặt và lắp ráp tại công trường. Quy trình 12 bước được hoàn tất bằng cách phủ một lớp chất làm sáng bóng, tương tự như chất đánh bóng đồ trang sức.
“Về cơ bản, chúng tôi đã làm việc trên dự án này trong khoảng ba năm để chế tạo các bộ phận này,” Silva nói. “Đây là công việc khó khăn. Mất rất nhiều thời gian để tìm ra cách làm và hoàn thiện các chi tiết; bạn biết đấy, chỉ để đưa nó đến sự hoàn hảo. Cách chúng tôi sử dụng công nghệ máy tính và kỹ thuật gia công kim loại truyền thống là sự kết hợp giữa công nghệ rèn và công nghệ hàng không vũ trụ.”
Ông nói rằng rất khó để chế tạo một vật thể lớn và nặng như vậy với độ chính xác cao. Những tấm đá lớn nhất có chiều rộng trung bình 7 feet và chiều dài 11 feet, nặng 1.500 pound.
“Việc thực hiện tất cả các công việc CAD và tạo ra các bản vẽ thi công thực tế cho dự án là một dự án lớn,” Silva nói. “Chúng tôi sử dụng công nghệ máy tính để đo các tấm thép và đánh giá chính xác hình dạng và độ cong của chúng để chúng khớp với nhau một cách chính xác.”
“Chúng tôi đã thực hiện mô phỏng trên máy tính và sau đó chia nhỏ nó ra,” Silva nói. “Tôi đã sử dụng kinh nghiệm của mình trong việc xây dựng khung nhà và tôi có một số ý tưởng về cách phân đoạn các hình dạng sao cho các đường nối khớp với nhau để chúng tôi có thể đạt được kết quả chất lượng tốt nhất.”
Một số tấm có hình vuông, một số có hình quạt. Càng gần điểm chuyển tiếp sắc nét, chúng càng có hình quạt và bán kính của vùng chuyển tiếp xuyên tâm càng lớn. Ở phần trên, chúng phẳng hơn và lớn hơn.
Silva cho biết, máy cắt plasma có thể cắt thép không gỉ 316L dày từ 1/4 đến 3/8 inch, loại thép này vốn đã đủ chắc chắn. “Thử thách thực sự là tạo độ cong khá chính xác cho những tấm thép lớn. Điều này được thực hiện bằng cách tạo hình và chế tạo rất chính xác khung của hệ thống gân cho mỗi tấm. Bằng cách này, chúng ta có thể xác định chính xác hình dạng của từng tấm.”
Các tấm ván được cuộn trên các con lăn 3D do PSI thiết kế và sản xuất riêng cho việc cuộn các tấm ván này (xem hình 1). “Nó giống như một phiên bản cải tiến của các con lăn của Anh. Chúng tôi cuộn chúng bằng cùng công nghệ như các cánh quạt,” Silva nói. Uốn cong từng tấm bằng cách di chuyển chúng qua lại trên các con lăn, điều chỉnh áp lực lên các con lăn cho đến khi các tấm đạt kích thước chính xác đến 0,01 inch so với kích thước mong muốn. Theo ông, độ chính xác cao cần thiết khiến việc tạo hình các tấm một cách trơn tru trở nên khó khăn.
Sau đó, người thợ hàn sẽ hàn dây hàn lõi thuốc vào cấu trúc của hệ thống gân bên trong. “Theo tôi, dây hàn lõi thuốc là một cách tuyệt vời để tạo ra các mối hàn kết cấu bằng thép không gỉ,” Silva giải thích. “Điều này mang lại cho bạn các mối hàn chất lượng cao, tập trung vào sản xuất và vẻ ngoài đẹp mắt.”
Tất cả các bề mặt ván đều được chà nhám thủ công và phay trên máy để cắt chúng chính xác đến từng phần nghìn inch sao cho khớp với nhau (xem hình 2). Kích thước được kiểm tra lại bằng thiết bị đo chính xác và máy quét laser. Cuối cùng, tấm ván được đánh bóng đến độ sáng như gương và phủ một lớp màng bảo vệ.
Khoảng một phần ba các tấm ván, cùng với phần đế và cấu trúc bên trong, đã được lắp ráp thử nghiệm trước khi các tấm ván được vận chuyển từ Auckland (xem hình 3 và 4). Quy trình ghép ván được lên kế hoạch và nhiều tấm ván nhỏ được hàn nối với nhau. “Vì vậy, khi chúng tôi lắp ráp ở Chicago, chúng tôi biết nó sẽ khớp,” Silva nói.
Nhiệt độ, thời gian và độ rung của xe đẩy có thể khiến tấm tôn cuộn bị lỏng. Tấm lưới có gờ được thiết kế không chỉ để tăng độ cứng của tấm tôn mà còn để duy trì hình dạng của tấm tôn trong quá trình vận chuyển.
Do đó, khi lưới gia cường nằm bên trong, tấm kim loại được xử lý nhiệt và làm nguội để giảm ứng suất vật liệu. Để tránh hư hỏng trong quá trình vận chuyển, mỗi chiếc đĩa được làm giá đỡ riêng rồi xếp vào container, khoảng bốn chiếc một lần.
Sau đó, các container được chất đầy sản phẩm bán thành phẩm, khoảng bốn container một lần, và được gửi đến Chicago cùng với đội ngũ PSI để lắp đặt cùng với đội ngũ MTH. Một trong số họ là chuyên viên hậu cần điều phối vận chuyển, và người còn lại là giám sát viên trong lĩnh vực kỹ thuật. Anh ấy làm việc hàng ngày với nhân viên MTH và giúp phát triển các công nghệ mới khi cần thiết. “Dĩ nhiên, anh ấy là một phần rất quan trọng của quá trình này,” Silva nói.
Ông Lyle Hill, Chủ tịch của MTH, cho biết ban đầu MTH Industries được giao nhiệm vụ neo giữ tác phẩm điêu khắc huyền ảo xuống đất và lắp đặt phần khung thượng tầng, sau đó hàn các tấm kim loại vào đó và thực hiện công đoạn chà nhám và đánh bóng cuối cùng, nhờ sự hỗ trợ của PSI Technical Management. Tác phẩm điêu khắc này hàm chứa sự cân bằng giữa nghệ thuật và tính thực tiễn, lý thuyết và thực tế, thời gian cần thiết và thời gian dự kiến.
Lou Czerny, phó chủ tịch kỹ thuật kiêm quản lý dự án của MTH, cho biết ông rất quan tâm đến tính độc đáo của dự án. “Theo như chúng tôi biết, những điều đang diễn ra trong dự án này chưa từng được thực hiện hoặc xem xét trước đây,” Cerny nói.
Nhưng việc thực hiện một dự án chưa từng có tiền lệ đòi hỏi sự linh hoạt và khéo léo tại chỗ để giải quyết các vấn đề phát sinh và trả lời các câu hỏi nảy sinh trong quá trình thực hiện:
Làm thế nào để gắn 128 tấm thép không gỉ kích thước bằng ô tô vào một kết cấu cố định mà vẫn phải đeo găng tay cẩn thận? Làm thế nào để hàn một hạt đậu hình vòng cung khổng lồ mà không cần dựa vào nó? Làm thế nào để xuyên qua mối hàn mà không thể hàn từ bên trong? Làm thế nào để đạt được độ bóng như gương hoàn hảo cho các mối hàn thép không gỉ ngay tại công trường? Điều gì sẽ xảy ra nếu bị sét đánh?
Czerny cho biết dấu hiệu đầu tiên cho thấy đây sẽ là một dự án vô cùng phức tạp là khi việc xây dựng và lắp đặt thiết bị nặng 30.000 pound bắt đầu. Cấu trúc thép đỡ tác phẩm điêu khắc.
Mặc dù thép kết cấu hàm lượng kẽm cao do PSI cung cấp để lắp ráp phần đế của kết cấu phụ tương đối dễ chế tạo, nhưng bệ đỡ cho kết cấu phụ lại nằm một nửa phía trên nhà hàng và một nửa phía trên bãi đậu xe, mỗi phần ở một độ cao khác nhau.
“Vì vậy, phần móng được thiết kế dạng công xôn và không ổn định,” Czerny nói. “Ở những nơi chúng tôi đặt nhiều thép, kể cả ở phần đầu của tấm bê tông, chúng tôi thực sự phải dùng sức đưa cần cẩu vào một hố sâu 1,5 mét.”
Czerny cho biết họ đã sử dụng một hệ thống neo rất tinh vi, bao gồm hệ thống ứng lực trước bằng cơ học tương tự như hệ thống được sử dụng trong khai thác than và một số loại neo hóa học. Sau khi phần đế của kết cấu thép được neo vào bê tông, cần phải xây dựng phần kết cấu thượng tầng để gắn phần vỏ vào.
“Chúng tôi bắt đầu lắp đặt hệ thống giàn bằng cách sử dụng hai vòng chữ O lớn làm bằng thép không gỉ 304 – một ở đầu phía bắc của cấu trúc và một ở đầu phía nam,” Czerny nói (xem Hình 3). Các vòng được cố định bằng các giàn ống giao nhau. Khung phụ lõi vòng được chia thành các đoạn và bắt vít vào vị trí bằng phương pháp hàn GMAW, hàn que và các thanh gia cường hàn.
“Vì vậy, có một công trình kiến ​​trúc khổng lồ mà chưa ai từng nhìn thấy; nó hoàn toàn chỉ là khung kết cấu,” Czerny nói.
Mặc dù đã nỗ lực hết sức để thiết kế, chế tạo, sản xuất và lắp đặt tất cả các bộ phận cần thiết cho dự án Auckland, tác phẩm điêu khắc này vẫn là chưa từng có tiền lệ và những con đường mới luôn đi kèm với những khó khăn và trở ngại. Tương tự, việc điều chỉnh quy trình sản xuất của công ty này sao cho phù hợp với công ty khác không dễ dàng như việc chuyển giao trách nhiệm. Thêm vào đó, khoảng cách địa lý giữa các địa điểm đã gây ra sự chậm trễ trong giao hàng, khiến việc sản xuất tại chỗ trở nên hợp lý hơn.
“Mặc dù các quy trình lắp ráp và hàn đã được lên kế hoạch từ trước tại Auckland, nhưng điều kiện thực tế tại công trường đòi hỏi mọi người phải sáng tạo,” Silva nói. “Và đội ngũ công đoàn thực sự rất tuyệt vời.”
Trong vài tháng đầu, công việc hàng ngày của MTH là xác định những việc cần làm trong ngày và cách tốt nhất để chế tạo một số bộ phận lắp ráp khung phụ, cũng như một số thanh chống, "giảm xóc", tay đòn, chốt và ghim. Ông ấy nói cần có các thanh chống để tạo ra một hệ thống vách tạm thời.
“Đó là một quy trình thiết kế và sản xuất liên tục, linh hoạt để đảm bảo mọi thứ được vận hành trơn tru và nhanh chóng đưa sản phẩm ra thị trường. Chúng tôi dành rất nhiều thời gian để phân loại nguyên liệu, trong một số trường hợp là thiết kế lại nhiều lần, rồi mới sản xuất các bộ phận cần thiết.”
“Chính xác là vào thứ Ba, chúng tôi sẽ có 10 món hàng cần giao đến địa điểm đó vào thứ Tư,” Hill nói. “Chúng tôi phải làm thêm giờ rất nhiều và rất nhiều công việc trong cửa hàng được thực hiện vào giữa đêm.”
“Khoảng 75% các bộ phận treo tủ phụ được sản xuất hoặc sửa đổi ngay tại chỗ,” Czerny nói. “Có vài lần chúng tôi phải làm việc bù cho cả ngày dài 24 tiếng. Tôi ở cửa hàng đến 2, 3 giờ sáng rồi về nhà tắm, đến 5:30 chiều mà vẫn còn ướt.”
Hệ thống treo tạm thời của MTN để lắp ráp thân tàu bao gồm lò xo, thanh chống và dây cáp. Tất cả các mối nối giữa các tấm được bắt vít tạm thời với nhau. “Vì vậy, toàn bộ cấu trúc được kết nối cơ học, treo từ bên trong trên 304 thanh giằng”, Czerny cho biết.
Họ bắt đầu từ mái vòm ở chân tác phẩm điêu khắc Omgala – “rốn của rốn”. Mái vòm được treo từ các thanh giằng bằng hệ thống đỡ lò xo bốn điểm tạm thời, bao gồm các móc treo, dây cáp và lò xo. Czerny cho biết lò xo tạo ra độ “đàn hồi” khi thêm nhiều tấm ván. Sau đó, các lò xo được điều chỉnh dựa trên trọng lượng của mỗi tấm ván để cân bằng toàn bộ tác phẩm điêu khắc.
Mỗi trong số 168 tấm ván đều có hệ thống treo lò xo bốn điểm riêng biệt để được nâng đỡ chắc chắn. “Ý tưởng là không nên quá chú trọng đến bất kỳ mối nối nào vì các mối nối đó được ghép lại với nhau để đạt được khe hở bằng 0”, Cerny nói. “Nếu tấm ván va chạm với tấm ván bên dưới, nó có thể dẫn đến cong vênh và các vấn đề khác.”
Như một minh chứng cho độ chính xác của PSI, việc lắp ráp rất tốt với độ rơ rất nhỏ. “PSI đã làm một công việc tuyệt vời trong việc chế tạo các tấm panel,” Czerny nói. “Tôi đánh giá cao họ vì cuối cùng, nó thực sự khớp với nhau. Thiết bị thực sự tốt, điều này đối với tôi là tuyệt vời. Chúng ta đang nói đến độ chính xác đến từng phần nghìn inch. Tấm panel đã lắp ráp có cạnh khép kín.”
“Khi họ hoàn thành việc lắp ráp, nhiều người nghĩ rằng tác phẩm đã xong,” Silva nói, không chỉ vì các đường nối khít chặt mà còn vì các bộ phận được lắp ráp hoàn chỉnh và các tấm được đánh bóng như gương phản chiếu môi trường xung quanh. Nhưng các đường nối ghép vẫn có thể nhìn thấy, trong khi thủy ngân lỏng thì không có đường nối. Thêm vào đó, tác phẩm điêu khắc phải được hàn hoàn toàn để bảo toàn cấu trúc cho các thế hệ tương lai, Silva cho biết.
Việc hoàn thành Cổng Mây đã phải trì hoãn trong lễ khai trương công viên vào mùa thu năm 2004, vì vậy Omhalus đã trở thành một GTAW sống động, và điều này kéo dài trong vài tháng.
“Bạn có thể thấy những đốm nâu nhỏ xung quanh cấu trúc, đó là các mối hàn TIG,” Czerny nói. “Chúng tôi bắt đầu phục chế các lều từ tháng Giêng.”
“Thử thách sản xuất lớn tiếp theo của dự án này là hàn đường nối mà không làm mất độ chính xác về hình dạng do sự co ngót khi hàn,” Silva cho biết.
Theo Czerny, hàn plasma cung cấp độ bền và độ cứng cần thiết với rủi ro tối thiểu cho tấm kim loại. Hỗn hợp gồm 98% argon và 2% heli là tốt nhất trong việc giảm ô nhiễm và cải thiện quá trình hàn.
Các thợ hàn sử dụng kỹ thuật hàn plasma lỗ khóa bằng nguồn điện Thermal Arc® và các cụm máy kéo và mỏ hàn đặc biệt do PSI thiết kế và sử dụng.