Una hazaña de ingeniería imposible, hecha realidad

La fusión de las obras de Miguel Ángel, Rodin, Kollwitz, Kotaro y Savage con la experiencia de Sandvik Coromant

La creación de obras de arte con metal no es nada nuevo. Muchos seguramente pensarán al instante en la Estatua de la Libertad o la Torre Eiffel, mientras que los expertos en arte contemporáneo podrían evocar el Picasso de Chicago o el Ángel del Norte de Sir Anthony Gormley. Ahora bien, ¿cómo se pueden combinar varias obras de arte famosas con acero inoxidable e inteligencia artificial (IA) para crear un nuevo tipo de obra maestra moderna? Cuando los ingenieros de Sandvik Coromant Henrik Loikkanen y Jakob Pettersson recibieron el encargo de crear una réplica en acero inoxidable, generada por inteligencia artificial, de algunas de las obras de arte más famosas de la historia, su experiencia en el corte de metales se puso a prueba.

Sandvik Coromant, junto con Sandvik Group, ha creado una escultura histórica. Diseñada mediante modelado por IA y soluciones de fabricación de vanguardia, la escultura combina las poses dinámicas de la obra de Miguel Ángel, la musculatura artesanal de Auguste Rodin, los tonos sombríos de Käthe Kollwitz, la influencia japonesa de Takamura Kotaro y el desafío inspirador de Augusta Savage para unir a algunos de los artistas más famosos de la historia repartidos por un periodo que abarca 500 años.

Con un peso de 500 kilogramos y una altura de 150 cm, la Impossible Statue (Estatua Imposible) fue inaugurada oficialmente en el Tekniska Museet (Museo Nacional de Ciencia y Tecnología) de Suecia, en abril de 2023. Nunca se había hecho una escultura de este tipo. ¿Cómo consiguieron Loikkanen, Pettersson y el resto de su equipo crear esta mezcla de arte y ciencia del pasado y el futuro?

La IA y el arte se dan cita
La IA existe desde hace tiempo, con máquinas inteligentes encargadas de realizar actividades que normalmente requieren inteligencia humana, como la percepción visual, el reconocimiento del habla, la toma de decisiones, la traducción de idiomas y la resolución de problemas. Su concepto se remonta varias décadas atrás: el primer programa fue escrito en 1951 por Christopher Strachey, quien más tarde fue nombrado director del Grupo de Investigación en Programación de la Universidad de Oxford. Sin embargo, el desarrollo de nuevos programas de IA conversacional, como Bard de Google y ChatGPT, abre aún más las puertas a las aplicaciones de esta tecnología.

Hoy en día, los retos de la IA parecen casi ilimitados: puede incluso crear arte. Tras definir un diseño en 2D que reunía los estilos de los cinco artistas, Sandvik empezó a traducir ese modelo en una imagen completa en 3D. Con el uso de estimadores de profundidad para construir el modelo 3D, estimadores de poses humanas para perfeccionar el cuerpo, algoritmos de videojuegos para generar un tejido realista e inteligencia artificial especializada para reintroducir pequeños detalles omitidos en los pasos anteriores, Sandvik se dispuso a convertir el diseño en realidad. Con el programa Mastercam, se creó el diseño de una escultura con más de seis millones de superficies y detalles complejos.

El diseño de la escultura planteó algunos retos concretos. «Necesitábamos una simulación digital extraordinariamente precisa que nos ayudara a mecanizar la escultura», expuso Henrik Loikkanen, director del área de tecnología de Sandvik Coromant. «Este proceso de fabricación digital nos permite probar de antemano todo ese complejo proceso de mecanizado. El tiempo empleado en las máquinas es, por tanto, el tiempo real de producción. Además, no generamos ni un solo residuo en todo el proyecto».

Mecanizando lo imposible
Tras finalizar el diseño de la escultura con IA y simular virtualmente las formas más óptimas de fabricarla mediante un maclaje digital, llegó el momento de empezar a mecanizarla. «Tratamos la producción de la escultura del mismo modo que trataríamos el mecanizado de piezas altamente especializadas y complejas, como las que se encuentran en la industria aeroespacial», prosigue Loikkanen. «La elección del material para la escultura, acero inoxidable de Alleima, supuso un reto adicional, ya que los materiales ISO M son muy difíciles de mecanizar. Este grupo de materiales se caracteriza por sus elevados índices de endurecimiento por deformación y sus escasas propiedades de rotura de virutas durante el mecanizado. Por eso hay que prestar mucha atención a las herramientas seleccionadas para el mecanizado de este material».

Sandvik Coromant eligió varias herramientas para ayudar a esculpir cada una de las partes más complejas de la escultura. La interfaz de herramientas Coromant Capto® se utilizó para conectar el brazo y la cabeza al torso de la escultura y las herramientas rotativas enterizas, de las familias CoroMill® Plura y Dura, se encargaron del acabado de todas las superficies y características. Finalmente, la CoroMill® MH20, una fresa de alto avance lanzada en 2021, mecanizó el núcleo del acero inoxidable extraído de la pieza.

«Nuestro catálogo cuenta con más de 10 000 productos estándar para procesos de taladrado, fresado, escariado y roscado», explica Jakob Pettersson, especialista en CAM y mecanizado de Sandvik Coromant. «Aun así, no podíamos elegir cualquier herramienta para crear la Impossible Statue». Para llevar a cabo semejante hazaña de fabricación, la precisión de nuestra selección tuvo que ser milimétrica.

«Tuvimos que reflexionar mucho sobre el método y la selección de herramientas para emplear la menor cantidad posible y limitar así los residuos. El mecanizado en desbaste de la escultura se realizó con una mezcla de fresas de metal duro integral de las familias CoroMill® Plura y Dura. El perfilado en desbaste de la forma final tuvo que hacerse con herramientas bastante largas. En este caso, una combinación de fresas de alto avance MH20 montadas en mangos de metal duro era la solución perfecta. El uso de fresas con mango de nuestra oferta de herramientas rotativas enterizas aceleró enormemente el proceso y, por tanto, redujo el consumo de energía».

La capacidad de la CoroMill® MH20 para mecanizar voladizos largos suele ser beneficiosa para el sector aeroespacial. El diseño de la MH20 tiene en cuenta los componentes difíciles de mecanizar y, a diferencia del concepto convencional de cuatro filos, incorpora una plaquita de dos filos. Esto es especialmente ventajoso porque la sección débil de la plaquita está lejos de la zona de corte principal, lo que ofrece mayor fiabilidad y protección frente al desgaste. También implica que mecanizar hacia una esquina o pared no afectará al siguiente filo o vértice principal, lo que garantiza un rendimiento homogéneo en cada filo.

La CoroMill® Plura HD es la solución de primera elección de Sandvik Coromant para aplicaciones de mecanizado pesado y acero inoxidable, que ofrece un fresado lateral sólido, seguro y eficiente. La herramienta incorpora ahora una ventaja añadida: el recubrimiento Zertivo™ 2.0, desarrollado por el equipo de I+D de Sandvik Coromant, para mejorar aún más la seguridad del proceso y la productividad. Las CoroMill® Dura están diseñadas para ser una solución de herramientas única para todo. Las fresas de ranurar se pueden utilizar en todos los procesos necesarios para producir una pieza, incluido el desbaste, el acabado, el semiacabado y el mecanizado en rampa.

Una obra maestra industrial
Naturalmente, el mecanizado de lo imposible no está libre de desafíos, por lo que el equipo incorporó varias adaptaciones a su estrategia de mecanizado. «El modelo 3D inicial no era el tipo de modelo con el que pueden trabajar los sistemas CAD/CAM», explica Loikkanen. «Había que pasar de un modelo de malla 3D, que es esencialmente una coraza de polígonos superficiales utilizados habitualmente en los estudios de animación 3D, a un modelo 3D sólido con densidad y eso fue un proceso bastante difícil. Una vez completado, el modelo fue seccionado en 17 piezas; todas las interfaces entre ellas tuvieron que modelarse con un ajuste ceñido para que las intersecciones fueran invisibles cuando se unieran las piezas. Nos llevó tiempo conseguir que todo fuera perfecto».

«También tuvimos algunos problemas durante el mecanizado en desbaste debido al tamaño de la pieza en relación con las máquinas», añadió Pettersson. «Esto se solucionó simulando el código NC y encontrando todas las áreas en las que alcanzaríamos el límite de trabajo de la máquina y alterando la secuencia CAM».

Al final, se hizo posible una escultura que combina a la perfección las obras de cinco artistas. Sin embargo, desarrollar una escultura inédita no fue el único logro de Sandvik Coromant. «A lo largo del proceso, implementamos varias técnicas que pueden aplicarse a futuros proyectos de mecanizado digital», afirma Loikkanen. «Debido a la cantidad de trabajo de programación, construir la escultura habría sido imposible sin un gemelo digital de la misma. Todas las pruebas se hicieron digitalmente para ahorrar una enorme parte del tiempo que de otro modo se emplearía en pruebas de ensayo y error. Sin duda, es algo que podemos aplicar en futuros proyectos para ahorrar tiempo y reducir el número de piezas desechadas».

«El proceso de programación y simulación se hizo cada vez más rápido para cada pieza», añadió Pettersson. «El mecanizado llevó más o menos el mismo tiempo en todo momento, principalmente porque los datos de corte y la selección de herramientas nunca cambiaron tanto. Este punto me llevó a una conclusión: Los abundantes datos de productos y recomendaciones que ofrecemos son precisos y se pueden consultar fácilmente en nuestra web, en la guía de herramientas, en la biblioteca de herramientas e incluso pueden integrarse directamente en los propios sistemas CAM. Con toda seguridad, esto tiene un gran valor para nuestros clientes y resuelve una de las tareas que requiere más trabajo a la hora de cerrar el círculo digital en torno a la programación CAM».

La escultura, expuesta ahora para que la admiren tanto los amantes del arte como los tecnófilos, sirve para recordar lo que puede lograr la creatividad de las herramientas de fabricación digitales y físicas. «Estoy muy orgulloso de haberlo conseguido», concluye Loikkanen. «Espero que quienes visiten el Tekniska Museet, y cualquiera que vea la escultura, pueda apreciar que es una obra de arte sin precedentes».

«Las técnicas que utilizamos y los métodos que empleamos muestran realmente lo que Sandvik Coromant puede hacer», añadió Pettersson. «Realmente conocemos el corte de metales a fondo, incluso cuando abordamos un reto que nadie ha visto antes».

Para obtener más información acerca de la Estatua Imposible de Sandvik y ver un vídeo del proyecto en acción, visite home.sandvik.

Sandvik Coromant
Como parte del grupo de ingeniería industrial global Sandvik, Sandvik Coromant está a la vanguardia de las herramientas de fabricación, las soluciones de mecanizado y los conocimientos que impulsan las normas y las innovaciones industriales necesarias para el sector del mecanizado actual y futuro. La formación, una fuerte de inversión en I+D y una sólida colaboración con nuestros clientes garantizan el desarrollo de tecnologías de mecanizado que cambian, lideran y dirigen el futuro de la fabricación. Sandvik Coromant cuenta con más de 1700 patentes en todo el mundo, más de 7700 empleados y está presente en 150 países.