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Étui de tuba wagnérien en Polystyrène extrudé et composite lin-epoxy
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Sommaire
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 travers l'Europe.
Cet étui sera composé de plaques de polystyrène extrudé 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 a consisté 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'œil 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 itérations successives. Pour faciliter cette étape, les plaques sont d'abord coupées en deux ou trois parties. Il est préférable de choisir des plans de coupe 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 s'ouvre sans problème.
Collage des plaques
Avant de coller les plaques, il faut bien prendre des repères de position à l'aide de traits au feutre et de 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 toutes 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 extérieure, l'idée est d'avoir un rendu "triangulé" un peu comme les deux projets que voici :
Vase Digital Natives par Matthew Plummer-Fernandez
Même si ça ne rendra pas de vrais triangles mais un ensemble de plans (à plus de trois côtés donc) on peut s'approcher de ce résultat en découpant des plans de différentes inclinaisons dans la mousse.
Pour ce faire, il a fallu construire une petite machine.
Fabrication de la découpe fil chaud + chariot plan incliné
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 enroulées les extrémités nues des câbles d'alimentation. Le contrepoids est un bidon d'eau de 5 litres accroché à un troisième 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 autres tasseaux permettent de régler l'inclinaison. Les pièces de polystyrène sont fixées avec du double face.
Voici 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 utilisée pour le composite est une fibre de lin sergée (tissée dans les deux sens). 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 récipient pour faire le mélange de la résine,
- une poche à sous vide de dimensions adaptées,
- un aspirateur,
- un film de plastique en polypropylène pour recouvrir la résine pendant qu'elle sèche et éviter qu'elle reste accrochée 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'épingles 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 recouvrements.
- 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.
- on passe ensuite 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 pli 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 étalée. 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 de la coque 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 plis, 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 de la poussière.
Ce n'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 plutôt homogène.
Il manque malheureusement beaucoup de photos de toutes ces étapes, mais au final (coques assemblées et accastillées) ça donne ça :
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 (homemade),
- des bretelles de sac à dos (récupérée sur un vieux sac d'ordinteur),
- 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 collé au sikaflex, qui est aussi utilisé pour recouvrir les bords coupés du composite, la quincaillerie est fixée aux coques avec des rivets en aluminium. Le composite ne résistant pas suffisamment au cisaillement, il a auparavant fallu réaliser des inserts en aciers. Ceux-ci sont d'abord découpés aux bonnes dimensions dans une plaque d'un millimètre d'épaisseur, puis une empreinte assez précises de ces pièces est réalisé dans le polystyrène. Elle sont finalement collées à l'époxy juste avant de réaliser le moulage de la coque.
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.
Finitions intérieures
L'intérieur de la boîte a été tapissé avec goût et patience par la propriétaire de l'instrument, quelques cavités ayant été préalablement usinées à la dremel pour ranger des accessoires (embouchure, huile de piston).
