İmkansız bir mühendislik başarısı gerçekleştirildi

Metal kullanarak sanat eseri yaratmak yeni bir şey değildir. Çoğumuzun aklına hemen Özgürlük Anıtı veya Eyfel Kulesi gelir, ayrıca çağdaş sanata meraklı olanlar Chicago Picasso'yu veya Sir Anthony Gormley'in Kuzeyin Meleği'ni düşünebilir. Peki, yeni bir tip modern şaheser yaratmak için paslanmaz çelik ve yapay zeka (AI) kullanarak birkaç ünlü sanat eserini nasıl birleştirebiliriz? Sandvik Coromant mühendisleri Henrik Loikkanen ve Jakob Pettersson, talaşlı imalat konusundaki uzmanlıklarını en üst düzeyde test eden bir görev üstlenerek tarihin en ünlü birkaç sanat eserinin yapay zeka tarafından üretilmiş, paslanmaz çelik sentezini oluşturmaya giriştiler.

Sandvik Coromant, Sandvik Group ile birlikte çalışarak tarih kitaplarına geçecek bir heykel geliştirdi. Yapay zeka modellemesi ve son teknoloji imalat çözümleri kullanılarak yapılan heykel, Michelangelo'nun eserlerinden dinamik pozları, Auguste Rodin'in kaslardaki işçiliğini, Käthe Kollwitz'in kasvetli tonlarını, Takamura Kotaro'nun Japon etkisini ve Augusta Savage'ın ilham verici meydan okumasını alarak 500 yıllık bir dönemin bazı en ünlü sanatçılarını bir araya getiriyor.

500 kilogram ağırlığında ve 150 cm boyunda olan İmkansız Heykel, Nisan 2023'te İsveç Ulusal Bilim ve Teknoloji Müzesi Tekniska Museet'te resmen ziyarete açıldı. Bu şekilde bir heykel daha önce hiç yapılmamıştı. Peki Loikkanen, Pettersson ve onların ekibi bu sanat ve bilim, geçmiş ve gelecek karışımını nasıl ortaya çıkardı?

Yapay zeka sanatla buluştuğunda

Görsel algı, konuşma tanıma, karar verme, dil çevirisi ve problem çözme gibi normalde insan zekası gerektiren işlemleri yürütme görevini üstlenen akıllı makinelerde uzun süreden beri yapay zekadan yararlanılıyordu. Onlarca yıl öncesine dayanan bu konsept, daha sonra Oxford Üniversitesi'nde Programlama Araştırma Grubu'nun direktörü olan Christopher Strachey tarafından 1951'de yazılan en eski programa dayanır. Ancak ChatGPT ve Google'ın sunduğu Bard gibi yeni ve sohbete dayalı yapay zeka programlarının ortaya çıkışı, teknolojinin daha da geniş uygulamalarının önünü açıyor.

Bugün, yapay zekanın başarıları neredeyse sınırsız görünüyor. Sanat bile yaratabiliyor. Öncelikle beş sanatçının stillerini birleştiren bir 2D tasarım oluşturan Sandvik, daha sonra modeli eksiksiz bir 3D görüntüye dönüştürmeye başladı. 3D modeli oluşturmak için derinlik tahmin algoritmaları, vücudu iyileştirmek için insan poz tahmin algoritmaları, gerçekçi bir doku oluşturmak için video oyunu algoritmaları ve önceki adımlarda kaybolan ince ayrıntıları yeniden ortaya çıkarmak için özel bir yapay zeka kullanan Sandvik, sonunda tasarımı gerçeğe dönüştürmeye hazırdı. Mastercam yazılımı kullanılarak, altı milyondan fazla yüzeye ve karmaşık detaylara sahip bir heykel tasarımı oluşturuldu.

Heykelin tasarımında bazı benzersiz zorluklar yaşandı. Sandvik Coromant Teknoloji Alanı Müdürü Henrik Loikkanen şunları söylüyor: "Heykelin işlenmesi konusunda bize yardımcı olacak olağanüstü derecede hassas bir dijital simülasyona ihtiyacımız vardı. Dijital üretim, bize tüm bu karmaşık işleme prosesini önceden prova etme olanağı sağlıyor. Böylece tezgah başında harcadığımız tek süre, fiili üretim süresi oldu. Bu aynı zamanda tüm proje boyunca tek bir hurda parça bile çıkmadığı anlamına geliyordu.”

İmkansızı işleme

Yapay zeka yardımıyla heykelin tasarımı tamamlanıp dijital ikizleme ile heykeli üretmenin en uygun yolları sanal olarak simüle edildikten sonra, artık işlemeye başlamanın sırası gelmişti. Loikkanen şöyle devam ediyor: “Heykelin üretiminde tıpkı havacılık sanayide kullanılan ve yüksek uzmanlık gerektiren karmaşık parçaları işlediğimiz şekilde çalıştık. Heykel için Alleima'nın paslanmaz çeliği seçilmişti ve zor işlendiği herkes tarafından kabul edilen bu ISO M malzeme ek bir zorluk getiriyordu. Bu malzeme grubu yüksek işleme sertleşmesine sahiptir ve işleme sırasında karakteristik olarak zayıf talaş kırma özellikleriyle bilinir. Bu nedenle, malzemeyi işlemek için seçilen takımlara çok dikkat edilmelidir.”

Sandvik Coromant, heykelin karmaşık parçalarının her birinin şekillendirmesi için farklı takımlar seçti. Kolu ve başı heykelin gövdesine bağlamak için Coromant Capto® takımlama arabiriminden yararlanıldı, CoroMill® Plura ve Dura ürün ailelerinden karbür kesici takımlar heykelin tüm yüzeylerinin ve yüz hatlarının ince talaş işlemesi için kullanılırken 2021 yılında piyasaya sürülen yüksek ilerleme ile frezeleme kesicisi CoroMill® MH20 iş parçasından çıkarılan paslanmaz çeliğin büyük kısmını işlemek için kullanıldı.

Sandvik Coromant'ta CAM ve İşleme Uzmanı Jakob Pettersson şunları söyledi: "Kapsamlı kataloğumuzda delme, frezeleme, raybalama ve diş çekmeyi kapsayan 10.000'den fazla standart ürünümüz var. Ancak İmkansız Heykel için sıradan bir takım seçemezdik. Böyle bir üretimde başarıya ulaşabilmek için seçim yaparken çok hassas bir şekilde odaklanmamız gerekiyordu.

Mümkün olduğu kadar az takım kullanmak ve böylece israfı sınırlamak için yöntem ve takım seçimi üzerinde daha da fazla düşünmemiz gerekiyordu. Heykelin kaba işlemesi, CoroMill® Plura ve Dura ürün ailelerinden bir dizi yekpare karbür parmak frezele ile yapıldı. Nihai şeklin kaba profil işlemesi için oldukça uzun takımlar gerekiyordu. Burada, ağır metal saplara monte edilmiş MH20 yüksek ilerlemeli kesicilerin bir kombinasyonu mükemmel uyum sağladı. Karbür kesici takımlarımızdaki parmak frezelerin kullanımı süreci büyük ölçüde hızlandırdı ve dolayısıyla enerji tüketimini azalttı.”

CoroMill® MH20'nin uzun kullanma mesafelerinde işleme yeteneği, genellikle havacılık sektörü için avantaj sağlar. İşlenmesi zor parçalar düşünülerek tasarlanan MH20, geleneksel dört kenarlı konseptin aksine iki kenarlı bir kesici uça sahiptir. Bu özellik, kesici ucun en zayıf bölümünün ana kesme bölgesinden uzakta olması ve bu sayede daha fazla güvenilirlik ve aşınmaya karşı koruma sağlaması nedeniyle özellikle faydalıdır. Ayrıca, bir köşeye veya duvara karşı işlemenin bir sonraki kenarı veya ön köşeyi etkilemeyeceği ve kenar başına eşit performans sağlanacağı anlamına gelir.

CoroMill® Plura HD, Sandvik Coromant'ın çelik ve paslanmaz çelikteki ağır iş uygulamaları için ilk tercih edilen çözümüdür ve güvenli ve verimli yekpare parmak frezeleme sunar. Takım şimdi ek bir avantaj olarak, uygulama güvenliğini ve verimliliği daha da artırmak için Sandvik Coromant'ın Ar-Ge ekibi tarafından geliştirilen Zertivo™ 2.0 kaplama ile sunuluyor. CoroMill® Dura, tüm takımlama işleri için genel kapsamlı bir çözüm olacak şekilde tasarlanmıştır. Parmak frezeler, kaba talaş işleme, ince talaş işleme, yarı ince talaş işleme ve açılı frezeleme dahil olmak üzere bir parçayı üretmek için gereken tüm işlemlerde kullanılabilir.

Bir üretim şaheseri

Doğal olarak, imkansızı işlemenin çeşitli zorlukları var ve ekip, işleme stratejisinde buna göre çeşitli uyarlamalar yaptı. Loikkanen şunları anlattı: “Başlangıçtaki 3D model, CAD/CAM sistemlerinin çalışabileceği tipte bir model değildi. Temel olarak 3D animasyon stüdyolarında yaygın olarak kullanılan ve yüzey çokgenlerinden oluşan bir katman olan 3D-mesh modelinden, yoğunluğa sahip katı bir 3D modeline dönüştürme gerekiyordu ve bu oldukça zorlu bir süreçti. Model tamamlandıktan sonra 17 parçaya ayrıldı ve bu parçalar birleştirildiği zaman kesişme yerlerinin görünmemesi için aralarındaki tüm yüzeylerin sıkıca birleşecek şekilde modellenmesi gerekti. Her şeyi mükemmel hale getirmek zaman aldı.”

Pettersson, "Parçanın tezgahlara oranla boyutundan dolayı kaba işleme sırasında da bazı zorluklarla karşılaştık" diye ekledi. “Bu sorun, NC kodunu simüle ederek ve tezgahın çalışma alanı sınırına ulaşacağımız tüm bölgeleri belirleyip CAM dizisini değiştirerek çözüldü.”

Sonunda, beş sanatçının eserlerini kusursuz bir şekilde harmanlayan bir heykel ortaya çıktı. Ancak Sandvik Coromant'ın tek başarısı daha önce hiç görülmemiş bir heykel geliştirmek değildi. Loikkanen şöyle anlattı: "Süreç boyunca, gelecekteki dijital işleme projelerine uygulanabilecek birkaç teknik uyguladık. Programlama işinin gerektirdiği çalışma miktarı nedeniyle, dijital bir ikiz olmadan heykeli inşa etmek imkansız olurdu. Tüm testler dijital olarak yapıldı, böylece aksi durumda deneme yanılma testine harcanacak olan çok büyük miktarda zamandan tasarruf edildi. Bu, kesinlikle zaman tasarrufu sağlamak ve hurda parça sayısını azaltmak için gelecekteki projelerde uygulayabileceğimiz bir şey."

Pettersson, "Programlama ve simülasyon süreci, her bir parça için giderek daha hızlı hale geldi" diye ekledi. "İşleme, baştan sona aynı süreyi aldı, çünkü kesme değerleri ve takımlama seçimi pek fazla değişmemişti. Bu noktadan şu sonuca ulaşıyorum: Verdiğimiz kapsamlı ürün verileri ve öneriler doğrudur ve bunlara web sitemizden, takım kılavuzundan, Takım Kütüphanesinden veya hatta doğrudan CAM sistemlerine entegre edilmiş olarak kolayca ulaşılabilir. Kuşkusuz bu, müşterilerimiz için çok değerli ve CAM programlama etrafındaki dijital döngüyü kapatmaya yönelik yoğun işlerden birini kapatıyor.”

Bugün bir sergide sanat ve teknoloji tutkunlarının beğenisine sunulan heykel, hem dijital hem de fiziksel üretim araçlarının başarabileceği yaratıcılığın bir hatırlatıcısı olarak hizmet ediyor. Loikkanen, "Bunu başardığımız için inanılmaz derecede gururluyum" dedi. "Umarım Tekniska Museet'i ziyaret eden ve o heykeli gören herkes, bunun eşi benzeri olmayan bir sanat eseri olduğunu takdir edebilir."

Pettersson, "Kullandığımız teknikler ve uyguladığımız yöntemler, Sandvik Coromant'ın neler yapabileceğini gerçekten gösteriyor" diye ekledi. “Talaşlı imalat işini gerçekten biliyoruz, daha önce kimsenin görmediği bir zorlukla uğraşırken bile.”

Sandvik'in İmkansız Heykeli hakkında daha fazla bilgi edinmek ve projenin çalışma aşamasındaki videosunu izlemek için home.sandvik adresini ziyaret edin.