Kunstverk laget av metall er ikke noe nytt. For mange av oss er Frihetsstatuen eller Eiffeltårnet det første vi tenker på, mens de som er fortrolig med samtidskunst kanskje vil tenke på Chicago-Picasso eller Nordens engel av Anthony Gormley. Men hvordan går man frem når man skal kombinere flere berømte kunstverk ved bruk av rustfritt stål og kunstig intelligens (AI) og slik skape en ny type moderne mesterverk? Da Sandvik Coromant-ingeniørene Henrik Loikkanen og Jakob Pettersson fikk i oppdrag å lage en AI-generert syntese i rustfritt stål av noen av historiens mest berømte kunstverk, ble deres ekspertise innenfor metallskjæring satt på prøve i aller høyeste grad.

I samarbeid med Sandvik Group har Sandvik Coromant utviklet en statue som er helt unik. Skulpturen er laget ved bruk av AI-modellering og topp moderne metallskjæringsløsninger og kombinerer de dynamiske posisjonene i verkene til Michelangelo, de mesterlige musklene til Auguste Rodin, de dystre fargetonene til Käthe Kollwitz, japansk påvirkning fra Takamura Kotara og inspirerende trass fra Augusta Savage for å forene noen av historiens mest berømte kunstnere fra en periode som strekker over 500 år.

Med en vekt på 500 kg og en oppreist høyde på 150 cm ble Den umulige statuen offisielt avduket på Tekniska Museet, Sveriges nasjonalmuseum for vitenskap og teknologi i april 2023. Å lage en statue på denne måten har aldri blitt gjort før. Så hvordan klarte Loikkanen, Pettersson og teamet deres å lage denne blandingen av kunst og vitenskap, fortid og fremtid?

AI møter kunst

AI er ikke noe helt nytt. Vi er blitt vant til intelligente maskiner som får i oppdrag å utføre aktiviteter som vanligvis krever menneskelig intelligens, slik som visuell persepsjon, talegjenkjenning, beslutningstaking, språkoversettelse og problemløsning. Konseptet går tilbake til det tidligste programmet, som ble skrevet i 1951 av Christopher Strachey, senere leder for programmeringsforskningsgruppen ved universitetet i Oxford. Men med fremveksten av nye, snakkende AI-programmer som Googles Bard og ChatGPT åpnes det for enda flere bruksområder for teknologien. 

I dag virker det nesten grenseløst hva AI kan klare — kunstig intelligens kan til og med skape kunst. Etter å ha opprettet en 2D-design som førte sammen stilene til de fem kunstnerne, begynte Sandvik å omgjøre modellen til et komplett 3D-bilde. Etter bruk av dybdeestimatorer til å bygge 3D-modellen, estimatorer for menneskelige positurer for å finjustere kroppen, videospillalgoritmer til å generere realistisk struktur og spesialisert AI til å gjeninnføre små detaljer som gikk tapt i de forrige trinnene, var Sandvik klar til å gjøre designen om til virkelighet. Ved hjelp av Mastercam-programvaren ble det laget en design for en statue med over seks millioner flater og komplekse detaljer. 

Utformingen av statuens design bød på noen helt spesielle utfordringer. “Vi trengte en uhyre nøyaktig digital simulering som hjelp til å maskinere statuen,” forklarte Henrik Loikkanen, leder for teknologifeltet hos Sandvik Coromant. “Digital produksjon betyr at vi kan prøve ut hele den komplekse maskineringsprosessen på forhånd. Den eneste tiden vi brukte på maskiner, var derfor den faktiske produksjonstiden. Dette betød også at vi ikke laget en eneste komponent som måtte kasseres i løpet av hele prosjektet.”

Maskinere det umulige

Da vi var ferdige med designen til statuen ved hjelp av AI og virtuell simulering av optimale produksjonsmåter for statuen, ved å bruke en digital tvilling, gikk vi videre til maskineringen. “Vi behandlet produksjonen av statuen slik vi ville behandlet svært spesialiserte og komplekse deler, for eksempel til bruk i luftfartsindustrien,” fortsatte Loikkanen. “En ekstra utfordring var materialet som ble valgt til statuen — rustfritt stål fra Alleima — ettersom ISO M-materialer er notorisk vanskelige å maskinere. Denne materialgruppen kjennetegnes av de høye hastighetene ved herding av arbeidsdeler og dårlige sponbryteregenskaper under maskinering. Vi måtte derfor tenke svært nøye gjennom hvilke verktøy vi skulle velge til maskinering av materialet.”

Sandvik Coromant valgte flere verktøy for å kunne modellere hver intrikate del av statuen. Coromant Capto® verktøygrensesnitt ble brukt til å feste armen og hodet til statuens torso, massive runde verktøy i CoroMill® Plura- og Dura-seriene sørget for finishen på alle overflatene og funksjonene til statuen, og CoroMill® MH20, en fres med høy matehastighet, som ble lansert i 2021, ble brukt til maskineringen av alt det rustfrie stålet som ble fjernet fra arbeidsstykket.

"Vi har over 10 000 standardprodukter som dekker boring, fresing, brotsjing og gjengeskjæring i våre kataloger,” forklarte Jakob Pettersson, CAM og maskineringsekspert hos Sandvik Coromant. “Men vi kunne ikke bare velge et hvilket som helst verktøy til å lage Den umulige statuen. For å lykkes med en slik produksjonsoppgave måtte vi være hyperfokusert i valget av verktøy.

“Vi måtte tenke svært grundig gjennom valg av metode og verktøy for å bruke så lite verktøybehandling som mulig og dermed begrense avfallet. Grovmaskineringen av statuen ble utført med en blanding av endefreser av massivt hardmetall fra CoroMill® Plura- og Dura-seriene. Grovprofileringen av den endelige formen må gjøres med nokså langvarig verktøybehandling. Her var en kombinasjon av MH20-høymatingsfreser montert på tungmetallskaft den perfekte løsningen. Bruken av endefreser fra vårt sortiment av massive runde verktøy satte fart i prosessen og reduserte på den måten energiforbruket.” 

CoroMill® MH20s evne til å maskinere med lange overheng gjør den ekstra godt egnet i luftfartssektoren. Det er konstruert med tanke på vanskelig maskinerbare komponenter, og i motsetning til det tradisjonelle fireeggete konseptet har MH20 et tveegget skjær. Dette er særlig gunstig fordi det betyr at den svakeste delen av skjæret er lengst borte fra hovedkuttesonen, noe som gir større driftssikkerhet og beskyttelse mot slitasje. Det betyr også at maskinering mot et hjørne eller en vegg ikke vil påvirke den neste eggen eller fronthjørnet og sikrer dermed en stabil ytelse per egg. 

CoroMill® Plura HD er Sandvik Coromants førstevalg for tunge anvendelser i stål og rustfritt stål, ettersom det gir trygg og effektiv endefresing. Verktøyet leveres nå med en ekstra fordel i form av Zertivo™ 2.0-belegget som er utviklet av Sandvik Coromants R&D-team for å forbedre prosessikkerheten og produktiviteten ytterligere. CoroMill® Dura er beregnet som en løsning for all slags verktøybehandling. Endefresene kan brukes i alle prosessene som trengs for å produsere en komponent ― både grovmaskinering, finishing, halv-finishing og ramping.

En produksjonsbragd i toppklasse

Maskinering av det umulige har selvsagt noen utfordringer, og teamet måtte justere maskineringsstrategien flere ganger. "Den første 3D-modellen var ikke av en type som modell-CAD/CAM-systemene kunne arbeide med,” sa Loikkanen. “Den måtte ombygges fra en 3D-nettmodell, som enkelt sagt er et skall med overflatepolygoner vanligvis brukt i 3D-animasjonsstudioer, til en massiv 3D-modell med tetthet, og dette var en temmelig utfordrende prosess. Da modellen var ferdig, ble den seksjonert i 17 deler, og alle grensesnittene mellom delene måtte modelleres pinlig nøyaktig formtilpasset for å gjøre seksjonene usynlige når delene ble satt sammen. Det tok sin tid å få alt sammen perfekt.”

“Vi hadde også noen utfordringer under grovmaskineringen på grunn av størrelsen på komponenten i forhold til maskinene,” la Pettersson til. “Dette ble løst ved å simulere NC-koden og finne alle områdene der vi kunne nå grensen for maskinens arbeidsområde og ved å endre CAM-rekkefølgen.”

Til slutt hadde vi klart det umulige, å lage en statue som sømløst blander verkene til fem kunstnere. Men det å utvikle en statue som aldri var blitt sett før, var ikke det eneste Sandvik Coromant oppnådde i denne prosessen. “Underveis implementerte vi flere teknikker som kan brukes ved digitale maskineringsprosjekter i fremtiden,” sa Loikkanen. “Bare mengden av programmeringsarbeid ville gjort det umulig å konstruere statuen uten en digital tvilling. All testingen ble gjort digitalt for å spare masse tid som man ellers måtte ha brukt til testing gjennom prøving og feiling. Dette er helt sikkert noe vi kan anvende i fremtidige prosjekter for å spare tid og redusere antall kasserte komponenter.”

"Programmerings- og simuleringsprosessen gikk raskere og raskere for hver komponent,” la Pettersson til. “Maskineringen tok omtrent like lang tid under hele produksjonen, hovedsakelig fordi skjæredataene og verktøyvalget ikke endret seg så mye. Dette gjorde at jeg trakk følgende konklusjon: De omfattende produktdataene og anbefalingene vi gir, er nøyaktige og lett tilgjengelige, enten det er på hjemmesiden, verktøyguiden, verktøybiblioteket eller til og med integrert direkte i selve CAM-systemene. Dette er opplagt svært nyttig for kundene våre og fullfører et av de mest arbeidsintensive oppdragene ved å slutte den digitale sirkelen rundt CAM-programmering.”

Statuen står nå utstilt og kan beskues av kunst- og teknologielskere, og den er en påminnelse om kreativiteten som både digitale og fysiske maskineringsverktøy kan mestre. “Jeg er utrolig stolt over at vi klarte dette,” konkluderte Loikkanen. “Forhåpentligvis vil de som besøker Tekniska Museet og alle andre som ser statuen, verdsette den som et unikt kunstverk.”

“Teknikkene vi brukte og metodene vi benyttet, viser virkelig hva Sandvik Coromant kan prestere,” tilføyde Pettersson. “Vi kjenner metallskjæring til bunns, selv når vi står overfor en utfordring ingen har møtt før oss.”

For å finne ut mer om Sandviks Umulige statue og se på en video om prosjektet, kan du besøke home.sandvik.