A criação de obras de arte em metal não é uma atividade nova. Muitos de nós pensariam imediatamente na Estátua da Liberdade ou na Torre Eiffel, enquanto os versados em arte contemporânea poderiam pensar no Picasso de Chicago ou no Anjo do Norte de Sir Anthony Gormley. Mas como seria possível combinar várias obras de arte famosas, usando aço inoxidável e inteligência artificial (IA) para criar um novo tipo de obra-prima moderna? Quando os engenheiros da Sandvik Coromant, Henrik Loikkanen e Jakob Pettersson, receberam a tarefa de criar uma síntese em aço inoxidável, gerada por IA, de algumas das obras de arte mais famosas da história, a experiência em usinagem da dupla foi posta à prova.

Em parceria com o Grupo Sandvik, a Sandvik Coromant ergueu uma estátua para os livros de história. Feita usando modelagem por IA e soluções modernas de manufatura, a escultura combina as poses dinâmicas do trabalho de Michelangelo, a musculatura esculpida com maestria de Auguste Rodin, os tons sombrios de Käthe Kollwitz, a influência japonesa de Takamura Kotaro e o desafio inspirador de Augusta Savage para unir alguns dos artistas mais famosos da história em um período de 500 anos.

Pesando 500 quilos e com 150 cm de altura, a Estátua Impossível foi oficialmente inaugurada no Tekniska Museet, o Museu Nacional de Ciência e Tecnologia da Suécia, em abril de 2023. A produção de uma estátua dessa natureza nunca foi feita antes. Então, como Loikkanen, Pettersson e a equipe criaram essa mistura de arte e ciência, passado e futuro?

Quando a IA encontra a arte

Hoje, as conquistas da IA parecem não ter limites - ela pode até criar arte. Após a criação de um design 2D que reunia os estilos dos cinco artistas, a Sandvik realizou um processo para transformar em uma imagem 3D completa. Usando estimadores de profundidade para criar um modelo 3D, estimadores de pose humana para refinar o corpo, algoritmos de videogame para gerar tecido realista e IA especializada para reintroduzir pequenas nuances perdidas nas etapas anteriores, a Sandvik estava pronta para transformar o projeto em realidade. Usando o software Mastercam, foi criado um projeto para uma estátua com mais de seis milhões de superfícies e detalhes complexos. 

O projeto da estátua envolveu alguns desafios únicos. "Precisávamos de uma simulação digital de precisão fenomenal para nos ajudar a usinar a estátua", revelou Henrik Loikkanen, gerente da área de tecnologia da Sandvik Coromant. "A manufatura digital significa que podemos comprovar todo o complexo processo de usinagem com antecedência. Portanto, o único tempo que gastamos em máquinas é o tempo real de produção. Também significa que não produzimos uma única peça refugada durante todo o projeto."

Usinando o impossível

Depois de finalizar o projeto da estátua com inteligência artificial e simular virtualmente as melhores maneiras de fabricá-la usando a técnica de gêmeo digital, era hora de iniciar a usinagem. "Tratamos a produção da estátua como trataríamos a usinagem de peças complexas e altamente especializadas, como as encontradas no setor aeroespacial", continuou Loikkanen. "Um desafio adicional veio do material escolhido para a estátua - aço inoxidável da Alleima - já que os materiais ISO M são notoriamente difíceis de usinar. O grupo de materiais é caracterizado por altas taxas de endurecimento por deformação e por más propriedades de quebra de cavacos durante a usinagem. Deve-se prestar atenção especial às ferramentas selecionadas para a usinagem do material."

A Sandvik Coromant escolheu várias ferramentas para esculpir cada parte complexa da estátua. A interface de ferramentas Coromant Capto foi usada para conectar o braço e a cabeça ao tronco da estátua, ferramentas rotativas inteiriças das famílias CoroMill Plura e Dura foram responsáveis pelo acabamento de todas as superfícies e características da estátua e a CoroMill MH20, uma fresa de alto avanço lançada em 2021, para usinar a maior parte do aço inoxidável removido da peça de trabalho.

"Tivemos que pensar mais no método e na seleção de ferramentas para usar o mínimo de ferramentas possível e, assim, limitar o desperdício. O desbaste da estátua foi feito com uma combinação de fresas de topo de metal duro das famílias CoroMill Plura e Dura. O perfilamento bruto da forma final precisou ser feito com ferramentas relativamente longas. Nesse caso, uma combinação de fresas de alto avanço MH20 montadas em hastes de metal pesado foi a opção perfeita. O uso de fresas da nossa oferta de ferramentas rotativas inteiriças acelerou bastante o processo e, consequentemente, reduziu o consumo de energia", explicou Jakob Pettersson, especialista em CAM e usinagem da Sandvik Coromant.

A capacidade da CoroMill MH20 de usinar em longos balanços a torna especialmente vantajosa para o setor aeroespacial. Foi desenhada tendo em mente peças difíceis de serem usinadas e, em contraste com o conceito convencional de quatro arestas, a CoroMill MH20 foi desenhada com uma pastilha de duas arestas. Isso é especialmente benéfico, pois significa que a seção mais fraca da pastilha está longe da zona principal de corte, proporcionando maior confiabilidade e proteção contra o desgaste. Isso também significa que a usinagem contra um canto ou parede não afetará a próxima aresta ou canto principal, garantindo um desempenho igual por aresta. 

A CoroMill Plura HD é a primeira escolha de solução da Sandvik Coromant para aplicações pesadas em aço e aço inoxidável, oferecendo fresamento de topo seguro e eficiente. A ferramenta agora vem com um benefício adicional na forma da cobertura Zertivo 2.0, desenvolvida pela equipe de P&D da Sandvik Coromant, para melhorar ainda mais a segurança e a produtividade do processo. A CoroMill Dura foi desenhada para ser uma solução completa de ferramentas. As fresas de topo podem ser usadas em todos os processos necessários para produzir uma peça - incluindo desbaste, acabamento, semiacabamento e usinagem em rampa.

Uma obra-prima de manufatura

Naturalmente, a usinagem do impossível tem seus desafios e a equipe fez várias adaptações em sua estratégia de usinagem. "O modelo 3D inicial não era o tipo de modelo com o qual os sistemas CAD/CAM podem trabalhar", disse Loikkanen. "Ele teve que ser convertido de um modelo de malha 3D, que é essencialmente uma casca de polígonos de superfície comumente usada em estúdios de animação 3D, para um modelo 3D sólido com densidade, e esse foi um processo bastante desafiador. Depois de concluído, o modelo foi dividido em 17 peças e todas as interfaces entre elas precisaram ser modeladas com um ajuste preciso para tornar as interseções invisíveis quando as peças fossem montadas. Levou tempo para que tudo ficasse perfeito."

"Também enfrentamos alguns desafios durante o desbaste devido ao tamanho das peças em relação às máquinas", acrescentou Pettersson. "Isso foi resolvido simulando o código NC e encontrando todas as áreas em que atingiríamos o limite do envelope de trabalho da máquina e alterando a sequência CA."

No final, foi possível criar uma estátua que mesclava perfeitamente as obras de cinco artistas. Entretanto, o desenvolvimento de uma estátua inédita não foi a única conquista da Sandvik Coromant. "Ao longo do caminho, implementamos várias técnicas que podem ser aplicadas a futuros projetos de usinagem digital", disse Loikkanen. "Devido à grande quantidade de trabalho de programação, a construção da estátua teria sido impossível sem um gêmeo digital. Todos os testes foram feitos digitalmente para economizar muito tempo que, de outra forma, seria gasto em testes de tentativa e erro. Isso certamente é algo que podemos aplicar em projetos futuros para economizar tempo e reduzir o número de peças refugadas."

Agora em exibição para ser admirada por amantes da arte e da tecnologia, a estátua serve como um lembrete da criatividade que as ferramentas de manufatura físicas e digitais podem alcançar. "Estou incrivelmente orgulhoso por termos conseguido realizar essa façanha", concluiu Loikkanen. "Esperamos que as pessoas que visitam o Tekniska Museet e todas as outras que vejam essa estátua possam perceber que se trata de uma obra de arte sem igual."