ウォータージェット切断の技術

1 年間の計画を経て、 デザインする。 製造すること。 そして24時間84時間インスタレーション「ウェイク」が2018年7月11日にタイムズスクエアにデビューした。（左から右へ）ノースカロライナ大学アッシュビル校の彫刻学生、ジェブ・ヘッジコック。 エンジニアリング部門の先輩であるカイル・ウォードとケイトリン・トーマス。 STEAM スタジオ ディレクターのサラ・サンダース氏。 エンジニアリング部門の先輩である Brittany Hand、Zoe Rorvig、Jacob Fink、Elijah Nonamaker が設置チームを構成しました。 アダム・テイラーによる写真。

コンセプチュアル アートや大学を拠点とするメーカー スペースに関するストーリーが、金属加工とあまり関係があるとは思わないでしょうが、この一例に限れば、それは間違いです。 実際、あなたのショップがウォータージェットによる切断能力の拡大を検討したことがある場合は、このまま読み続けてください。

物語は 2016 年に始まり、ノースカロライナ大学アッシュビル校の工学部がワークショップの拡張を緊急に必要としていたときから始まりました。 古い金属加工機器が在庫されているのは約 1,500 平方フィートのみでしたが、プログラムは拡大し、学校のメカトロニクス カリキュラムに興味を持つより多くの学生を受け入れました。 大学管理者はこの課題を認識していましたが、別の状況に対処する機会も考えていました。 美術学部も作業エリアの拡大が必要だったので、関係者は工学部の学生と美術の学生が並んで作業できる「メーカーズスペース」を創設することを提案した。 両学部の責任者が同意してスペースの計画を立て、STEAM (科学、技術、工学、芸術、数学) スタジオは 2016 年 12 月にテープカットを行いました。

スタジオはキャンパス外、アシュビルのリバー アーツ ディストリクトにある倉庫にあります。 12,000平方フィートのこのスペースには木工および金属加工の店が入っています。 機器には、CNC ミルおよび旋盤、溶接システム、手動プラズマ カッター、木工旋盤、バンドソー、CNC ルーター、レーザー カッター、プレーナー、ジョインター、ワイド ベルト サンダー、ウォータージェットが含まれます。

「店内には小部屋や部門はありません。私たちは、学生たちが実際に空間を移動しながら協力し合うことや、お互いにフィードバックを与え合って協力することを学ぶことを望んでいます」と、STEAM スタジオのディレクターであり、 UNC アシュビル校の工学プログラムの卒業生で、2011 年に卒業しました。

2017 年秋、コンセプチュアル アーティストのメル チンが「Wake」と呼ばれる芸術的コンセプトを発表したとき、学生とスタジオは挑戦されました。 当時、チンさんは同大学のブラック・マウンテン・カレッジフェローを務めていた。 (1933 年にノースカロライナ州ブラック マウンテンに設立されたブラック マウンテン カレッジは、芸術の研究が古典的なリベラル アーツ教育の中核をなす、ホリスティックな学習の原則に基づいて組織されました。この学校は、24 年間の創立期間中に数名の注目すべきアーティストを輩出しました。このコンセプトでは、後に南北戦争中に北軍の軍艦となった、19 世紀の遠征船および商船クリッパーである USS ナイチンゲールのスウェーデンのオペラ歌手ジェニー リンドを模した船首像の再作成が求められました。 この彫刻は高さ 24 フィートの難破船の船体で、主に船首像が展示されています。 船首像には、頭と胸を動かし、呼吸の動作を再現するアニマトロニクス要素も含まれています。 計画では、この作品は2018年の夏にニューヨーク市のタイムズスクエアに展示される予定だった。

サンダース氏は、この彫刻の制作を支援する取り組みが上級設計プロジェクトとして機能するかどうかを確認するために工学部に相談したと述べた。 彼女がOKをもらったとき、スタジオはコンセプチュアルアート作品を現実にすることに全力で取り組みました。

そこでウォータージェットの出番です。

サンダース氏によると、STEAMスタジオが新しいワークスペースの整備を検討していたところ、どのようなカッティングテーブルを導入すべきかについて産業諮問委員会で意見が分かれたという。 半分はプラズマ切断テーブルを推奨し、残りの半分はウォータージェットをサポートしました。

機器が 12,000 平方フィートの敷地にどのように収まるかを確認する段階になったとき。 サンダースさんは、テーブルを設置するために溶接スペースの一部を放棄しなければならないことに気づいたと語った。 一方、ウォータージェットは、ほぼどこにでも設置できます。 それが取引を成立させるのに役立った。

STEAM Studio は、切断領域が 10 × 5 フィートの OMAX Maxiem® 1530 研磨ウォータージェットを購入しました。この装置には、デジタル エンコーダを使用してコントローラに瞬時にカッティング ヘッド位置のフィードバックを提供する高度なリニア モーション システムが搭載されており、正確な製品の生産に役立ちます。部品。 学生とアドバイザーは、マシンの Intelli-MAX ソフトウェアを使用して、ウォータージェットの製造を設計し、切断指示を作成できます。

アーティストのメル・チンとUNCアシュビル彫刻教員のマット・ウェストは、CNCでルーティングされた木製クラッディングがウォータージェットで切断されたWTビームと嵌合することを検証します。 これがスタジオに収まる唯一のリブでした。 写真提供者: サラ・サンダース

以下は、STEAM スタジオが「Wake」や他のプロジェクトでウォータージェットを使用した作業から学んだ教訓の一部です。

ウォータージェットの多用途性には勝るものはありません。 「そこでは金属から鏡に至るまであらゆるものを切断しました」とサンダース氏は語った。 ウォータージェット流には研磨性のガーネットが組み込まれているため、ジェットは、薄いか厚いか、硬いか柔らかいか、鉄か非鉄か、有機か合成かに関わらず、さまざまな材料を切断できます。 (多くの金属加工業者にとって特に興味深いのは、ウォータージェットの研磨ストリームが切断時に金属材料に影響を与えないという事実です。プラズマやレーザー切断などの熱プロセスとは異なり、ウォータージェットには熱の影響を受けるゾーンがありません。)各素材には、切断中の精度を維持したり、穴あけ中の過度の損傷を防ぐのに課題が伴います。 後者は、STEAM Studio チームにとって、より耐久性のある素材を使用していたため、それほど大きな問題ではありませんでした。

ウォータージェットでカットされた最も珍しいアイテムは何ですか? 近くのウォーターシューズの製造業者は、スタジオにいくつかの靴を半分に切るように依頼しました。 サンダース氏によると、彼らは新しくカットされた靴を販売プレゼンテーションで使用して、その靴がどのように作られたかを披露するつもりだったという。

ウォータージェットはプロトタイピングに適しています。「最初は人的リソースへのほとんど投資をせずに、ウォータージェットをプロトタイピング部品の作成に使用することができました。船首像の木製スカートを内部トラスに取り付ける方法を考えていたとき、ウォータージェットを使用して 1/8 を切断しました。 「木製シェルの内側に固定するためのインチの鋼製ストラップ。また、固定具や艤装用の部品を素早く切断することもできました」とサンダース氏は語った。

ウォータージェットはその正確さにより、プロジェクトの初期段階で時間を節約します。フランジの大部分は装置上で切断されており、これにより穴の間隔の誤差が最小限に抑えられ、接続が正方形でない場合でも嵌合フランジの穴のパターンが同一になることが確実になったとサンダース氏は付け加えた。

これは、総合的な方法で新しいオペレーターをウォータージェットに紹介するのに役立ちます。新入生レベルのコースである STEAM 入門クラスでは、学生はプロジェクトの 1 つでウォータージェットを使用する機会を得ます。 生徒たちは、アングル鉄を切断し、それを溶接して箱を製作するという金属製のシャドーボックスを作成するように求められます。 ボックスの焦点は、1/8 インチから切り取られたデザインです。 ウォータージェットのアルミニウム。 学生たちはデザインを描き、Intelli-MAX ソフトウェアを使用してそれをトレースしてプログラムを作成し、それをサムドライブに置き、ウォータージェットの制御システムに接続し、アルミニウムのブランクを固定して、デザインを切り抜きます。

「技術的にはウォータージェットを操作する準備ができていないが、部品を切断するために何が起こるかを理解する機会にはなる」とサンダース氏は語った。 「これが、よりアクセスしやすくするための最初のステップです。」

良質な水はウォータージェット切断機にとって朗報です。ウォータージェット設置の一環として、水質分析を行う必要があります。 品質レポートには少なくとも、総溶解固形分 (TDS)、シリカ含有量、および pH 値が含まれている必要があります。 TDS は特に重要です。 スコアが低いほど、ウォータージェットの内部動作が良好であることを示します。

サンダース氏は買収の一環として、OMAXが水の無料分析を提供したと述べた。

「彼らがこれまで見た中で最高の水が我々にあることがわかった」とサンダース氏は付け加えた。 「それが、これらの醸造所がすべてここに移転した理由だと思います。」

「Wake」は正式デビュー前に最後の仕上げが行われます。 アダム・テイラーによる写真。

明らかに、STEAM Studio はジョブショップのようにウォータージェットを作動させていないため、内部のシールやチューブにそれほどストレスをかけません。 Sanders 氏は、メンテナンス作業は年に数回に限定されており、実稼働環境ではより頻繁なスケジュールになると述べました。

ウォータージェットは切断するだけではありません。 製造物が大規模なアセンブリの一部である場合、製造物にラベルを付けると役立つ場合があります。

「ウォータージェットはスクライブ機能の点でも理想的でした」とサンダース氏は語った。 「各リブの半分が 4 ～ 5 個の鋼片で構成されている場合、各部品にラベルを付けることができました。また、部品に嵌合プロファイルを書き込むこともできました。フランジ上で複雑な角度が集まっている場合は、部品が入る場所にプロファイルを書き込むことができました。」これにより、レイアウト、取り付け、溶接のプロセスにかかる時間が大幅に節約されました。」

設備投資に関しては、マテリアルハンドリングを常に会話の一部として含める必要があります。 STEAM Studio は、メーカーのようにウォータージェットを使用しないことを認識していました。 その結果、ジブクレーンなどの資材運搬装置についてはあまり考慮されていませんでした。

「Wake」は、これまで経験したことのない方法で彼らに挑戦しました。 チームにはリフト トラックがなかったため、最終的に 1/4 インチのシートを 25 枚移動することになりました。 プレートと 3/8 インチのシート 6 枚。 正確には6組の手でプレートをプレートします。 プレートの組み込みは、元の設計の変更後にのみ発生しました。

「そこで、すべての設計図にニューヨーク市の構造技術者にスタンプを押してもらう必要があり、彼らと緊密に協力して設計を進めました。当初、船の構造を I ビームの基部にボルトで固定していましたが、これは実際にはジェニー・リンドを主役として同じサポートが指定された」とサンダース氏は語った。 「そこで私たちは『皆さん、それほど重いI型鋼を扱うことができないので、これに対抗する別の方法を見つけられないかと尋ねました。』」

エンジニアが I ビームの重量を指定したのは、彫刻全体が自立しているためだけでした。 公共の大通りだったので、アート作品を通りに固定することはできませんでした。

サンダース氏は、スタジオのアッシュビルに本拠を置く鉄鋼供給会社であるマウンテン・スチール社が、プロジェクト中、特に彫刻をキャンパス内の駐車場に移動する際に非常に助けてくれた、と述べ、そこで彫刻を再び分解してニューメキシコ州に輸送する前に一緒に集めたという。ヨーク。

サンダース氏とチームが「ウェイク」で直面した最後の障害の 1 つは、ニューヨーク市の規定を満たすために、すべての溶接を認定溶接工が行う必要があるということでした。 残念ながら、ノースカロライナ州では、適切な資格を持ち、認定溶接検査官 (CWI) の試験に耐えられる構造溶接を行うことができる溶接工を見つけるのは簡単ではありませんでした。ノースカロライナ州では、こうした溶接に認定溶接工の使用が義務付けられていません。仕事。

STEAM Studio チームは最終的に溶接を行う人を見つけ、ニューヨーク市から検査官が超音波検査と磁気検査を行うためにやって来ました。 CWI の合格点により、この彫刻はビッグアップルに届けられる準備が整いました。 その時点では、それはタイムズスクエアを飾る史上最大の彫刻となる予定でした。

ウォータージェットに鋼製のストラップと取り付けタブを切り込み、ジェニー リンド船首像の内部構造を構成する鋼製トラスに木製スカートを固定しました。 写真：サラ・サンダース

「Wake」は、3日間にわたる24時間の作業を経て、2018年7月11日に発表された。 これは、Chin が Microsoft と共同で作成したデジタル拡張現実作品「Unmoored」と組み合わされました。 両方のアートプロジェクトが連携して行われているため、人は「ウェイク」を見て、タイムズスクエア上空に浮かぶボートの小隊に加わり、空に向かって飛び立っていくのを想像することができました。タイムズスクエアは今や上昇する海に覆われていたからです。

サンダース氏によると、「ウェイク」は9月5日までタイムズスクエアに展示されていた。それ以来保管されていたが、2019年に別の主要都市に再び登場する可能性があるという。

その一方で、工学部と美術の学生は STEAM Studio を使用して、デザインを現実にするために何が必要かを学んでいます。

「素晴らしい結果だった」とサンダース氏は語った。 「『Wake』のようなプロジェクトで起こる非公式のコラボレーションで、私たちは多くの前向きな経験をしてきました。」

このスタジオでは、学校が休みのときにウォータージェットを使用することもできました。 たとえば、ウォータージェットは UNC アシュビル地質部門のジオードの切断に使用されました。 それはウォータージェットで行うことの 1 つにすぎません。つまり、それを実際に動作させるのです。

OMAX Corp.のコンテンツ マーケティング ライターである Joshua Swainston がこの記事に情報を提供してくれました。

STEAM スタジオ、UNC-アッシュビル、https://steamstudio.unca.edu

OMAX コーポレーション、www.omax.com