Anish Kapoors Vision für die Cloud Gate-Skulptur im Millennium Park in Chicago besteht darin, dass sie flüssigem Quecksilber ähnelt und die umgebende Stadt nahtlos widerspiegelt. Diese Nahtlosigkeit zu erreichen, ist eine Herzensangelegenheit.
„Ich wollte im Millennium Park etwas schaffen, das sich in die Skyline von Chicago einfügt … damit die Menschen die Wolken darin schweben sehen und die hohen Gebäude sich im Werk spiegeln. Dank der Form der Tür kann der Teilnehmer, das Publikum, diesen tiefen Raum betreten. Er wirkt auf das Spiegelbild einer Person wie die Außenansicht des Werks auf die Spiegelung der umgebenden Stadt.“ – Der weltberühmte britische Künstler Anish Kapoor, Bildhauer des Cloud Gate
Beim Betrachten der ruhigen Oberfläche dieser monumentalen Edelstahlskulptur ist es schwer zu erraten, wie viel Metall und Mut unter ihrer Oberfläche steckt. Cloud Gate verbirgt die Geschichten von mehr als 100 Metallbauern, Schneidern, Schweißern, Trimmern, Ingenieuren, Technikern, Eisenarbeitern, Installateuren und Managern – alles über einen Zeitraum von fünf Jahren.
Viele machten Überstunden, arbeiteten mitten in der Nacht in der Werkstatt, kampierten auf der Baustelle und schufteten bei 43 Grad Celsius in Tyvek®-Komplettanzügen und Halbmasken. Einige arbeiteten in Positionen gegen die Schwerkraft, baumelten mit Werkzeugen in der Hand an Sicherheitsgurten und arbeiteten auf rutschigen Hängen. Alles geht ein bisschen (und weit darüber hinaus), um das Unmögliche möglich zu machen.
Die Umsetzung des Konzepts ätherischer schwebender Wolken des Bildhauers Anish Kapoor in eine 110 Tonnen schwere, 66 Fuß lange und 33 Fuß hohe Edelstahlskulptur war die Aufgabe der Herstellerunternehmen Performance Structures Inc. (PSI) aus Oakland, Kalifornien, und MTH aus Villa Park, Illinois. Anlässlich seines 120-jährigen Jubiläums ist MTH einer der ältesten Bauunternehmer für architektonische Metall- und Glaskonstruktionen im Raum Chicago.
Die Voraussetzungen für die Realisierung des Projekts sind die künstlerische Umsetzung, der Einfallsreichtum, die mechanischen Fähigkeiten und das Fertigungs-Know-how beider Unternehmen. Sie haben die Ausrüstung für das Projekt maßgeschneidert und sogar selbst gebaut.
Einige der Herausforderungen des Projekts ergeben sich aus seiner seltsam geschwungenen Form – ein Punkt oder ein umgestülpter Bauchnabel – und andere aus seiner schieren Größe. Die Skulpturen wurden von zwei verschiedenen Unternehmen an verschiedenen Standorten Tausende von Kilometern voneinander entfernt errichtet, was Probleme hinsichtlich Transport und Arbeitsweise mit sich brachte. Viele Prozesse, die vor Ort durchgeführt werden müssen, sind in einer Werkstattumgebung schwierig durchzuführen, geschweige denn vor Ort. Viele Schwierigkeiten ergeben sich einfach daraus, dass eine derartige Struktur noch nie zuvor geschaffen wurde. Es gibt also keine Referenz, keine Blaupause, keinen Fahrplan.
Ethan Silva vom PSI verfügt über umfangreiche Erfahrungen im Schalenbau, zunächst auf Schiffen und später in anderen Kunstprojekten, und ist für einzigartige Schalenbauaufgaben qualifiziert. Anish Kapoor bat Absolventen der Physik und der Kunst, ein kleines Modell bereitzustellen.
„Also habe ich ein 2 x 3 Meter großes Musterstück angefertigt, ein wirklich glatt geschwungenes, poliertes Stück, und er sagte: ‚Oh, das haben Sie getan, Sie sind der Einzige, der das gemacht hat‘, weil er zwei Jahre lang nach jemandem gesucht hatte, der das machen könnte“, sagte Silva.
Laut Edward Uhlir, Geschäftsführer von Millennium Park Inc., sah der ursprüngliche Plan vor, dass PSI die Skulptur vollständig herstellt und konstruiert und das gesamte Werk dann südlich des Pazifischen Ozeans, durch den Panamakanal, nördlich entlang des Atlantischen Ozeans und entlang des Sankt-Lorenz-Seewegs zu einem Hafen am Michigansee verschiffen würde. Der Erklärung zufolge wird ein speziell entwickeltes Fördersystem die Skulptur zum Millennium Park transportieren. Zeitbeschränkungen und praktische Aspekte machten eine Änderung dieser Pläne erforderlich. Daher mussten die gebogenen Platten für den Transport verstrebt und per Lkw nach Chicago transportiert werden, wo MTH die Unter- und Überkonstruktion zusammenbauen und die Platten mit der Überkonstruktion verbinden würde.
Das Fertigstellen und Polieren der Schweißnähte des Cloud Gates für ein nahtloses Aussehen war einer der schwierigsten Aspekte der Installations- und Montageaufgabe vor Ort. Der 12-stufige Prozess endet mit einem aufhellenden Rouge, das Juwelierpolitur ähnelt.
„Wir haben im Grunde drei Jahre an diesem Projekt gearbeitet und diese Teile hergestellt“, sagte Silva. „Es ist eine harte Arbeit. Viel Zeit wird damit verbracht, herauszufinden, wie es geht, und die Details auszuarbeiten – einfach, es zu perfektionieren. Wir nutzen Computertechnologie und gute alte Metallverarbeitung, eine Kombination aus Schmiede- und Luft- und Raumfahrttechnik.“
Es sei schwierig, etwas so Großes und Schweres mit Präzision herzustellen, sagte er. Die größten Platten seien durchschnittlich 2,13 Meter breit und 3,33 Meter lang gewesen und hätten ein Gewicht von 680 Kilogramm gehabt.
„Allein die CAD-Arbeit zu erledigen und die eigentlichen Werkstattzeichnungen für die Arbeit zu erstellen, ist schon ein großes Projekt“, sagt Silva. „Wir verwenden Computertechnologie, um die Platten zu messen und ihre Form und Krümmung genau zu bestimmen, damit sie richtig zusammenpassen.
„Wir haben am Computer Modelle erstellt und diese dann aufgeteilt“, sagte Silva. „Ich habe meine Erfahrung im Schalenbau genutzt und hatte einige Ideen, wie man die Formen segmentieren könnte, damit die Nahtlinien funktionieren und wir die besten Qualitätsergebnisse erzielen.“
Manche Platten sind quadratisch, manche tortenstückförmig. Je näher sie einem steilen Übergang liegen, desto tortenstückförmiger sind sie und desto größer ist der radiale Übergang. Oben sind sie flacher und größer.
Plasma schneidet 0,6 bis 0,9 cm dicken Edelstahl 316L, der allein schon stabil genug ist, erklärt Silva. „Die eigentliche Herausforderung besteht darin, die riesigen Platten ausreichend präzise zu krümmen. Dies erreichen wir durch die präzise Formgebung und Fertigung des Rippensystems für jede Platte. So können wir die Form jeder Platte präzise definieren.“
Die Platten werden auf 3D-Walzen gewalzt, die PSI speziell für das Walzen dieser Platten entwickelt und hergestellt hat (siehe Abbildung 1). „Sie ähneln den britischen Walzen. Wir walzen sie mit einer Technik, die der Herstellung von Kotflügeln ähnelt“, erklärt Silva. Jede Platte wird gebogen, indem man sie auf den Walzen hin und her bewegt und dabei den Druck auf die Walzen anpasst, bis die Platten die gewünschte Größe auf 0,01 Zoll genau erreichen. Die erforderliche hohe Präzision macht es schwierig, die Platten gleichmäßig zu formen, erklärt er.
Anschließend vernäht der Schweißer die Fülldrahtverbindung mit der inneren Rippensystemstruktur. „Meiner Meinung nach ist die Fülldrahtverbindung eine wirklich großartige Methode, um Strukturschweißnähte aus Edelstahl herzustellen“, erklärt Silva. „Sie erhalten hochwertige Schweißnähte mit einem starken Fokus auf die Produktion und sehen großartig aus.“
Die gesamten Oberflächen der Platten werden von Hand geschliffen und maschinell gefräst, um sie auf die gewünschte Tausendstelzoll-Genauigkeit zuzuschneiden, damit sie alle zusammenpassen (siehe Abbildung 2). Überprüfen Sie die Abmessungen mit Präzisionsmess- und Laserscangeräten. Abschließend wird die Platte auf Hochglanz poliert und mit einer Schutzfolie überzogen.
Etwa ein Drittel der Paneele wurden zusammen mit der Basis und der Innenstruktur im Rahmen einer Probemontage errichtet, bevor die Paneele aus Auckland verschifft wurden (siehe Abbildungen 3 und 4). Das Verfahren zur Verkleidung wurde geplant und an einigen kleinen Brettern wurden Nähte geschweißt, um sie miteinander zu verbinden. „Als wir es in Chicago zusammenbauten, wussten wir, dass es passen würde“, sagte Silva.
Temperatur, Zeit und LKW-Vibrationen können dazu führen, dass sich das gerollte Blech löst. Das Rippengitter soll nicht nur die Steifigkeit der Platte erhöhen, sondern auch die Form der Platte während des Transports erhalten.
Daher wird die Platte mit dem Verstärkungsnetz auf der Innenseite wärmebehandelt und gekühlt, um Materialspannungen abzubauen. Um Transportschäden weiter zu vermeiden, werden für jede Platte Gestelle hergestellt, die dann jeweils etwa vier Stück auf einmal in Container geladen werden.
Anschließend wurden die Container, jeweils etwa vier Stück, zu Halbfertigprodukten verladen und mit PSI-Teams nach Chicago geschickt, wo sie von MTH-Teams installiert wurden. Einer ist der Logistiker, der den Transport koordiniert, und der andere ist der Vorarbeiter im technischen Bereich. Er arbeitet täglich mit dem MTH-Personal zusammen und hilft bei Bedarf bei der Entwicklung neuer Technologien. „Er war natürlich ein ganz entscheidender Teil des Prozesses“, sagte Silva.
Lyle Hill, Präsident von MTH, sagte, MTH Industries sei zunächst damit beauftragt worden, die ätherische Skulptur am Boden zu befestigen und den Überbau zu installieren. Anschließend seien die Bleche angeschweißt und unter der technischen Leitung von PSI abschließend geschliffen und poliert worden. Die Fertigstellung der Skulptur erfordere eine Balance zwischen Kunst und Praxis, Theorie und Realität sowie dem erforderlichen und dem geplanten Zeitrahmen.
Lou Cerny, Vizepräsident für Technik und Projektmanager bei MTH, sagte, was ihn an dem Projekt interessiert, sei seine Einzigartigkeit. „Soweit wir wissen, passieren bei diesem speziellen Projekt Dinge, die noch nie zuvor getan wurden oder über die noch nie wirklich nachgedacht wurde“, sagte Cerny.
Die Arbeit an einem einzigartigen Projekt erfordert jedoch vor Ort flexiblen Einfallsreichtum, um unvorhergesehene Herausforderungen zu meistern und Fragen zu beantworten, die im Laufe der Arbeiten auftreten:
Wie befestigt man 128 Edelstahlplatten in der Größe eines Autos an einem dauerhaften Überbau, während man sie mit Samthandschuhen anfasst? Wie schweißt man eine riesige bogenförmige Bohne, ohne sich darauf zu verlassen? Wie durchdringt man eine Schweißnaht, ohne von innen schweißen zu können? Wie erreicht man im Feldeinsatz eine perfekte Spiegeloberfläche für Edelstahlschweißnähte? Was passiert bei einem Blitzeinschlag?
Das erste Anzeichen dafür, dass es sich um ein außergewöhnlich schwieriges Projekt handeln würde, sei gewesen, als mit dem Bau und der Installation der 13.600 Kilogramm schweren Ausrüstung begonnen wurde, sagte Cerny – der Stahlkonstruktion, die die Skulptur trägt.
Während der von PSI zur Verfügung gestellte zinkhaltige Baustahl zur Montage der Unterkonstruktion relativ einfach herzustellen war, befand sich die Unterkonstruktionsstelle jeweils zur Hälfte über dem Restaurant und zur Hälfte über dem Parkplatz, jeweils auf unterschiedlicher Höhe.
„Die Unterkonstruktion ist also irgendwie freitragend und wackelig“, sagte Cerny. „Wo wir einen Großteil dieses Stahls verbaut haben, auch zu Beginn der Plattenarbeiten selbst, mussten wir den Kran tatsächlich in ein 1,5 Meter tiefes Loch fahren.“
Cerny sagte, sie hätten ein hochentwickeltes Verankerungssystem verwendet, darunter ein mechanisches Vorspannsystem, ähnlich dem, das im Kohlebergbau verwendet wird, und einige chemische Anker. Sobald die Unterkonstruktion der Stahlkonstruktion im Beton befestigt sei, müsse eine Überkonstruktion gebaut werden, an der die Schale befestigt werde.
„Wir begannen mit der Installation des Fachwerksystems unter Verwendung von zwei großen, vorgefertigten O-Ringen aus Edelstahl 304 – einer am nördlichen Ende der Struktur und einer am südlichen Ende“, sagt Cerny (siehe Abbildung 3). Die Ringe werden durch sich kreuzende Rohrfachwerke zusammengehalten. Der Ringkern-Hilfsrahmen wird in Abschnitten konstruiert und vor Ort mit MSG- und Stabschweißverfahren sowie geschweißten Versteifungen verschraubt.
„Es handelt sich also um einen riesigen Überbau, den noch niemand zuvor gesehen hat; er dient ausschließlich der strukturellen Einfassung“, sagte Cerny.
Trotz größter Bemühungen, alle erforderlichen Komponenten für das Auckland-Projekt zu entwerfen, herzustellen und zu installieren, ist diese Skulptur beispiellos und das Beschreiten neuer Wege bringt immer Grate und Kratzer mit sich. Ebenso ist die Kombination des Fertigungskonzepts eines Unternehmens mit dem eines anderen nicht so einfach wie die Weitergabe des Staffelstabs. Darüber hinaus kam es aufgrund der räumlichen Entfernung zwischen den Standorten zu Lieferverzögerungen, was eine gewisse Fertigung vor Ort logisch machte.
„Während die Montage- und Schweißverfahren in Oakland im Voraus geplant wurden, erforderten die tatsächlichen Bedingungen vor Ort von allen einen gewissen Einfallsreichtum bei der Anpassung“, sagte Silva. „Und die Gewerkschaftsmitarbeiter sind wirklich großartig.“
In den ersten Monaten bestand die tägliche Routine von MTH darin, die anfallenden Aufgaben zu klären und die optimale Herstellung einiger Komponenten für den Hilfsrahmen sowie einiger Streben, Stoßdämpfer, Arme, Stifte und Bolzen zu bestimmen. Die Pogo-Sticks wurden für die Herstellung eines temporären Abstellgleises benötigt, sagte Er.
„Es handelt sich um einen fortlaufenden Prozess, bei dem wir spontan entwerfen und produzieren, um die Dinge am Laufen zu halten und sie schnell an den Einsatzort zu bringen. Wir verbringen viel Zeit damit, das Vorhandene zu sortieren, in manchen Fällen neu zu konstruieren und dann die benötigten Teile herzustellen.
„Wir haben am Dienstag buchstäblich zehn Dinge, die wir am Mittwoch vor Ort ausliefern müssen“, sagte Hill. „Es gibt viele Überstunden und viele Ladenarbeiten werden mitten in der Nacht erledigt.“
„Etwa 75 Prozent der Board-Aufhängungskomponenten werden vor Ort hergestellt oder modifiziert“, sagte Cerny. „Manchmal haben wir buchstäblich einen 24-Stunden-Tag geschaffen. Ich war bis 2 oder 3 Uhr morgens im Laden und ging dann nach Hause, um zu duschen, holte um 5:30 Uhr alles ab und wurde trotzdem nass.“
Das temporäre Aufhängungssystem MTH für die Montage des Gehäuses besteht aus Federn, Streben und Kabeln. Alle Verbindungen zwischen den Platten werden provisorisch miteinander verschraubt. „Die gesamte Struktur ist also mechanisch verbunden und von innen mit 304 Fachwerken aufgehängt“, sagte Cerny.
Sie beginnen mit der Kuppel an der Basis der Omhalus-Skulptur – „dem Nabel des Bauchnabels“. Die Kuppel wurde mithilfe eines temporären Vierpunkt-Federaufhängungssystems, bestehend aus Aufhängern, Kabeln und Federn, an den Fachwerken aufgehängt. Cerny sagte, dass die Feder ein „Geben und Nehmen“ ermögliche, wenn weitere Bretter hinzugefügt werden. Die Federn werden dann basierend auf dem durch jede Platte hinzugefügten Gewicht neu eingestellt, um dabei zu helfen, die gesamte Skulptur auszubalancieren.
Jedes der 168 Bretter verfügt über ein eigenes Vierpunkt-Federsystem, sodass es an seinem Platz einzeln gestützt wird. „Die Idee besteht darin, keine der Verbindungen zu überbetonen, da diese so zusammengesetzt sind, dass ein Abstand von 0/0 entsteht“, sagte Cerny. „Wenn ein Brett auf das darunterliegende Brett trifft, kann dies zu Verbiegungen und anderen Problemen führen.“
Die präzise Arbeit von PSI zeigt sich in der sehr guten Montage mit wenigen Zwischenräumen. „PSI hat bei der Herstellung der Paneele hervorragende Arbeit geleistet“, sagt Cerny. „Das ist ihnen allen zu verdanken, denn am Ende hat alles perfekt gepasst. Die Passgenauigkeit ist wirklich gut, was ich sehr schätze. Wir sprechen hier von einem Tausendstel Zoll. Die Platte wird aufgesetzt. Es bildet eine geschlossene Kante.“
„Wenn die Montage abgeschlossen ist, denken viele Leute, sie sei fertig“, sagte Silva. Das liege nicht nur daran, dass die Nähte dicht seien, sondern auch daran, dass die vollständig zusammengebauten Teile und die hochglanzpolierten Platten ihre Umgebung reflektieren. Allerdings seien Stoßnähte sichtbar, flüssiges Quecksilber hingegen habe keine Nähte. Außerdem müsse die Skulptur noch vollständig nahtgeschweißt werden, um ihre strukturelle Integrität für künftige Generationen zu erhalten, sagte Silva.
Die Fertigstellung von Cloud Gate musste während der großen Eröffnung des Parks im Herbst 2004 auf Eis gelegt werden, daher war Omhalus ein Live-GTAW, und das dauerte einige Monate.
„Man kann kleine braune Flecken sehen. Das sind WIG-Lötstellen rund um die gesamte Struktur“, sagte Cerny. „Wir haben im Januar mit dem Wiederaufbau der Zelte begonnen.“
„Die nächste große Fertigungsherausforderung für dieses Projekt bestand darin, die Naht zu schweißen, ohne dass die Formgenauigkeit durch Schweißschrumpfverformung verloren geht“, sagte Silva.
Plasmaschweißen sorgt für die erforderliche Festigkeit und Steifigkeit bei minimalem Risiko für das Blech, sagte Cerny. Eine Mischung aus 98 % Argon und 2 % Helium ist am besten geeignet, um Verschmutzungen zu reduzieren und die Verschmelzung zu verbessern.
Schweißer wenden Schlüsselloch-Plasmaschweißtechniken unter Verwendung von Thermal Arc®-Stromquellen und speziellen Traktor- und Brennerbaugruppen an, die von PSI entwickelt und verwendet werden.