提到用金屬制作的藝術品，人們最熟悉的是自由女神像或埃菲爾鐵塔，而了解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)。但您聽說過將多件著名藝術作品結合起來，用不銹鋼和人工智能(AI)再造出的新型現代杰作嗎?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的工程師Henrik Loikkanen和Jakob Pettersson攜其團隊挑戰了一項幾乎“不可能完成的”任務，他們將最新的人工智能技術與尖端的不銹鋼切削工藝相結合，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。
山特維克可樂滿Sandvik Coromant與山特維克集團合作，利用最新的AI人工智能建模技術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代工程設計杰作——“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，結合頂尖AI技術設計完成，再現了米開朗基羅(Michelangelo)作品的動態姿勢、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、高村光太郎(Takamura Kotaro)的日本格調以及奧古斯塔-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完美結合的里程碑。那么Loikkanen和Pettersson團隊又是如何將藝術與科學、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
人工智能的出現已有一段時間，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，當時最早的程序是由后來成為牛津大學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，如谷歌的Bard和ChatGPT，則為該項技術開辟了更多應用領域。
現如今，人工智能的成就可以說是無限的——它甚至能夠創造藝術。山特維克把上述五位藝術家的風格先融合成二維設計，之后開始著手將其轉化為完整的3D圖像。首先，他們通過深度估計儀構建初始3D模型，然后使用人體姿態估計器完善及改進身體，接著使用視頻游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。至此，他們已經做好了將設計變為實物的全部準備。最后山特維克使用Mastercam軟件，將一尊擁有超過600萬個表面和復雜細節的金屬雕像打造完成。
“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：“我們有著非常精確的數字模擬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復雜的加工過程。因此，雕像的每個部分在加工開始之前就已通過數字化方式達到了無可挑剔的狀態。而花在雕像制造上的唯一時間是實際的生產時間，這也意味著我們在整個過程中沒有生產一個多余的組件。”
讓不可能成為可能
山特維克用人工智能完成了所有設計并使用數字孿生技術模擬出最佳的制造方法，接著就進入了雕像的正式加工階段。Loikkanen繼續說道：“我們在制作雕像時，就像在航空航天工業中加工高度專業化的復雜零件一樣。而另一個挑戰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，該材料組的特點是加工硬化率高，斷屑性能差，因此對應的加工刀具必須經過精挑細選。”
山特維克可樂滿Sandvik Coromant選擇了以下幾種工具來雕刻雕像上的每個復雜部分。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系列的實心圓形工具則負責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及機加工專家Jakob Pettersson解釋道：“我們有超過10,000種標準產品，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，我們經歷了反復的篩選和比較。”
“為了使用最少的工具，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，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，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，從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，確保了每個邊緣能達到統一的效果。
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涂層，該涂層可進一步提高工藝安全性和生產力。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產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。
創造杰作
“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團隊對整體加工策略也進行過幾次調整。Loikkanen解釋道：“最初的三維模型并不是CAD/ CAM系統能夠直接使用的類型。所以我們必須將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。我們花了不少時間才使這一切達到完美的狀態"。
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。最終通過模擬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，順利解決了這個問題"。
“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。”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，否則我們將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的時間基本相同，因為切割數據和工具選擇并未發生大的變化。這點也讓我得出了一個結論: 即我們提供的大量產品數據和建議都是準確的，并可從我們的網站、刀具指南、刀具庫或者直接集成到CAM系統中來輕松獲取。毫無疑問，這對我們的客戶具有巨大的價值，也為我們實現了圍繞CAM編程中數字循環的一項密集型任務。”
“今天，這座雕像被展示出來供藝術和技術愛好者們欣賞，它向人們詮釋了數字和物理制造工具可實現的巨大創造力。”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座雕像的人，都能夠欣賞到這件與眾不同的藝術品。”
“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，”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。”
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作為全球工業工程集團山特維克的一部分，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先地位，這些解決方案和知識推動了金屬加工行業當前和未來工業時代所需的行業標準和創新。教育支持、廣泛的研發投資和強大的客戶伙伴關系確保了加工技術的發展，從而改變、引領和推動著制造業的未來。山特維克可樂滿在全球擁有1700多項專利，7700多名員工，在150個國家設有代表處。欲了解更多信息，詳情訪問官網了解，或加入我們的社交媒體。
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