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Étui de tuba wagnérien en Polystyrène extrudé et composite lin-epoxy
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Présentation
Le projet consiste à fabriquer un étui rigide pour un tuba wagnérien, afin que cet instrument puisse accompagner sans dégâts les pérégrinations de l'Amfifanfare à traver l'europe.
Cette étui sera composé de plaques de polystyrène extrudée superposées (collées à la colle PU) entourée d'une coque en composite lin-epoxy moulée directement sur le polystyrène.
Fabrication de l'intérieur de l'âme en polystyrène
Découpe de la forme de l'instrument
La première étape à consister à tracer l'empreinte hors-tout du tuba sur une plaque de polystyrène à l'aide d'un feutre et d'une équerre. Deux plaques ont ainsi été découpées au fil chaud. Elles constitueront la partie centrale de la boîte et permettront de centrer l'instrument.
Une fois l'instrument placé dans les deux plaques, on prend des repères à l'oeil pour découper l'intérieur des plaques en partant du centre jusqu'à l'extrémité du pavillon, d'abord sur une face, puis sur l'autre. L'ajustement se fait par itération. Pour faciliter cette étapes, les plaques sont d'abord coupées en deux ou trois parties. Il est préférable de choisir des plans de coupes différents pour chaque plaque afin qu'elles soient ensuite collées en quinconce.
Une fois totalement emballé, il reste quelques ajustements à faire, notamment choisir quelles plaques constitueront le couvercle de la boîte.
Quelques découpes sont alors nécessaires autour du pavillon pour que le couvercle soit facile à ouvrir.
Collage des plaques
Avant de coller les plaques, il faut bien prendre des repères de position à l'aide de traces au feutre et de plusieurs tiges filetées traversantes. Celles-ci serviront également à maintenir les plaques serrées lors du collage. De la colle PU est appliquée en quantité raisonnable sur les empreintes des plaques supérieures. Une fois toute les plaques bien ajustées, elles sont prises en étau entre une plaque en bois maintenu au serre joint et avec les tiges filetées.
Finalement, il aurait mieux valu utiliser un poids pour mieux répartir l'effort car les planches se sont déformées et ont déformé la mousse dans le plan du couvercle. Dommage.
Découpe de l'extérieur de la boîte
Inspiration
Concernant la forme extérieur, l'idée est d'avoir un rendu "triangulé" un peu comme les deux projets que voilà :
Vase Digital Natives par Matthew Plummer-Fernandez
Même si ça ne rendra pas de vrai triangles mais un ensemble de plans (à plus de trois côtés donc) on peut s'approcher de ce résultat en découpant des plans de différents inclinaisons dans la mousse.
Pour ce faire, il a fallu construire une petite machine.
Fabrication de la découpe fil chaud + chariot plan inclinée
Le support du fil chaud est une simple potence en bois avec un contrepoids. Le fil est accroché (noué) par deux pitons autour desquels sont enroulés l'extrémité nue des câbles d'alimentation. Le contre poids est un bidon d'eau de 5 litres accroché à un autre piton par un fil de fer.
Il est très difficile de découper un plan régulier sur ce type de fil chaud à main levée, surtout sur une grande épaisseur. La solution a consisté à utiliser un chariot guidé par l'extrémité du support de la potence sur lequel est fixé un plan incliné réglable. Il est constitué de deux panneaux osb, séparé par deux tasseaux et articulé à l'aide d'une charnière à piano. Deux petits tasseaux permettent de régler l'inclinaison. Les pièces de polystyrène extrudé sont fixées au double face.
Un exemple de découpe pour un petit échantillon qui va permettre de tester le moulage de la coque composite :
Moulage du composite
Le matériel
La fibre utilisé pour le composite est une fibre de lin sergé. La résine époxy utilisée, Super Sap, est supposément à faible empreinte carbone.
Avant de commencer, il faut s'assurer que tout soit prêt :
- une balance et un récipent pour faire le mélange de la résine,
- une poche à sous vide de dimension adaptée,
- un aspirateur,
- un film de plastique en polypropylène pour recouvrir la résine pendant qu'elle sèche et qui évite qu'elle reste accroché à la poche à sous vide.
Les étapes à suivre
- découpe grossière d'un morceau de toile de lin qui recouvre l'ensemble de la pièce.
- fixation de la toile sur le moule à l'aide d'épingle à tête ronde en commençant par les parties avec le moins d'angles aigus.
- découpe dans les angles les plus durs afin d'éviter les grands recouvrement.
- ajout de petites pièces de lin dans certains endroits dégarnis à cause des découpes.
- la pièce est alors posée sur le film polypropylène assez grande pour l'emballer largement.
- une fois que la pièce est bien recouverte de lin, on soulève par partie la toile de lin pour recouvrir le moule de résine
- une fois que la couche sous la toile de lin est terminée, on passe une seconde couche généreuse par dessus la toile de lin.
- on emballe le tout dans le film polypropylène et on enlève les plis si possible, quitte à remplacer pleins de petits plis par un gros plis bien propre.
- on met l'ensemble dans la poche à sous-vide, on ferme et on aspire, en essayant encore une fois d'enlever des plis.
Les choses dont il faut faire attention :
- une fois mélangé, la résine époxy ne reste pas longtemps liquide dans le pot, contrairement à celle qui est déjà. Il faut donc mélanger à chaque fois des petites quantités.
Deux échantillons ont permis de se faire la main sur le moulage du composite et d'essayer différents traitements de surface.
Les finitions de la coque
Découpe
Les bords superflus du composite sont découpés à la dremel avec des disques de découpe. Attention à bien se protéger parce que ça fait beaucoup de poussière assez méchante.
Les bords des deux coques doivent être le plus droits possibles pour que la boîte se ferme bien.
Traitement de surface
L'état de surface sous le film en polypropylène est complètement lisse et satiné ! Ça serait parfait s'il n'y avait pas les traces de plss, parfois assez marquées et aussi des bulles d'airs. Pour avoir une surface lisse, on passe un coup de ponceuse en y allant franchement. Attention encore une fois à se protéger.
C'est plus du tout lisse et satiné, ça devient même complètement blanc à certains endroits, mais on peut passer un gel coat comme celui ci pour retrouver la couleur du lin. L'astuce pour ne pas avoir trop de marques de pinceaux est de le lisser avec un petit rouleau. On obtient ainsi un espèce de crépis transparent assez fin qui a le mérite d'être assez homogène.
Accastillage
Il manque encore pas mal de quincaillerie pour que ça ressemble à un étui :
- des charnières avec une position ouverte bloquée à 90°,
- des fermetures type grenouillère,
- une poignée,
- des bretelles de sac à dos,
- du profilé d'emboîtement, si j'avais su que ça existait. Au lieu de cela j'ai utilisé un profilé d'aluminium plat pour assurer l'emboîtement des deux coques.
À part le profilé d'aluminium qui est fixé au sikaflex, qui est aussi utilisé pour recouvrir les bords coupés du composite, la quincaillerie est fixée aux coque avec des rivets en aluminium.
Le composite ne résistant pas assez au cisaillement, il a auparavant fallu réaliser des inserts en aciers.
Ceux-ci sont d'abord découpés aux bonnes dimensions, puis une empreinte assez précises de ces pièces est réalisé dans le polystyrène. Elle sont finalement collées à l'époxy juste avant de réaliser la coque composite.
Les bretelles ont été récupérées sur un sac d'ordinateur acheté dans une ressourcerie. Elles sont fixées en deux points à l'aide d'un rivet et d'une rondelle. L'insert dans le dos qui supporte les deux bretelles est assez large pour que le poids soit bien réparti.
