El arte del corte por chorro de agua

Después de un año de planificación; diseño; fabricar; y una instalación de 84 horas las 24 horas, "Wake" hizo su debut en Times Square el 11 de julio de 2018. (De izquierda a derecha) Jeb Hedgecock, estudiante de escultura de la Universidad de Carolina del Norte-Asheville; los estudiantes de ingeniería Kyle Ward y Kaitlin Thomas; la directora del estudio STEAM, Sara Sanders; y los estudiantes de último año de ingeniería Brittany Hand, Zoe Rorvig, Jacob Fink y Elijah Nonamaker formaron el equipo de instalación. Foto de Adam Taylor.

No pensarías que una historia que involucre arte conceptual y un espacio de creación con sede en la universidad tendría mucho que ver con la fabricación de metal, pero estarías equivocado en este caso. De hecho, si su taller ha pensado alguna vez en ampliar sus capacidades de corte con un chorro de agua, es posible que desee seguir leyendo.

La historia comienza en 2016 cuando el departamento de ingeniería de la Universidad de Carolina del Norte-Asheville necesitaba urgentemente un taller ampliado. Tenía solo alrededor de 1,500 pies cuadrados abastecidos con equipo antiguo de metalurgia, y el programa se estaba expandiendo, acomodando a más estudiantes interesados ​​en el plan de estudios de mecatrónica de la escuela. Los administradores de la universidad reconocieron el desafío, pero también vieron la oportunidad de abordar otra situación. El departamento de arte también necesitaba un área de trabajo ampliada, por lo que los funcionarios sugirieron crear un "espacio para creadores", donde los estudiantes de ingeniería y arte pudieran trabajar codo con codo. Los directores de ambos departamentos académicos estuvieron de acuerdo, hicieron planes para el espacio y el estudio STEAM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería, Arte y Matemáticas) disfrutó de su corte de cinta en diciembre de 2016.

El estudio está ubicado fuera del campus en un almacén en el Distrito de Artes River de Asheville. Los 12,000 pies cuadrados. El espacio alberga un taller de carpintería y metalurgia. El equipo incluye molinos y tornos CNC, sistemas de soldadura, una cortadora de plasma manual, tornos para madera, sierras de cinta, un enrutador CNC, una cortadora láser, una cepilladora, una ensambladora, una lijadora de banda ancha y un chorro de agua.

"No hay cubículos ni divisiones en el taller. Esperamos que los estudiantes realmente aprendan a trabajar juntos mientras navegan por el espacio y se apoyen, dándose retroalimentación unos a otros", dijo Sara Sanders, directora de STEAM Studio y una alumna del programa de ingeniería de UNC-Asheville, que se graduó en 2011.

Los estudiantes y el estudio fueron desafiados en el otoño de 2017 cuando el artista conceptual Mel Chin presentó su concepto artístico llamado "Wake". En ese momento, Chin se desempeñaba como Black Mountain College Fellow en la universidad. (Black Mountain College, fundado en Black Mountain, NC, en 1933, se organizó en torno a los principios del aprendizaje holístico con el estudio del arte como parte central de una educación clásica en artes liberales. La escuela produjo varios artistas notables durante sus 24 años de existencia). El concepto requería una recreación de un mascarón de proa, que era una semejanza de la cantante de ópera sueca Jenny Lind del USS Nightingale, una expedición del siglo XIX y un clíper mercante que más tarde se convirtió en un buque de guerra de la Unión durante la Guerra Civil. La escultura sería un casco de 24 pies de altura de un barco naufragado con el mascarón de proa predominantemente expuesto. El mascarón de proa también tendría elementos animatrónicos que moverían su cabeza y pecho, replicando la acción de respirar. El plan requería que la pieza se exhibiera en el Times Square de la ciudad de Nueva York en el verano de 2018.

Sanders dijo que buscó al departamento de ingeniería para ver si el esfuerzo de ayudar en la creación de la escultura podría funcionar como un proyecto de diseño senior. Cuando obtuvo el visto bueno, el estudio se comprometió por completo a hacer realidad la pieza de arte conceptual.

Ahí es donde entra en juego el chorro de agua.

Sanders dijo que mientras el estudio STEAM buscaba equipar su nuevo espacio de trabajo, su consejo asesor industrial estaba dividido en cuanto a qué tipo de mesa de corte debería obtener. La mitad recomendó una mesa de corte por plasma y la otra mitad apoyó un chorro de agua.

Cuando llegó el momento de ver cómo encajaría el equipo en los 12,000 pies cuadrados. Sanders dijo que se dio cuenta de que tendría que ceder parte de su espacio de soldadura para acomodar la mesa. El chorro de agua, por otro lado, podría caber en casi cualquier lugar. Eso ayudó a sellar el trato.

STEAM Studio compró un OMAX Maxiem® 1530 con chorro de agua abrasivo con un área de corte de 10 por 5 pies. El equipo tiene un sistema de movimiento lineal avanzado que utiliza codificadores digitales para proporcionar retroalimentación instantánea de la posición del cabezal de corte al controlador, lo que ayuda en la producción de precisión. partes. Los estudiantes y asesores pueden usar el software Intelli-MAX de la máquina para diseñar fabricaciones y crear instrucciones de corte para el chorro de agua.

El artista Mel Chin y el miembro de la facultad de escultura de UNC-Asheville, Matt West, verifican que el revestimiento de madera fresado por CNC coincida con la viga WT cortada con chorro de agua. Esta era la única costilla que cabía en el estudio. Foto de Sara Sanders

Estas son algunas de las lecciones que STEAM Studio ha aprendido al trabajar con el chorro de agua en "Wake" y otros proyectos:

La versatilidad del chorro de agua es difícil de superar. "Hemos cortado todo, desde metal hasta espejos allí", dijo Sanders. Debido a que la corriente del chorro de agua tiene granate abrasivo incorporado, el chorro puede cortar varios materiales, delgados o gruesos, endurecidos o blandos, ferrosos o no ferrosos, orgánicos o sintéticos. (De particular interés para muchos fabricantes de metales es el hecho de que la corriente abrasiva del chorro de agua no afecta el material metálico a medida que se realiza el corte. A diferencia de los procesos térmicos como el corte por plasma y láser, el chorro de agua no tiene una zona afectada por el calor). Cada material presenta desafíos para mantener la precisión durante el corte o para evitar demasiado daño durante la perforación; esto último no fue un gran problema para el equipo de STEAM Studio porque estaban trabajando con materiales más duraderos.

¿Cuál ha sido el elemento más inusual cortado en el chorro de agua? Un fabricante cercano de zapatos para el agua le pidió al estudio que cortara varios zapatos por la mitad. Iban a usar el calzado recién cortado en presentaciones de ventas para mostrar cómo se hicieron, dijo Sanders.

Un chorro de agua es bueno para la creación de prototipos."Pudimos usar el chorro de agua para crear prototipos de piezas al principio con poca inversión en recursos humanos. Mientras averiguamos cómo montar el faldón de madera del mascarón de proa en la estructura interna, usamos el chorro de agua para cortar 1/8- pulgadas de fleje de acero para sujetar al interior de la carcasa de madera. También pudimos cortar rápidamente las piezas para fijarlas y aparejarlas", dijo Sanders.

El chorro de agua ahorra tiempo en las primeras etapas de un proyecto con su precisión.La mayoría de las bridas se cortaron en el equipo, lo que minimizó los errores en el espaciado de los orificios y aseguró que las bridas acopladas tuvieran patrones de orificios idénticos donde las conexiones no eran cuadradas, agregó Sanders.

Ayuda a introducir nuevos operadores al chorro de agua de una manera holística. En la clase Introducción a STEAM, un curso de primer año, los estudiantes tienen la oportunidad de usar el chorro de agua en uno de sus proyectos. Se les pide a los estudiantes que creen una caja de sombra de metal que consiste en cortar ángulos de hierro y fabricar la caja soldándola. El punto focal de la caja es un diseño cortado de 1/8 pulg. aluminio en el chorro de agua. Los estudiantes dibujan el diseño, usan el software Intelli-MAX para rastrearlo y crear un programa, lo colocan en la memoria USB, lo conectan al sistema de control del chorro de agua, fijan los espacios en blanco de aluminio y cortan el diseño.

"Técnicamente, no están listos para operar los chorros de agua, pero les permite comprender lo que debe suceder para cortar una pieza", dijo Sanders. "Ese es el primer paso que damos para hacerlo más accesible".

El agua buena es una buena noticia para la máquina de corte por chorro de agua. Como parte de una instalación de chorro de agua, se debe realizar un análisis de la calidad del agua. Como mínimo, el informe de calidad debe cubrir los sólidos disueltos totales (TDS), el contenido de sílice y el valor de pH. TDS es particularmente importante; cuanto menor sea la puntuación, mejor funcionará el funcionamiento interno del chorro de agua.

Como parte de su compra, Sanders dijo que OMAX proporcionó análisis gratuitos del agua.

"Resultó que teníamos una de las mejores aguas que jamás hayan visto", agregó Sanders. "Supongo que es por eso que tenemos todas estas cervecerías mudándose aquí".

Se dan los toques finales a "Wake" antes de su debut oficial. Foto de Adam Taylor.

Obviamente, STEAM Studio no está ejecutando el chorro de agua como lo haría un taller, por lo que no ejerce tanta presión sobre los sellos y tubos internos. Sanders dijo que las tareas de mantenimiento se limitan a un par de veces al año, un programa que sería más frecuente en un entorno de producción.

El chorro de agua puede hacer más que solo cortar. A veces ayuda etiquetar las fabricaciones si forman parte de un conjunto grande.

"El chorro de agua también era ideal por la función de escritura", dijo Sanders. "Donde cada mitad de costilla constaba de cuatro a cinco piezas de acero, pudimos etiquetar cada pieza. También pudimos trazar perfiles coincidentes en las piezas. Cuando los ángulos complejos se juntaban en las bridas, teníamos el perfil trazado donde se encontraba la pieza". soldado. Esto ahorró una gran cantidad de tiempo en los procesos de diseño, fijación y soldadura".

El manejo de materiales siempre debe ser parte de la conversación cuando se trata de cualquier inversión de capital. STEAM Studio reconoció que no usaría su chorro de agua como lo haría un fabricante. Como resultado, no se pensó mucho en algún tipo de dispositivo de manipulación de materiales, como una grúa giratoria.

"Wake" los desafió de una manera que nunca antes habían experimentado. El equipo no tenía carretilla elevadora, por lo que terminaron moviendo 25 hojas de ¼ de pulgada. placa y seis hojas de 3/8 pulg. plato a mano, seis juegos de manos, para ser exactos. La placa de incorporación se produjo solo después de un cambio en el diseño original.

"Así que teníamos que tener todos los dibujos de diseño sellados por ingenieros estructurales en la ciudad de Nueva York, y trabajamos de cerca con ellos en el diseño. Inicialmente, teníamos la estructura del barco atornillada en una base de vigas en I, que era realmente un rejilla de vigas en I. Se especificó el mismo soporte para Jenny Lind como el mascarón de proa", dijo Sanders. "Así que preguntamos, 'Hola chicos, ¿podemos encontrar otra forma de contrapesar esto porque no podemos manejar vigas en I tan pesadas'".

Los ingenieros habían especificado las vigas en I por su peso solo porque toda la escultura era independiente. La obra de arte no se podía anclar a la calle porque era una vía pública.

Sanders dijo que Mountain Steel Co., el proveedor de acero del estudio con sede en Asheville, fue muy útil durante el proyecto, particularmente cuando se trataba de mover las piezas a un estacionamiento en el campus donde se ensamblaba la escultura antes de desarmarla nuevamente y enviarla a New York.

Uno de los obstáculos finales que Sanders y el equipo enfrentaron con "Wake" fue la necesidad de que todas las soldaduras fueran realizadas por soldadores certificados para cumplir con el código de la ciudad de Nueva York. Desafortunadamente, encontrar soldadores con las certificaciones apropiadas y capaces de entregar las soldaduras estructurales que resistirían el examen de un inspector de soldadura certificado (CWI) no fue fácil en Carolina del Norte, que no exige el uso de soldadores certificados para tales trabajar.

El equipo de STEAM Studio finalmente encontró a alguien para hacer las soldaduras, y un inspector de la ciudad de Nueva York vino a realizar pruebas ultrasónicas y magnéticas. Con la calificación aprobatoria del CWI, la escultura estaba lista para ser entregada a la Gran Manzana. Hasta ese momento iba a ser la escultura más grande que jamás haya adornado Times Square.

Se cortaron flejes de acero y lengüetas de montaje en el chorro de agua para sujetar el faldón de madera a la armadura de acero que formaba la estructura interna del mascarón de proa de Jenny Lind. Foto de Sara Sanders.

"Wake" se presentó el 11 de julio de 2018, después de tres días de trabajo ininterrumpido. Se combinó con "Unmoored", un trabajo de realidad aumentada digital que Chin creó en colaboración con Microsoft. Con ambos proyectos artísticos trabajando en tándem, una persona podía mirar "Wake" e imaginar que despegaba hacia el cielo, junto con una flotilla de barcos que flotaban sobre Times Square porque ahora estaba cubierta por el aumento del nivel del mar.

"Wake" estuvo en exhibición en Times Square hasta el 5 de septiembre. Ha estado almacenado desde entonces, pero podría estar haciendo otra aparición en otra ciudad importante en 2019, según Sanders.

Mientras tanto, los estudiantes de ingeniería y arte están usando STEAM Studio para aprender lo que se necesita para hacer realidad los diseños.

"Ha sido fantástico", dijo Sanders. "Hemos tenido muchas experiencias positivas con la colaboración informal que ocurre en un proyecto como 'Wake'".

El estudio también ha podido utilizar el chorro de agua cuando la escuela no está en sesión. Por ejemplo, el chorro de agua se utilizó para cortar geodas para el departamento de geología de UNC-Asheville. Es solo una de las cosas que haces con un chorro de agua: lo pones a trabajar.

Joshua Swainston, escritor de marketing de contenido, OMAX Corp., contribuyó con información a esta historia.

STEAM Studio, UNC-Asheville, https://steamstudio.unca.edu

OMAX Corp., www.omax.com