Henrik Loikkanen (a sinistra) e Jakob Pettersson, rispettivamente Technology Area Manager e CAM and Machining Specialist presso Sandvik Coromant, sono stati incaricati di realizzare un’opera in acciaio inossidabile, generata attraverso l’IA, che sintetizzasse alcune delle creazioni artistiche più famose di sempre.
Ecco come rendere possibile una sfida ingegneristica impossibile: le opere di artisti come Michelangelo, Rodin, Kollwitz, Kotaro e Savage “incontrano” il know-how nel settore utensili di Sandvik Coromant, l’acciaio inossidabile e l’intelligenza artificiale.
di Federica Conti
Creare opere d’arte dal metallo non è nulla di insolito: si pensi alla Statua della Libertà, o alla Torre Eiffel, mentre ai più esperti in arte contemporanea verranno in mente la Chicago Picasso o l’Angelo del Nord di Sir Antony Gormley. Ma come si fa a combinare tra loro diverse e famose opere d’arte utilizzando l’acciaio inossidabile e l’intelligenza artificiale (IA) per realizzare un nuovo genere di capolavoro della modernità? Quando due ingegneri di Sandvik Coromant, Henrik Loikkanen e Jakob Pettersson, sono stati incaricati di realizzare un’opera in acciaio inossidabile, generata attraverso l’IA, che sintetizzasse alcune delle creazioni artistiche più famose di sempre, le loro conoscenze in materia di taglio del metallo sono state messe a dura prova.
Attualmente, i traguardi raggiungibili dall’IA sembrano illimitati, dal momento che può essere utilizzata anche nei lavori artistici. Dopo aver realizzato un disegno 2D che riunisse gli stili dei cinque diversi artisti, Sandvik ha iniziato a tradurre il modello in un’immagine completa in 3D.
ARTE E SCIENZA
In collaborazione con Sandvik Group, Sandvik Coromant ha costruito una statua destinata a entrare nei libri di storia. Realizzata utilizzando soluzioni di modellazione IA e di produzione all’avanguardia, la scultura combina le forme dinamiche di Michelangelo, il magistrale vigore di Auguste Rodin, le fosche tonalità di Käthe Kollwitz, l’influsso giapponese di Takamura Kotaro e l’istinto ribelle di Augusta Savage per riunire in sé alcuni degli artisti più famosi di sempre, succedutisi in un arco temporale lungo 500 anni.
Dal peso di 500 kg e con un’altezza di 150 cm, l’Impossible Statue è stata inaugurata ufficialmente presso il Tekniska Museet, il museo nazionale svedese di scienze e tecnologia, ad aprile 2023. Creare una statua ricorrendo a tecniche del genere rappresenta un esperimento mai condotto prima. Ma come hanno fatto Loikkanen, Pettersson e il loro team di artigiani a fondere arte e scienza, passato e futuro?
Una volta finalizzato il disegno della statua grazie all’IA e aver simulato virtualmente i modi migliori per lavorarla tramite digital twinning, è arrivato il momento di avviare la lavorazione vera e propria.
L’IA E L’ARTE
L’IA esiste da diverso tempo ed è presente in macchine intelligenti che svolgono attività per le quali è di norma necessaria l’intelligenza umana, come la percezione visiva, il riconoscimento vocale, i processi decisionali, la traduzione e il problem-solving. La sua concezione risale a decenni addietro, con lo sviluppo del primissimo programma scritto nel 1951 da Christopher Strachey, poi direttore del Programming Research Group presso l’Università di Oxford. Tuttavia, l’emergere di nuovi programmi di conversazione basati sull’IA, come Google Bard e ChatGPT, hanno di gran lunga ampliato le possibili applicazioni di questa tecnologia.
Attualmente, i traguardi raggiungibili dall’IA sembrano illimitati, dal momento che può essere utilizzata anche nei lavori artistici. Dopo aver realizzato un disegno 2D che riunisse gli stili dei cinque diversi artisti, Sandvik ha iniziato a tradurre il modello in un’immagine completa in 3D.
Tramite stimatori di profondità per costruire il modello 3D, stimatori di pose umane per perfezionare il corpo, algoritmi per videogiochi per generare un tessuto realistico e IA specializzata per reintrodurre dettagli di precisione andati persi nelle fasi precedenti, Sandvik ha potuto trasformare il disegno in realtà. Con il software Mastercam è stato completato il disegno di una statua con oltre sei milioni di superfici e dettagli complessi.
Questa fase ha posto alcune importanti sfide: “Ci serviva una simulazione digitale estremamente precisa che ci aiutasse a lavorare la statua”, spiega Henrik Loikkanen, Technology Area Manager presso Sandvik Coromant. “Produzione digitale significa poter verificare in anticipo l’intero processo di lavorazione, in tutta la sua complessità: ciò vuol dire che il tempo trascorso sulle macchine è stato solo quello effettivamente riservato alla produzione. Inoltre, così facendo non abbiamo prodotto un solo componente di scarto, per tutta la durata del progetto”.
Sandvik Coromant ha scelto diversi utensili per scolpire ogni complicata parte della statua, tra questi CoroMill® MH20, una fresa ad alta velocità di avanzamento, lanciata nel 2021, impiegata per lavorare gran parte dell’acciaio inossidabile rimosso dal pezzo in lavorazione.
LAVORARE L’IMPOSSIBILE
Una volta finalizzato il disegno della statua grazie all’IA e aver simulato virtualmente i modi migliori per lavorarla tramite digital twinning, è arrivato il momento di avviare la lavorazione vera e propria. “Abbiamo considerato la produzione della statua come se stessimo lavorando componenti complessi e altamente specializzati, come quelli dedicati, per esempio, all’industria aerospaziale”, prosegue Loikkanen. “Il materiale scelto per la statua, acciaio inossidabile di Alleima, ha rappresentato un’altra sfida dal momento che i materiali ISO M sono notoriamente difficili da lavorare. Questo gruppo di materiali si caratterizza per gli alti tassi di incrudimento e le scarse proprietà di controllo truciolo in fase di lavorazione. La scelta degli utensili per lavorare il materiale richiede perciò grande attenzione”.
Sandvik Coromant ha scelto diversi utensili per scolpire ogni complicata parte della statua. L’interfaccia di attrezzamento Coromant Capto® è stata utilizzata per collegare il braccio e la testa al busto della statua, utensili integrali rotanti delle gamme CoroMill® Plura e Dura sono serviti per la finitura di tutte le superfici e di tutte le caratteristiche, mentre CoroMill® MH20, una fresa ad alta velocità di avanzamento lanciata nel 2021, è stata impiegata per lavorare gran parte dell’acciaio inossidabile rimosso dal pezzo in lavorazione.
“Abbiamo in catalogo più di 10.000 prodotti standard che coprono attività come foratura, fresatura, alesatura e filettatura”, spiega Jakob Pettersson, CAM and Machining Specialist presso Sandvik Coromant. “Tuttavia, non potevamo scegliere un utensile qualunque per creare l’Impossible Statue. Per portare a termine questo progetto di lavorazione, era necessario ponderare le nostre scelte con la massima attenzione. Abbiamo dovuto dedicare molte riflessioni alla scelta del metodo e degli utensili, al fine di usarne il minor numero possibile e limitare così gli scarti. La sgrossatura della statua è stata eseguita con un mix di frese a candela in metallo duro integrale delle gamme CoroMill® Plura e Dura. La profilatura di sgrossatura della forma finale richiedeva utensili di una certa lunghezza. In questo caso, la scelta ideale era costituita da una combinazione di frese ad alte velocità di avanzamento MH20, montate su steli in acciaio ad alta densità. L’uso di frese a candela della nostra offerta di utensili integrali rotanti ha velocizzato enormemente il processo e ridotto, pertanto, il consumo di energia”.
La capacità di CoroMill® MH20 di lavorare in presenza di lunghe sporgenze rende questo utensile particolarmente vantaggioso nel settore aerospaziale. Questa fresa è stata studiata appositamente per componenti difficili da lavorare e, contrariamente alla soluzione tradizionale a quattro taglienti, presenta un inserto a due taglienti. Tale caratteristica è straordinariamente utile, in quanto implica che la sezione più debole dell’inserto si trova a grande distanza dalla zona di taglio principale, aumentando così l’affidabilità e il grado di protezione contro l’usura. Inoltre, in questo modo la lavorazione contro raccordi e pareti non avrà alcun impatto sul tagliente successivo o l’angolo d’attacco, assicurando prestazioni uniformi per ciascun tagliente.
CoroMill® Plura HD è la scelta prioritaria di Sandvik Coromant per applicazioni pesanti su acciaio e acciaio inossidabile, garantendo operazioni di fresatura con frese a candela integrali sicure ed efficienti. L’utensile dispone ora di un vantaggio aggiuntivo grazie al rivestimento Zertivo™ 2.0, sviluppato dal team R&S di Sandvik Coromant, per migliorare ulteriormente la sicurezza di processo e la produttività.
Le frese CoroMill® Dura sono concepite per offrire una soluzione di attrezzamento completa: possono essere utilizzate in tutti i processi necessari alla produzione dei componenti, tra cui sgrossatura, finitura, semifinitura e lavorazione in rampa.
Combinando tra loro diverse e famose opere d’arte, utilizzando l’acciaio inossidabile, l’intelligenza artificiale (IA) e la tecnologia di Sandvik Coromant, i due Manager hanno contribuito alla realizzazione di un nuovo genere di capolavoro della modernità.
LAVORARE CAPOLAVORI
Ovviamente, una lavorazione del genere non è esente da problemi e la squadra ha dovuto adattare la propria strategia di lavorazione. “Il modello 3D iniziale non era il tipo di modello elaborabile da sistemi CAD/CAM”, afferma Loikkanen. “Doveva essere convertito da un modello 3D Mesh, che è essenzialmente un guscio di poligoni di superficie comunemente usato negli studi di animazione 3D, in un modello 3D solido avente una certa densità. Si trattava di un processo piuttosto complesso. Una volta completato, il modello è stato sezionato in 17 pezzi e tutte le interfacce comprese tra questi hanno dovuto essere modellate con un incastro preciso, così da rendere le intersezioni invisibili al momento dell'assemblaggio delle parti. Ci è voluto tempo perché tutto fosse perfetto”.
“Abbiamo avuto problemi anche durante la sgrossatura, per via delle dimensioni del componente rispetto alle macchine”, aggiunge Pettersson. “Abbiamo risolto simulando il codice NC e trovando tutte le aree in cui avremmo raggiunto il limite di inviluppo di lavoro della macchina e alterando la sequenza CAM”.
RISULTATO FINALE
Come risultato finale, è venuta alla luce una statua che riunisce in sé senza soluzione di continuità gli stili di cinque diversi artisti. Tuttavia, la creazione di una statua mai vista prima non è stato l’unico obiettivo conseguito da Sandvik Coromant. “Durante il processo, abbiamo messo in atto svariate tecniche applicabili a prossimi progetti di lavorazione digitale”, commenta Loikkanen. “Considerando l’enorme mole di lavoro in termini di programmazione, la costruzione della statua sarebbe stata impossibile senza un gemello digitale. Tutte le fasi di test sono state eseguite in digitale, in modo da ottenere consistenti risparmi di tempo, che altrimenti sarebbe stato impiegato in prove per tentativi ed errori. Potremo certamente applicare questo metodo in progetti futuri, per risparmiare tempo e ridurre il numero di pezzi scartati”.
“Il processo di programmazione e simulazione è diventato sempre più veloce per ogni componente”, aggiunge Pettersson. “La lavorazione ha richiesto pressappoco lo stesso tempo in tutte le sue fasi, principalmente grazie al fatto che i dati di taglio e la selezione degli utensili non variavano mai di molto. Questo punto in particolare mi ha fatto arrivare a una conclusione: gli esaustivi dati e consigli sui prodotti che forniamo sono precisi e facilmente reperibili dal nostro sito web, da Tool Guide e Tool Library oppure sono anche direttamente integrati nei sistemi CAM stessi. Tutto ciò è certamente di grande aiuto per i nostri clienti e conclude una delle attività più impegnative nel completare il ciclo digitale della programmazione CAM”.
Finalmente ammirabile da amanti dell’arte e della tecnologia, la statua esprime il grado di creatività raggiungibile con utensili di lavorazione sia digitali sia fisici. “Essere riusciti in quest’opera è motivo di grande orgoglio”, sottolinea Loikkanen. “Spero che i visitatori del Tekniska Museet, e chiunque altro ammiri la statua, possano comprendere che si tratta di un’opera d'arte come nessun’altra”.
“Le tecniche usate e i metodi impiegati dimostrano ciò di cui Sandvik Coromant è realmente capace”, conclude Pettersson. “Abbiamo davvero solide conoscenze nel taglio del metallo, anche quando affrontiamo sfide inedite”.
Per ricevere maggiori informazioni su Impossible Staute di Sandvik e per guardare un video del progetto durante la realizzazione, è possibile visitare la home page di Sandvik https://www.home.sandvik/en/stories/themes/the-impossible-statue/. ©TECNeLaB
Dal peso di 500 kg e con un’altezza di 150 cm, l’“Impossible Statue” è stata ufficialmente inaugurata presso il Tekniska Museet, il museo nazionale svedese di scienze e tecnologia, ad aprile 2023.
