■ 左宗鑫
導 讀
提到金屬藝術品，人們常常想到是自由女神像或埃菲爾鐵塔，而熟悉當代藝術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）。但您聽說過将多件著名藝術作品結合起來，用不鏽鋼和人工智能（AI）造出的新型現代傑作嗎？最近，世界領先的金屬切削刀具制造商山特維克可樂滿（Sandvik Coromant）工程師Henrik Loikkanen和Jakob Pettersson攜其團隊挑戰了一項幾乎“不可能完成的”任務，他們将最新的人工智能技術與尖端的不鏽鋼切削工藝相結合，打造了一座“不可能的雕像”，成功将曆史上最著名的五位雕塑大師的代表作品融合再現。
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山特維克可樂滿（Sandvik Coromant）與山特維克集團合作，利用最新AI人工智能模組化技術和尖端金屬切削制造解決方案，打造了一座或将載入史冊的現代工程設計傑作——“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，結合頂尖AI技術設計完成，再現了米開朗基羅（Michelangelo）作品的動态姿勢、奧古斯特-羅丹（Auguste Rodin）的肌肉紋理、凱特-科爾維茨（Käthe Kollwitz）的色調、高村光太郎（Takamura Kotaro）的格調、以及奧古斯塔-薩維奇（Augusta Savage）鼓舞人心的反抗精神，将500年來曆史上最著名的創作特色和技藝精髓完美融合在一起。
“不可能的雕像”重達500公斤，高150厘米，于2023年4月在瑞典國家科學技術博物館（Tekniska Museet）正式揭幕，可以說是當今人工智能與精密制造技術的完美結合。那麼，Henrik Loikkanen和Jakob Pettersson團隊是如何将藝術與科學、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AI與藝術相遇
人工智能，通常是由智能機器負責執行人類常見的智能活動，如視覺感覺、語音識别、決策、語言翻譯和問題解決等。其概念可追溯至幾十年前，當時最早的程式是由後來成為牛津大學程式設計研究小組主任的Christopher Strachey于1951年編寫的。而新的對話式人工智能程式出現，如谷歌的Bard和ChatGPT則為該項技術開辟更多應用領域。
如今，人工智能的應用領域可以說是無限的，它甚至能夠創造藝術品。山特維克先把前述的五位藝術家風格融合成二維設計，之後開始着手将其轉化為完整的3D圖像。
首先通過深度估計儀建構初始3D模型，然後用人體姿态估計器完善及改進身體，接着使用視訊遊戲算法生成逼真的結構，再通過專業AI技術重新加入之前步驟中漏掉的細節，最後使用Mastercam軟體打造完成了這尊擁有超過600萬個表面和複雜細節的金屬雕像。
“我們在這座雕像的設計中嘗試了一些獨特的技術。”山特維克可樂滿Sandvik Coromant技術區域經理Henrik Loikkanen透露：“我們有着非常精确的數字模拟技術來幫助我們加工雕像。完整的數字化制造可以提前驗證整個複雜的加工過程。是以，雕像的每個部分在加工開始之前就已認證數字化方式達到了無可挑剔的狀态。而花在雕像制造上的唯一時間是實際的生産時間，這也意味着我們在整個過程中沒有生産一個多餘的元件。”
讓不可能成為可能
山特維克在用人工智能完成所有設計并使用數字孿生技術模拟出最佳制造方法後，就進入了雕像的正式加工階段。Henrik Loikkanen說：“我們在制作雕像時，就像航空航天工業加工高度專業化的複雜零件一樣，挑戰之一來自于制作雕像所選擇的材料——Alleima的不鏽鋼。衆所周知，ISOM材料難加工，該材料組加工硬化率高、斷屑性能差，是以對應加工刀具必須精挑細選。”
山特維克在用人工智能完成所有設計并使用數字孿生技術模拟出最佳制造方法後，就進入了雕像的正式加工階段。Henrik Loikkanen說：“我們在制作雕像時，就像航空航天工業加工高度專業化的複雜零件一樣，挑戰之一來自于制作雕像所選擇的材料——Alleima的不鏽鋼。衆所周知，ISOM材料難加工，該材料組加工硬化率高、斷屑性能差，是以對應加工刀具必須精挑細選。”
山特維克可樂滿（Sandvik Coromant）選擇了以下幾種工具來雕刻雕像上每個複雜部分：Coromant Capto® 工具接口用于将手臂和頭部連接配接到雕像的軀幹上，CoroMill®Plura和Dura系列的實心圓形工具則負責完成雕像全部表面和特征勾勒，CoroMill®MH20用于削除工件上大部分的不鏽鋼。
山特維克可樂滿（Sandvik Coromant）的CAM及機加工專家Jakob Pettersson介紹：“我們有超過10000種标準産品，涵蓋鑽孔，銑削，鉸孔和螺紋。但我們不能都拿來制作‘不可能的雕像’。為完成這一壯舉，我們經曆了反複的篩選和比較。”
“為使用最少的工具，減少不必要的浪費，我們對加工方法和工具的選擇也進行了特殊的考慮。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高進給銑刀，這個組合無疑是最完美的選擇。同時，實心圓形立銑刀的選用則大大加快了加工速度，進而降低能耗。”Jakob Pettersson表示。
CoroMill®MH20系列的長懸垂加工能力對于航空航天領域非常有利。它在設計時考慮了難以加工的部件，與傳統的四棱設計相反，CoroMill®MH20采用了雙邊形刀片的設計。其優勢在于，刀片最薄弱的部分遠離主切削區，進而提升了可靠性和抗磨損保護。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，確定了每個邊緣能達到統一的效果。
CoroMill®Plura HD系列則提供安全高效的固體端銑，它一直是山特維克可樂滿（Sandvik Coromant）在鋼和不鏽鋼重型應用中的首選方案。該工具還有一項特殊的優勢，它具有山特維克可樂滿（Sandvik Coromant）研發團隊開發的Zertivo™2.0塗層，該塗層可進一步提高工藝安全性和生産力。CoroMill® Dura系列則是為所有刀具應用而設計的專業解決方案，這些立銑刀可用于生産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。
創造傑作
“不可能的雕像”的加工遠遠不止上述這些挑戰，山特維克可樂滿（Sandvik Coromant）團隊對整體加工政策也進行過幾次調整。據Henrik Loikkanen介紹：“最初的三維模型并不是CAD/ CAM系統能夠直接使用的類型。是以，我們必須将3D網格模型（三維動畫工作室常用的表面多邊形外殼）轉換為具有一定密度的實體三維模型，這是一個相當具有挑戰性的過程。當轉換完成後，模型被分成17個部分，而它們之間的所有接口必須緊密配合，以確定各部分放在一起時看不到任何交叉點。我們花了不少時間才使這一切達到完美狀态"。
Jakob Pettersson補充：“由于部件尺寸與機器的關系，我們在粗加工中也遇到了一些挑戰。最終通過模拟NC代碼，我們找到了能達到機床工作極限的所有區域，并通過改變CAM序列，順利解決這個問題"。
“這座完美融合五位藝術家作品的雕像最終成為現實。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。”Henrik Loikkanen說：“整個過程涉及到大量的程式設計工作，是以，我們采用了幾項可用于未來數字化加工業的尖端數字孿生技術。可以說，所有的測試都是通過數字化來完成的，否則我們将在不斷的試錯上花費大量時間。這些技術會在我們未來的項目中廣泛應用，以幫助人們節省時間并減少報廢部件的數量。”
“每個元件的程式設計和模拟過程也變得越來越快，”Jakob Pettersson表示，“我們在整個加工過程中花費的時間基本相同，因為切割資料和工具選擇并未發生大的變化。這點也讓我得出一個結論: 即我們提供的大量産品資料和建議都是準确的，并可從我們的網站、刀具指南、刀具庫或者直接內建到CAM系統中來輕松擷取。毫無疑問，這對客戶具有巨大價值，也為我們實作圍繞CAM程式設計中數字循環的一項密集型任務。”
“今天，這尊雕像被展示出來供藝術和技術愛好者們欣賞，它向人們诠釋了數字和實體制造工具可實作的巨大創造力。”Henrik Loikkanen說："我為我們能完成這項任務感到無比自豪。希望那些參觀Tekniska博物館以及任何看到這尊雕像的人，都能夠欣賞到這件與衆不同的藝術品。”
“我們使用的技術和方法充分展示了山特維克可樂滿（Sandvik Coromant）在金屬加工領域的實力，”Jakob Pettersson總結道，“我們真正了解金屬加工，即使是在應對那些從未有人見過的挑戰時也是如此。”
來源：山特維克可樂滿
稽核：餘早早
責編：霍悅
編輯：胡娜