提到用金屬制作的藝術(shù)品，人們最熟悉的是自由女神像或埃菲爾鐵塔，而了解當(dāng)代藝術(shù)的人則會想到芝加哥的畢加索雕塑或安東尼·戈姆雷爵士(Sir Anthony Gormley)的《北方天使》(Angel of the North)。但您聽說過將多件著名藝術(shù)作品結(jié)合起來，用不銹鋼和人工智能(AI)再造出的新型現(xiàn)代杰作嗎?最近，世界領(lǐng)先的金屬切削刀具制造商山特維克可樂滿Sandvik Coromant的工程師Henrik Loikkanen和Jakob Pettersson攜其團(tuán)隊(duì)挑戰(zhàn)了一項(xiàng)幾乎“不可能完成的”任務(wù)，他們將最新的人工智能技術(shù)與尖端的不銹鋼切削工藝相結(jié)合，打造了一座“不可能的雕像”，成功將歷史上最著名的五位雕塑大師的巔峰作品融合再現(xiàn)。
山特維克可樂滿Sandvik Coromant與山特維克集團(tuán)合作，利用最新的AI人工智能建模技術(shù)和尖端金屬切削制造解決方案，成功打造了一座載入史冊的現(xiàn)代工程設(shè)計杰作——“不可能的雕像”。這座雕像以五位世界知名雕塑大師的作品為基礎(chǔ)，結(jié)合頂尖AI技術(shù)設(shè)計完成，再現(xiàn)了米開朗基羅(Michelangelo)作品的動態(tài)姿勢、奧古斯特-羅丹(Auguste Rodin)的肌肉紋理、凱特-科爾維茨(Käthe Kollwitz)的陰郁色調(diào)、高村光太郎(Takamura Kotaro)的日本格調(diào)以及奧古斯塔-薩維奇(Augusta Savage)鼓舞人心的反抗精神，將500年來歷史上最著名的創(chuàng)作特色和技藝精髓完美融合在一起。。
“不可能的雕像”重達(dá)500公斤，高150厘米，于2023年4月在瑞典國家科學(xué)技術(shù)博物館(Tekniska Museet)正式揭幕，可以說是當(dāng)今人工智能與精密制造技術(shù)完美結(jié)合的里程碑。那么Loikkanen和Pettersson團(tuán)隊(duì)又是如何將藝術(shù)與科學(xué)、過去與未來巧妙融合在一起，制作出這尊金屬工藝精品的呢?
當(dāng)AI與藝術(shù)相遇
人工智能的出現(xiàn)已有一段時間，通常是由智能機(jī)器負(fù)責(zé)執(zhí)行人類常見的智能活動，如視覺感知、語音識別、決策、語言翻譯和問題解決。其概念可追溯到幾十年前，當(dāng)時最早的程序是由后來成為牛津大學(xué)編程研究小組主任的Christopher Strachey于1951年編寫的。而新的對話式人工智能程序的出現(xiàn)，如谷歌的Bard和ChatGPT，則為該項(xiàng)技術(shù)開辟了更多應(yīng)用領(lǐng)域。
現(xiàn)如今，人工智能的成就可以說是無限的——它甚至能夠創(chuàng)造藝術(shù)。山特維克把上述五位藝術(shù)家的風(fēng)格先融合成二維設(shè)計，之后開始著手將其轉(zhuǎn)化為完整的3D圖像。首先，他們通過深度估計儀構(gòu)建初始3D模型，然后使用人體姿態(tài)估計器完善及改進(jìn)身體，接著使用視頻游戲算法生成逼真的結(jié)構(gòu)，再通過專業(yè)AI技術(shù)重新加入之前步驟中漏掉的細(xì)節(jié)。至此，他們已經(jīng)做好了將設(shè)計變?yōu)閷?shí)物的全部準(zhǔn)備。最后山特維克使用Mastercam軟件，將一尊擁有超過600萬個表面和復(fù)雜細(xì)節(jié)的金屬雕像打造完成。
“我們在這座雕像的設(shè)計中嘗試了一些獨(dú)特的技術(shù)”，山特維克可樂滿Sandvik Coromant技術(shù)區(qū)域經(jīng)理Henrik Loikkanen透露：“我們有著非常精確的數(shù)字模擬技術(shù)來幫助我們加工雕像。完整的數(shù)字化制造可以提前驗(yàn)證整個復(fù)雜的加工過程。因此，雕像的每個部分在加工開始之前就已通過數(shù)字化方式達(dá)到了無可挑剔的狀態(tài)。而花在雕像制造上的唯一時間是實(shí)際的生產(chǎn)時間，這也意味著我們在整個過程中沒有生產(chǎn)一個多余的組件。”
讓不可能成為可能
山特維克用人工智能完成了所有設(shè)計并使用數(shù)字孿生技術(shù)模擬出最佳的制造方法，接著就進(jìn)入了雕像的正式加工階段。Loikkanen繼續(xù)說道：“我們在制作雕像時，就像在航空航天工業(yè)中加工高度專業(yè)化的復(fù)雜零件一樣。而另一個挑戰(zhàn)則來自于制作雕像所選擇的材料--Alleima的不銹鋼。要知道，ISO M材料是眾所周知的難加工，該材料組的特點(diǎn)是加工硬化率高，斷屑性能差，因此對應(yīng)的加工刀具必須經(jīng)過精挑細(xì)選。”
山特維克可樂滿Sandvik Coromant選擇了以下幾種工具來雕刻雕像上的每個復(fù)雜部分。其中，Coromant Capto® 工具接口用于將手臂和頭部連接到雕像的軀干上，CoroMill®Plura和Dura系列的實(shí)心圓形工具則負(fù)責(zé)完成雕像的全部表面和特征勾勒，而CoroMill®MH20是2021年推出的高進(jìn)給銑刀，用于處理從工件上削除的大部分不銹鋼。
山特維克可樂滿Sandvik Coromant的CAM及機(jī)加工專家Jakob Pettersson解釋道：“我們有超過10,000種標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，涵蓋鉆孔，銑削，鉸孔和螺紋。但我們不能都拿來制作‘不可能的雕像’。為了完成這一壯舉，我們經(jīng)歷了反復(fù)的篩選和比較。”
“為了使用最少的工具，減少不必要的浪費(fèi)，我們對加工方法和工具的選擇也進(jìn)行了特殊的考慮。在雕像的粗加工方面，我們選用CoroMill®Plura和Dura系列整體硬質(zhì)合金立銑刀;而最終形狀的粗略輪廓則必須使用很長的工具來制作，對此我們挑選了安裝在重金屬柄上的MH20高進(jìn)給銑刀，這個組合無疑是最完美的選擇。同時，實(shí)心圓形立銑刀的選用則大大加快了加工速度，從而降低了能耗。”
CoroMill®MH20系列的長懸垂加工能力對于航空航天領(lǐng)域非常有利。它在設(shè)計時考慮了難以加工的部件，與傳統(tǒng)的四棱設(shè)計相反，MH20采用了雙邊形刀片的設(shè)計。其優(yōu)勢在于，刀片最薄弱的部分遠(yuǎn)離主切削區(qū)，從而提升了可靠性和抗磨損保護(hù)。而且針對拐角或壁面的加工也不會影響下一個邊緣或前拐角，確保了每個邊緣能達(dá)到統(tǒng)一的效果。
CoroMill®Plura HD系列則提供了安全高效的固體端銑，它一直是山特維克可樂滿Sandvik Coromant在鋼和不銹鋼重型應(yīng)用中的首選方案。該工具還有一項(xiàng)特殊的優(yōu)勢，它具有山特維克可樂滿Sandvik Coromant研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的Zertivo™2.0涂層，該涂層可進(jìn)一步提高工藝安全性和生產(chǎn)力。CoroMill® Dura系列則是為所有刀具應(yīng)用而設(shè)計的專業(yè)解決方案，這些立銑刀可用于生產(chǎn)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。
創(chuàng)造杰作
“不可能的雕像”的加工遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止上述這些挑戰(zhàn)，山特維克可樂滿Sandvik Coromant團(tuán)隊(duì)對整體加工策略也進(jìn)行過幾次調(diào)整。Loikkanen解釋道：“最初的三維模型并不是CAD/ CAM系統(tǒng)能夠直接使用的類型。所以我們必須將3D網(wǎng)格模型(三維動畫工作室常用的表面多邊形外殼)轉(zhuǎn)換為具有一定密度的實(shí)體三維模型，這是一個相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性的過程。當(dāng)轉(zhuǎn)換完成后，模型被分成了17個部分，而它們之間的所有接口必須緊密配合，以確保各部分放在一起時看不到任何交叉點(diǎn)。我們花了不少時間才使這一切達(dá)到完美的狀態(tài)"。
Pettersson補(bǔ)充：“由于部件尺寸與機(jī)器的關(guān)系，我們在粗加工中也遇到了一些挑戰(zhàn)。最終通過模擬NC代碼，我們找到了能達(dá)到機(jī)床工作極限的所有區(qū)域，并通過改變CAM序列，順利解決了這個問題"。
“這座完美融合五位藝術(shù)家作品的雕像最終成為現(xiàn)實(shí)。不過，打造一座前所未有的雕像并不是山特維克可樂滿Sandvik Coromant唯一的成就。”Loikkanen說道：“整個過程涉及到大量的編程工作，因此我們采用了幾項(xiàng)可用于未來數(shù)字化加工業(yè)的尖端數(shù)字孿生技術(shù)?？梢哉f，所有的測試都是通過數(shù)字化來完成的，否則我們將在不斷的試錯上花費(fèi)大量時間。這些技術(shù)會在我們未來的項(xiàng)目中廣泛應(yīng)用，以幫助人們節(jié)省時間并減少報廢部件的數(shù)量。”
“每個組件的編程和模擬過程也變得越來越快，”Pettersson接著說到，“我們在整個加工過程中花費(fèi)的時間基本相同，因?yàn)榍懈顢?shù)據(jù)和工具選擇并未發(fā)生大的變化。這點(diǎn)也讓我得出了一個結(jié)論: 即我們提供的大量產(chǎn)品數(shù)據(jù)和建議都是準(zhǔn)確的，并可從我們的網(wǎng)站、刀具指南、刀具庫或者直接集成到CAM系統(tǒng)中來輕松獲取。毫無疑問，這對我們的客戶具有巨大的價值，也為我們實(shí)現(xiàn)了圍繞CAM編程中數(shù)字循環(huán)的一項(xiàng)密集型任務(wù)。”
“今天，這座雕像被展示出來供藝術(shù)和技術(shù)愛好者們欣賞，它向人們詮釋了數(shù)字和物理制造工具可實(shí)現(xiàn)的巨大創(chuàng)造力。”Loikkanen說："我為我們能完成這項(xiàng)任務(wù)感到無比自豪。希望那些參觀Tekniska博物館以及任何看到這座雕像的人，都能夠欣賞到這件與眾不同的藝術(shù)品。”
“我們使用的技術(shù)和方法充分展示了山特維克可樂滿Sandvik Coromant在金屬加工領(lǐng)域的實(shí)力，”Pettersson總結(jié)道，“我們真正了解金屬加工，即使是在應(yīng)對那些從未有人見過的挑戰(zhàn)時也是如此。”
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作為全球工業(yè)工程集團(tuán)山特維克的一部分，山特維克可樂滿Sandvik Coromant在制造工具、加工解決方案和知識方面始終處于領(lǐng)先地位，這些解決方案和知識推動了金屬加工行業(yè)當(dāng)前和未來工業(yè)時代所需的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和創(chuàng)新。教育支持、廣泛的研發(fā)投資和強(qiáng)大的客戶伙伴關(guān)系確保了加工技術(shù)的發(fā)展，從而改變、引領(lǐng)和推動著制造業(yè)的未來。山特維克可樂滿在全球擁有1700多項(xiàng)專利，7700多名員工，在150個國家設(shè)有代表處。欲了解更多信息，詳情訪問官網(wǎng)了解，或加入我們的社交媒體。
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