CNC石材彫刻

CNC石材彫刻

建築という非常に古い形式において、CNCマシンは少し場違いに思えるかもしれません。しかし、中世の建築家たちが常に当時の最先端技術を駆使していたことを考えると、それほど奇妙には思えなくなります。現代にゴシック様式で建築するには、それは単なる空想ではなく、頭の中だけで終わるロマンチックなアイデアではなく、現実のものとならなければなりません。

（カルメル会修道士たちは、割り当てられた作業時間を建設に費やしています。彼らの時間割はこちらをご覧ください。）

［画像: カルメル会修道士によるゴシック尖塔のCNC彫刻］

CNC彫刻によるゴシック尖塔

CNCマシンとロボットは、ゴシック教会の複雑なディテールを比較的迅速に彫刻する能力を解き放ちました。かつて熟練した彫刻家が数ヶ月かけていた装飾的な部品が、今では数日で完成できるようになりました。時間がかかるという言い訳で美しさを削ぎ落とすのではなく、現代技術を用いることで、真のゴシック様式の美しさを再び現実のものとすることができるのです。

石材彫刻における現代技術の利用は、現代の若者の可能性を広げます。彼らはハンマーとノミの使い方を訓練されていないかもしれませんが、若い男女はコンピューターの世界で育ちました。彼らが持つスキルは、今やより高次の目的、すなわち神の栄光のための教会の建設へと向けられています。

［画像: ゴシック尖塔のCNCプログラミングを行うカルメル会修道士］

ゴシック尖塔のCNCプログラミング

CNCマシンとは

CNCは「コンピュータ数値制御」の略で、コンピューターがXYZ座標の連続的な指示によって、機械の動きを制御します。最初のCNCは航空機部品の製造のために発明されました。石材切断用CNCマシンは比較的新しい発明です。

石材彫刻用CNCマシンは通常、水やレーザーではなく、ダイヤモンドチップの刃やフライス盤を使用します。ダイヤモンドは石よりも硬いため、石を削り取ります。水は、摩擦によるダイヤモンドツールの過熱を防ぎ、彫刻プロセスで生成される石のスラッジを洗い流すために使用されます。

［画像: カルメル会修道士が使用するCNC石材切断ブレードとビット］

CNC石材切断ブレードとビット

通常、彫刻や装飾に使われる石材彫刻用CNCマシンは5軸を備えており、左右、上下、前後、そして2つの異なる方法での回転が可能です。これらの多軸を補間（interpolate）して石を彫刻します。「補間」とは、連携して動作することを意味し、軸は運動の一方向です。つまり、マシンは左に動き、下に動き、同時にヘッドを回転させて、狭い領域に到達したり、石に特定の仕上げを施したりすることができます。時には6軸を備えていることもあり、通常は旋盤やターンテーブルで、尖塔や像のような高い石を彫刻します。旋盤は他の軸と補間し、CNCマシンが石の各領域に到達できるように慎重に位置決めします。CNCマシンは、長期間、時には一晩中、無人で石を彫刻することもできます。これは、典型的な週の労働時間である40時間が、CNCにとっては2日未満で済むことを意味し、大幅な時間節約になります！

［画像: カルメル会修道士のために石を彫刻するCNC旋盤とスピンドル］

CNC旋盤とスピンドル

Prussiani CNCマシン

カルメル会修道士は、イタリアのベルガモに拠点を置く石材CNCメーカー、Prussiani Engineering社のCNCマシンを使用しています。イタリア人は常に石材彫刻の最先端にあり、現代技術においてもそれは変わりません。Prussianiのマシンを使えば、修道士たちはかつて高度な技術を持つ職人の手彫りにしか reserved されていなかったレベルの詳細を彫刻できます。「意志あるところに道は開ける」という考え方と慎重なプログラミングにより、マシンの能力は事実上無限であり、前例のない3Dレリーフを彫刻することができます。

Prussianiのマシンは、石材彫刻という戦場で証明された、壊れないという評判も持っています。石は扱いにくい素材であり、それを制するには頑丈なマシンが必要です。これは簡単な作業ではありません！それを例証する短い話があります。石の彫刻を始めて数ヶ月後、私たちは初めてのCNCマシンを夜通し、7フィート（約2.1メートル）の長さの窓枠数枚で稼働させました。翌朝、私たちは衝撃的な光景を目にしました。数百ポンドの重さがある巨大な石が、まるで竜巻がマシンを襲ったかのように散乱していました。石は割れ砕け、破片がCNCフライス盤エリアの中に飛び散っていました。ショックが収まった後、何が起こったのかを分析しました。その夜、マシンが読み込んで実行したコードの特定のバッチに間違いがあったことが判明しました。各窓枠の最後に、彫刻が完全に終了した後、コードはCNCマシンに、まるで巨大な拳のように、窓枠のトップに繰り返し叩きつけるように指示していました。石には勝ち目がありませんでしたが、その同じマシンは、ほぼ10年後の今日でも石を彫刻し続けています。

彫刻プロセス

CNCによる石材彫刻のプロセスは、デジタルワークフローです。植物の葉のような装飾的な部品、彫像、ガーゴイル、その他の多くの独特なゴシック様式の要素は、ヘッドカーバーであるアーティストから始まります。彼は3Dモデリングプログラムを使用して、粘土の塊をこねるプロセスに非常に似た方法で、様々な花や葉を彫刻します。これには依然として多大な芸術的才能が必要ですが、コンピューターでの作業には「元に戻す」ボタンという大きな利点があります。アーティストは、その空間に最も適したデザインを見つけるために、ほぼ無限の数のデザインを試すことができます。教会の完全なモデルで部品を視覚化できるため、完成した建物がどのようになるかについて、もう推測の必要はありません。

［画像］

カルメル会修道士のためにMudboxで彫刻する兄弟アーティスト

アーティストが特定の彫刻を終えると、それは実際の石材彫刻家、すなわちCNCプログラマーに渡されます。プログラマーは3DモデルをCAM（Computer-Aided Machining）プログラムに取り込み、CNCマシンが実際の石を彫刻するために使用するツールパスを作成します。彼らは、多様なツールと方法を駆使して、徐々に石を削り出し、完成品へと仕上げていきます。彼らは、出発点となる石のブロックを、アーティストのモデルのできるだけ近いものに変換しようと最善を尽くします。これは、歴史的に石工が石膏モデルから石への測定値を転写するためにポインティングマシンを使用した方法に似ています。同時に、速度と仕上げに応じてどのツールを使用するか、石が動かないようにするにはどうするか、CNCと石、あるいは同時に彫刻している可能性のある他の石との衝突を避けるにはどうするかなど、幅広い懸念事項を考慮しなければなりません。これは多くのことを把握する必要がありますが、うまく行えばすぐに成果が得られます。コンピューターのキーストロークとマウスのクリックが、完成品だけでなく、ゴシック教会の装飾的な彫刻された部分、すなわち神が何世紀にもわたって愛される場所へと変わっていくのを見るのは、非常にやりがいのあることです。

最終的に、すべてのGコード（CNCマシンのプログラミング言語）が準備されると、それはソーヤー（sawyer）に渡されます。ソーヤーはCNCマシン自体や、石材ブロックを彫刻用に準備する様々な他のソーを操作します。ソーヤーは「現場の人間」であり、すべてがスムーズに進むようにプログラマーと明確なコミュニケーションラインを開いておきます。彼らは、プログラマーが各部品のために準備したレイアウトとツーリングリストを注意深くフォローし、彫刻用に石をセットアップし、マシンが各石を見つけられるように基準点を設定し、彫刻中に監視します。すべてがスムーズに進むように、常に注意深く見守っています。ソーヤーとプログラマーの間には共生関係があり、それぞれの仕事が各石の成功した完了に不可欠です。

［画像: CNC用にテーブルをセットアップする修道士ソーヤー］

CNC用にテーブルをセットアップする修道士ソーヤー

ソーヤーはワイヤーソーやブリッジソーも操作し、各石をより装飾的なものに彫刻するため、または壁に直接組み込むために切断します。ワイヤーソーは、それ自体がよりシンプルな2軸CNCであり、柱や窓枠の直線部分など、任意の直線部分を含む単純なプロファイルを切断できます。ワイヤーソーを使用するソーヤーは、大きな石板から、クッキーカッターの部品に似た、20または30個の異なる小さな石を切断することさえあります。これにより、5軸CNCマシンはより装飾的な部品に集中できるようになり、また大幅に高速化されます。

［画像］

修道士ワイヤーソーヤーが、切断された部品を支えるためにプラスチック製のシムを挿入しています。右側は、プロファイルされた石のデネストを待つワイヤーソーの完成品です。

今日、石材彫刻のアートとサイエンスには多くの側面があり、ここで触れられたのはそのうちのわずかです。空気圧ハンマーや手彫りも、ここで議論されていない他の多くの方法と同様に、間違いなく価値のある役割を果たしています。このような仕事に飛び込むための学習曲線は確かに daunting であり、作業量は intimidating ですが、その成果は何世紀にもわたって残るでしょう。