Может показаться, что посреди столь древней архитектуры станки с ЧПУ находятся не на своём месте. Однако если вспомнить, что средневековые строители всегда находились на острие прогресса своего времени, это перестаёт быть таким уж странным. Чтобы современное создание готики стало возможным, а не было романтической идеей, навеки оставшейся в чьей-то голове, мы должны использовать современные технологии.

Благодаря станкам с ЧПУ и роботам у нас появилась возможность относительно быстрой резки тонких деталей готических церквей.  Изысканные декоративные элементы, на изготовление которых у опытного резчика раньше уходили месяцы, теперь можно создавать всего за несколько дней. Теперь мы можем не отказываться от красоты под предлогом, что её создание требует слишком много времени и не укладывается в бюджет: современные технологии позволяют вновь воплотить в жизнь подлинную готику во всём её великолепии.

Применение современных технологий в обработке камня раскрывает потенциал молодого поколения. Даже если юноши и девушки не умеют обращаться с молотком и зубилом, они выросли в мире компьютеров. Теперь свои навыки они могут направить на более высокую цель — строительство церкви во славу Божью.

Что такое «станок с ЧПУ»

«ЧПУ» расшифровывается как «числовое программное управление» (CNC, computer numerically controlled): компьютер при помощи последовательности координат XYZ управляет движениями станка. Первые станки с ЧПУ были изобретены для производства деталей самолётов. Станки для резьбы по камню — относительно новое изобретение.

В станках с ЧПУ для резьбы по камню обычно используются режущие диски и фрезы с алмазными наконечниками, а не вода или лазер. Алмазы твёрже камня, поэтому они стачивают его слой за слоем. Вода же нужна лишь для того, чтобы алмазный инструмент не перегревался из-за трения, а также для смывания каменного шлама, образующегося в процессе обработки.

Обычно станки с ЧПУ, используемые для резьбы по камню и создания скульптур и растительных орнаментов, имеют пять осей. Они могут перемещаться влево и вправо, вверх и вниз, вперёд и назад, а также поворачивать рабочую головку в двух разных плоскостях. При обработке камня станки согласованно управляют движением всех этих осей. Этот процесс называется интерполяцией. «Интерполировать» означает согласовывать движения; при этом ось задаёт одно из направлений перемещения. Таким образом, станок может одновременно двигаться влево и вниз, поворачивая рабочую головку, чтобы добраться до небольшого участка поверхности или придать камню определённую фактуру. Иногда станки оснащают даже шестой осью, обычно это токарное устройство или поворотный стол. Они нужны для обработки высоких каменных элементов, например пинаклей или статуй. Эта ось также работает согласованно с остальными: поворачивает заготовку и точно позиционирует её, чтобы станок мог обработать каждый участок камня. Станки с ЧПУ могут работать без присмотра оператора, в том числе в течение длительного времени и по ночам. Это означает, что обычная рабочая неделя из 40 часов для такого станка занимает менее двух суток, благодаря чему мы сильно экономим время.

Станки с ЧПУ Prussiani

Монахи-кармелиты используют станки с ЧПУ компании Prussiani Engineering — итальянского производителя оборудования для обработки камня, расположенного в Бергамо. Италия всегда была в авангарде камнерезного искусства, и с появлением современных технологий ничего не изменилось. С помощью станков Prussiani монахи могут создавать изделия с такой степенью детализации, которая прежде была доступна только высококвалифицированным мастерам, работающим вручную. Если придерживаться принципа «было бы желание, а способ найдётся» и тщательно программировать станки, их возможности становятся практически безграничными: они способны создавать трёхмерные рельефы, не имеющие аналогов в прошлом.

Станки Prussiani также славятся своей практически неуязвимостью, и эта репутация подтверждена в суровых условиях камнерезного производства. Камень — крайне неподатливый материал, и чтобы справиться с ним, нужны по-настоящему прочные станки. Вот небольшая история, которая это иллюстрирует: спустя несколько месяцев после того, как мы начали обрабатывать камень, мы впервые оставили наш станок с ЧПУ работать на ночь. Он должен был обработать несколько подоконников длиной около 2,1 метра. На следующее утро нас ждал шокирующий сюрприз. Огромные каменные плиты, каждая весом в несколько сотен фунтов, были разбросаны так, словно через станок пронёсся торнадо. Камни раскололись и разлетелись на куски, а обломки рассыпались по всей рабочей зоне фрезерного станка с ЧПУ.

Отойдя от потрясения, мы принялись разбираться в случившемся. Оказалось, что в программе, которую станок считывал и выполнял той ночью, была ошибка. В самом конце обработки каждого подоконника, когда резьба уже была полностью завершена, программа приказывала станку снова и снова с силой опускать инструмент на верхнюю поверхность подоконника — словно гигантский кулак наносил удары. Камни не имели ни малейшего шанса уцелеть. Но сам станок до сих пор работает и обрабатывает камень, хотя прошло уже больше десятка лет.

Процесс резки

Обработка камня на станке с ЧПУ — это цифровой процесс. Изысканные декоративные элементы с растительными орнаментами, статуи, горгульи и многие другие характерные детали готической архитектуры начинаются с работы художника (главного резчика). С помощью программы для 3D-моделирования он создаёт модели цветов и листьев, словно лепит их из куска глины. Для этого по-прежнему требуется немалый художественный талант, но работа на компьютере даёт одно существенное преимущество: теперь у нас есть кнопка Undo! Художник может экспериментировать практически с бесконечным количеством вариантов, чтобы найти тот, который лучше всего подойдёт для конкретного места. А благодаря возможности увидеть эти элементы в составе полной 3D-модели церкви больше не приходится гадать, как будет выглядеть готовое здание.

Когда художник заканчивает работу над скульптурой, её передают непосредственно камнерезам — специалистам по программированию станков с ЧПУ. Они загружают 3D-модель в CAM-программу (Computer-Aided Manufacturing) и создают траектории движения инструмента, по которым станок будет обрабатывать камень. При помощи широкого набора инструментов и методов обработки они постепенно придают каменной заготовке форму готового изделия. Их задача — добиться, чтобы исходный каменный блок как можно точнее повторял модель художника. В этом они следуют тому же принципу, которым камнерезы пользовались на протяжении веков: переносили размеры с гипсовой модели на камень с помощью копировальной машины. При этом программистам приходится учитывать множество факторов: выбирать инструменты с учётом скорости обработки и качества поверхности, следить за тем, чтобы камень не смещался, избегать столкновений станка с заготовкой и даже с другими камнями, которые могут обрабатываться одновременно. Это нужно постоянно контролировать, но если всё сделано правильно, результат не заставит себя ждать. Невероятно приятно видеть, как нажатия клавиш и щелчки мышью превращаются не просто в готовое изделие, а в искусно изваянную деталь готического храма — места, где люди будут славить Бога на протяжении многих столетий.

Наконец, когда весь Gcode (язык программирования станков с ЧПУ) готов, его передают операторам станков. Они управляют самими станками с ЧПУ, а также различными пилами, с помощью которых каменные блоки подготавливают к обработке. Операторы — это те, кто непосредственно работает с оборудованием на месте. Они поддерживают постоянную связь с программистами, чтобы всё шло гладко. Подготавливая каменные заготовки к обработке, они внимательно следуют схемам раскладки и спискам инструментов, которые программисты составляют для каждой детали. Они задают опорные точки, по которым станки определяют положение каждого камня, а затем следят за ходом его обработки. Операторы постоянно контролируют процесс, чтобы не допустить сбоев. Между ними и программистами существует тесная взаимосвязь: успешное изготовление каждой каменной детали зависит от работы обеих сторон.

Операторы также работают на канатных и мостовых пилах, распиливая камень на заготовки, которые затем либо отправляются на более сложную декоративную обработку, либо сразу идут в кладку стен. Канатная пила — это более простой станок с ЧПУ, имеющий всего две оси. Она позволяет вырезать простые контуры, в том числе любые прямолинейные детали: например, колонны и прямые элементы обрамления окон. С помощью такой пилы оператор может взять большую каменную плиту и вырезать из неё до 20–30 заготовок поменьше. В результате получаются детали, напоминающие фигурное печенье, вырезанное формочками. Это позволяет освободить пятиосевые станки с ЧПУ для обработки более сложных декоративных элементов; к тому же такой способ значительно быстрее.

Современное искусство и наука обработки камня имеют множество различных направлений, и здесь мы затронули лишь некоторые из них. Например, важную роль также играют пневматические зубила и ручная резьба, как и множество других методов, о которых здесь не упоминалось. Порог освоения этого ремесла очень высок, а объём предстоящей работы может пугать, но плоды этого труда простоят многие столетия.