揭幕“不可能的雕像”,山特维克可乐满尖端工艺再现百年大师巅峰之作


发布时间:

2023-05-10

    提到用金属制作的艺术品,人们最熟悉的是自由女神像或埃菲尔铁塔,而了解当代艺术的人则会想到芝加哥的毕加索雕塑或安东尼·戈姆雷爵士(Sir Anthony Gormley)的《北方天使》(Angel of the North)。但您听说过将多件著名艺术作品结合起来,用不锈钢和人工智能(AI)再造出的新型现代杰作吗?最近,世界领先的金属切削刀具制造商山特维克可乐满Sandvik Coromant的工程师Henrik Loikkanen和Jakob Pettersson携其团队挑战了一项几乎“不可能完成的”任务,他们将最新的人工智能技术与尖端的不锈钢切削工艺相结合,打造了一座“不可能的雕像”,成功将历史上最著名的五位雕塑大师的巅峰作品融合再现。

  山特维克可乐满Sandvik Coromant与山特维克集团合作,利用最新的AI人工智能建模技术和尖端金属切削制造解决方案,成功打造了一座载入史册的现代工程设计杰作——“不可能的雕像”。这座雕像以五位世界知名雕塑大师的作品为基础,结合顶尖AI技术设计完成,再现了米开朗基罗(Michelangelo)作品的动态姿势、奥古斯特-罗丹(Auguste Rodin)的肌肉纹理、凯特-科尔维茨(Käthe Kollwitz)的阴郁色调、高村光太郎(Takamura Kotaro)的日本格调以及奥古斯塔-萨维奇(Augusta Savage)鼓舞人心的反抗精神,将500年来历史上最著名的创作特色和技艺精髓完美融合在一起。。

  “不可能的雕像”重达500公斤,高150厘米,于2023年4月在瑞典国家科学技术博物馆(Tekniska Museet)正式揭幕,可以说是当今人工智能与精密制造技术完美结合的里程碑。那么Loikkanen和Pettersson团队又是如何将艺术与科学、过去与未来巧妙融合在一起,制作出这尊金属工艺精品的呢?

  当AI与艺术相遇

  人工智能的出现已有一段时间,通常是由智能机器负责执行人类常见的智能活动,如视觉感知、语音识别、决策、语言翻译和问题解决。其概念可追溯到几十年前,当时最早的程序是由后来成为牛津大学编程研究小组主任的Christopher Strachey于1951年编写的。而新的对话式人工智能程序的出现,如谷歌的Bard和ChatGPT,则为该项技术开辟了更多应用领域。

  现如今,人工智能的成就可以说是无限的——它甚至能够创造艺术。山特维克把上述五位艺术家的风格先融合成二维设计,之后开始着手将其转化为完整的3D图像。首先,他们通过深度估计仪构建初始3D模型,然后使用人体姿态估计器完善及改进身体,接着使用视频游戏算法生成逼真的结构,再通过专业AI技术重新加入之前步骤中漏掉的细节。至此,他们已经做好了将设计变为实物的全部准备。最后山特维克使用Mastercam软件,将一尊拥有超过600万个表面和复杂细节的金属雕像打造完成。

  “我们在这座雕像的设计中尝试了一些独特的技术”,山特维克可乐满Sandvik Coromant技术区域经理Henrik Loikkanen透露:“我们有着非常精确的数字模拟技术来帮助我们加工雕像。完整的数字化制造可以提前验证整个复杂的加工过程。因此,雕像的每个部分在加工开始之前就已通过数字化方式达到了无可挑剔的状态。而花在雕像制造上的唯一时间是实际的生产时间,这也意味着我们在整个过程中没有生产一个多余的组件。”

  让不可能成为可能

  山特维克用人工智能完成了所有设计并使用数字孪生技术模拟出最佳的制造方法,接着就进入了雕像的正式加工阶段。Loikkanen继续说道:“我们在制作雕像时,就像在航空航天工业中加工高度专业化的复杂零件一样。而另一个挑战则来自于制作雕像所选择的材料--Alleima的不锈钢。要知道,ISO M材料是众所周知的难加工,该材料组的特点是加工硬化率高,断屑性能差,因此对应的加工刀具必须经过精挑细选。”

  山特维克可乐满Sandvik Coromant选择了以下几种工具来雕刻雕像上的每个复杂部分。其中,Coromant Capto® 工具接口用于将手臂和头部连接到雕像的躯干上,CoroMill®Plura和Dura系列的实心圆形工具则负责完成雕像的全部表面和特征勾勒,而CoroMill®MH20是2021年推出的高进给铣刀,用于处理从工件上削除的大部分不锈钢。

  山特维克可乐满Sandvik Coromant的CAM及机加工专家Jakob Pettersson解释道:“我们有超过10,000种标准产品,涵盖钻孔,铣削,铰孔和螺纹。但我们不能都拿来制作‘不可能的雕像’。为了完成这一壮举,我们经历了反复的筛选和比较。”

  “为了使用最少的工具,减少不必要的浪费,我们对加工方法和工具的选择也进行了特殊的考虑。在雕像的粗加工方面,我们选用CoroMill®Plura和Dura系列整体硬质合金立铣刀;而最终形状的粗略轮廓则必须使用很长的工具来制作,对此我们挑选了安装在重金属柄上的MH20高进给铣刀,这个组合无疑是最完美的选择。同时,实心圆形立铣刀的选用则大大加快了加工速度,从而降低了能耗。”

  CoroMill®MH20系列的长悬垂加工能力对于航空航天领域非常有利。它在设计时考虑了难以加工的部件,与传统的四棱设计相反,MH20采用了双边形刀片的设计。其优势在于,刀片最薄弱的部分远离主切削区,从而提升了可靠性和抗磨损保护。而且针对拐角或壁面的加工也不会影响下一个边缘或前拐角,确保了每个边缘能达到统一的效果。

  CoroMill®Plura HD系列则提供了安全高效的固体端铣,它一直是山特维克可乐满Sandvik Coromant在钢和不锈钢重型应用中的首选方案。该工具还有一项特殊的优势,它具有山特维克可乐满Sandvik Coromant研发团队开发的Zertivo™2.0涂层,该涂层可进一步提高工艺安全性和生产力。CoroMill® Dura系列则是为所有刀具应用而设计的专业解决方案,这些立铣刀可用于生产部件所需的所有工序中,包括粗加工、精加工、半精加工和斜坡加工。

  创造杰作

  “不可能的雕像”的加工远远不止上述这些挑战,山特维克可乐满Sandvik Coromant团队对整体加工策略也进行过几次调整。Loikkanen解释道:“最初的三维模型并不是CAD/ CAM系统能够直接使用的类型。所以我们必须将3D网格模型(三维动画工作室常用的表面多边形外壳)转换为具有一定密度的实体三维模型,这是一个相当具有挑战性的过程。当转换完成后,模型被分成了17个部分,而它们之间的所有接口必须紧密配合,以确保各部分放在一起时看不到任何交叉点。我们花了不少时间才使这一切达到完美的状态"。

  Pettersson补充:“由于部件尺寸与机器的关系,我们在粗加工中也遇到了一些挑战。最终通过模拟NC代码,我们找到了能达到机床工作极限的所有区域,并通过改变CAM序列,顺利解决了这个问题"。

  “这座完美融合五位艺术家作品的雕像最终成为现实。不过,打造一座前所未有的雕像并不是山特维克可乐满Sandvik Coromant唯一的成就。”Loikkanen说道:“整个过程涉及到大量的编程工作,因此我们采用了几项可用于未来数字化加工业的尖端数字孪生技术。可以说,所有的测试都是通过数字化来完成的,否则我们将在不断的试错上花费大量时间。这些技术会在我们未来的项目中广泛应用,以帮助人们节省时间并减少报废部件的数量。”

  “每个组件的编程和模拟过程也变得越来越快,”Pettersson接着说到,“我们在整个加工过程中花费的时间基本相同,因为切割数据和工具选择并未发生大的变化。这点也让我得出了一个结论: 即我们提供的大量产品数据和建议都是准确的,并可从我们的网站、刀具指南、刀具库或者直接集成到CAM系统中来轻松获取。毫无疑问,这对我们的客户具有巨大的价值,也为我们实现了围绕CAM编程中数字循环的一项密集型任务。”

  “今天,这座雕像被展示出来供艺术和技术爱好者们欣赏,它向人们诠释了数字和物理制造工具可实现的巨大创造力。”Loikkanen说:"我为我们能完成这项任务感到无比自豪。希望那些参观Tekniska博物馆以及任何看到这座雕像的人,都能够欣赏到这件与众不同的艺术品。”

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