Khi CNC thổi hồn vào kiến trúc Gothic: Các tu sĩ dùng máy gia công hiện đại chạm khắc nhà thờ đá

Trong một nền kiến trúc cổ xưa như Gothic, máy CNC có vẻ lạc lõng. Nhưng nếu nhớ rằng những người thợ xây thời Trung Cổ luôn đứng trên đỉnh cao công nghệ của thời đại họ, thì việc dùng máy móc hiện đại để xây một nhà thờ Gothic mới không còn kỳ lạ nữa. Đó chính là cách các tu sĩ Dòng Cát Minh tại Carmelite Gothic biến kiến trúc Gothic từ một ý tưởng lãng mạn thành hiện thực.

Máy CNC chạm khắc chi tiết đá Gothic

Máy CNC giúp chạm khắc Gothic nhanh hơn nhiều lần

Máy CNC và robot đã mở ra khả năng chạm khắc những chi tiết dày đặc của một nhà thờ Gothic tương đối nhanh. Những mảng hoa văn trang trí từng khiến người thợ lành nghề mất hàng tháng nay có thể hoàn thành trong vài ngày. Thay vì cắt bỏ vẻ đẹp vì lý do "làm lâu quá, không vừa ngân sách", công nghệ hiện đại giúp đưa kiến trúc Gothic chân chính trở lại thành hiện thực.

Điểm thú vị là công nghệ này còn mở ra cơ hội cho giới trẻ. Dù chưa từng cầm búa và đục, những người trẻ lớn lên trong thế giới máy tính vẫn có thể đóng góp kỹ năng của mình vào mục tiêu cao cả hơn: xây dựng một ngôi nhà thờ.

CNC là gì và máy chạm khắc đá hoạt động ra sao?

CNC viết tắt của "computer numerically controlled" (điều khiển số bằng máy tính): một máy tính điều khiển chuyển động của máy móc thông qua chuỗi tọa độ XYZ. Chiếc CNC đầu tiên được phát minh để sản xuất linh kiện máy bay, còn máy CNC cắt đá là phát minh tương đối mới.

Máy chạm khắc đá CNC thường dùng lưỡi và mũi phay gắn kim cương, không dùng tia nước hay laser, để bào mòn đá. Kim cương cứng hơn đá nên sẽ mài mòn dần bề mặt đá. Nước ở đây chỉ có tác dụng làm mát dụng cụ kim cương khỏi nóng do ma sát và rửa trôi bùn đá sinh ra trong quá trình chạm khắc.

Thông thường, máy CNC chạm khắc đá dùng cho tượng và hoa lá có 5 trục: di chuyển trái phải, lên xuống, trước sau, và xoay đầu theo hai cách khác nhau. Máy nội suy các trục này để cùng lúc tiếp cận những khu vực nhỏ hoặc tạo bề mặt hoàn thiện nhất định. Đôi khi máy có thêm trục thứ 6, thường là mâm cặp hoặc bàn xoay, để chạm khắc những khối đá cao như tháp nhọn hay tượng.

Máy CNC còn có thể chạy không cần người trực, thậm chí qua đêm. Điều này nghĩa là 40 giờ — một tuần làm việc điển hình — chỉ tương đương chưa tới 2 ngày của máy CNC, một khoản tiết kiệm thời gian đáng kể.

Máy CNC đang gia công khối đá lớn

Prussiani: Cỗ máy "bất hoại" trong xưởng đá

Các tu sĩ Dòng Cát Minh dùng máy CNC của Prussiani Engineering, hãng sản xuất máy CNC đá có trụ sở tại Bergamo, Italia. Người Italia vốn luôn dẫn đầu trong nghề chạm khắc đá, và điều đó vẫn đúng với công nghệ hiện đại. Với máy của Prussiani, các tu sĩ có thể chạm khắc mức độ chi tiết mà trước đây chỉ dành cho những nghệ nhân thủ công lành nghề nhất.

Máy Prussiani cũng nổi tiếng bền bỉ. Có một câu chuyện minh họa: chỉ vài tháng sau khi bắt đầu chạm khắc đá, các tu sĩ lần đầu để máy CNC chạy qua đêm trên vài bệ cửa sổ dài 7 foot. Sáng hôm sau, họ phát hiện những khối đá nặng hàng trăm pound bị hất tung như thể một cơn lốc xoáy quét qua máy. Hóa ra có lỗi trong đoạn mã máy đọc đêm đó: ở cuối mỗi bệ cửa sổ, mã lệnh yêu cầu máy đập liên tục xuống mặt trên của bệ như một nắm đấm khổng lồ. Những khối đá không thể chịu nổi, nhưng chiếc máy đó vẫn chạm khắc đá cho tới tận ngày nay, gần một thập kỷ sau.

Quy trình số hóa từ bản phác thảo đến khối đá

Chạm khắc đá bằng CNC là một quy trình làm việc số hóa. Những mảng hoa văn, tượng, gargoyle và nhiều yếu tố Gothic đặc trưng đều bắt đầu từ người nghệ sĩ — trưởng nhóm chạm khắc. Người này nặn các loài hoa và lá bằng phần mềm mô hình hóa 3D, tương tự như nhào nặn một cục đất sét. Việc này vẫn đòi hỏi tài năng nghệ thuật lớn, nhưng có một lợi thế rất lớn trên máy tính: nút Undo! Nghệ sĩ có thể thử nghiệm gần như vô số thiết kế để tìm ra phương án phù hợp nhất với không gian, đồng thời hình dung từng chi tiết trong mô hình tổng thể của nhà thờ mà không cần phỏng đoán.

Sau khi hoàn thiện một tác phẩm điêu khắc, mô hình được chuyển cho các lập trình viên CNC. Họ đưa mô hình 3D vào phần mềm CAM (computer aided machining — gia công có sự hỗ trợ của máy tính) để tạo ra các đường chạy dao mà máy CNC sẽ dùng để chạm khắc đá thật. Họ phải cân nhắc nhiều yếu tố cùng lúc: chọn dụng cụ nào tùy theo tốc độ và độ hoàn thiện, giữ cố định khối đá ra sao, tránh va chạm giữa máy với đá hoặc với những khối đá khác đang được chạm khắc song song.

Các chi tiết đá Gothic được chạm khắc bằng CNC

Cuối cùng, khi toàn bộ Gcode (ngôn ngữ lập trình của máy CNC) đã sẵn sàng, nó được chuyển cho những người vận hành máy cưa — những người trực tiếp chạy CNC và các loại cưa khác để chuẩn bị khối đá. Họ thiết lập khối đá, đặt điểm tham chiếu để máy định vị từng khối, và theo dõi quá trình chạm khắc, giữ liên lạc chặt chẽ với lập trình viên. Giữa hai bên là mối quan hệ cộng sinh: công việc của mỗi bên đều thiết yếu để hoàn thành từng khối đá.

Người vận hành còn dùng cưa dây — một loại CNC 2 trục đơn giản hơn — để cắt các biên dạng đơn giản như cột hoặc phần thẳng của khung cửa sổ. Từ một tấm đá lớn, họ có thể cắt ra 20 đến 30 khối nhỏ hơn, giống như những chiếc bánh quy được cắt khuôn. Cách này giải phóng máy CNC 5 trục để tập trung vào những chi tiết trang trí phức tạp hơn, đồng thời nhanh hơn đáng kể.

Góc nhìn cho người đọc Việt Nam

Câu chuyện của các tu sĩ Cát Minh là một ví dụ sinh động về cách công nghệ gia công số không thay thế kỹ năng thủ công mà khuếch đại nó. Ở Việt Nam, máy CNC 3 trục và 5 trục đã phổ biến trong gia công gỗ mỹ nghệ, đá granite, đá marble và cơ khí chính xác — từ các làng nghề điêu khắc đá ở Ninh Vân (Ninh Bình) đến các xưởng sản xuất nội thất. Kinh nghiệm cho thấy rào cản lớn nhất không nằm ở máy móc mà ở kỹ năng lập trình CAM và tư duy thiết kế 3D.

Đường cong học tập để bước vào công việc này quả thực đáng ngại, khối lượng công việc cũng đáng sợ, nhưng thành quả của nó sẽ tồn tại qua nhiều thế kỷ.

Với các doanh nghiệp Việt Nam đang chuyển mình sang sản xuất số, bài học ở đây khá rõ: đầu tư vào phần mềm CAM, đào tạo đội ngũ lập trình viên và kết hợp hài hòa giữa nghệ nhân truyền thống với máy móc hiện đại có thể tạo ra bước nhảy vọt về năng suất mà vẫn giữ được giá trị thẩm mỹ. Ở Mỹ, một tuần làm việc của máy CNC chỉ tương đương chưa tới hai ngày, nghĩa là cùng một nguồn lực, xưởng có thể nhận nhiều đơn hàng hơn hoặc tạo ra những sản phẩm phức tạp hơn.

Như chính các tu sĩ viết: còn nhiều khía cạnh khác trong nghệ thuật và khoa học chạm khắc đá ngày nay chưa được đề cập — đục khí nén, chạm khắc thủ công và nhiều phương pháp khác vẫn có vai trò quý giá. Nhưng điều đáng chú ý là công nghệ đã đủ chín muồi để những công trình đẹp đẽ, tỉ mỉ như nhà thờ Gothic không còn là giấc mơ xa vời.