Réflexion préalable
Après quelques tests pour toucher du doigt les difficultés de mise en oeuvre qui m’attendent, j’ai commandé de la tresse carbone et de l’unidirectionnel pour réaliser mon premier longeron. L’idée est de faire un longeron d’environ 60 cm et d’environ 1 cm de côté (notez les éenviron”, car j’ai encore du mal à évaluer l’épaisseur finale des mes peaux de carbone). Il devra être le plus léger possible tout en offrent une raideur importante. Raideur, ou rigidité, ne signifie pas résistance, les deux notions sont distinctes. Le but est de juger si un longeron de cette dimension offre les caractéristiques attendues pour un objet d’environ 2 kg. Sur le plan de la solidité, j’ai assez peu d’inquiétude, même en cas de chute. En revanche, il semble important à la lecture des forums consacrés au MK, que les longerons soient les plus rigides possible pour améliorer la stabilité en vol. J’ai donc décidé de réaliser le longeron comme suit, de haut en bas:
- 2 épaisseurs d’unidirectionnel
- une tresse à 45° sur un noyaux de polystyrène extrudé
- 2 épaisseurs d’unidirectionnel
N’allez pas chercher des calculs compliqués pour justifier ces choix. C’est un compromis pifométrique entre ce que je perçois de la résistance du carbone-epoxy, d’une optimisation maximale du sens des fibres par rapport aux efforts demandés, et de mes capacités objectives de fabrication à ce jour. L’unidirectionnel (UD pour les intimes) offre un excellente résistance à la tension et à la compression, la tresse permet très facilement de réaliser des flancs dont les fibres orientées à 45° vont jouer le même rôle que les croisillons triangulaires des structures métalliques. Quant au noyau polystyrène, il offre un appui pour la tresse nécessaire à la fabrication. Il peut rester en place (son poids est négligeable), mais peut aussi être ensuite éliminé (un coup d’acétone et hop…) pour pouvoir passer des fils électriques.
Fabrication
Comme toujours avec les composites, il vaut mieux être super organisé et en même temps simple. J’ai donc commencé par simuler les gestes plusieurs fois à sec, pour me rendre compte dela possibilité pratique de les effectuer, car les composites, et particulièrement le carbone, sont assez raides, glissants, rétifs à la mise en forme. La résine va certes coller en place un peut tout ça, mais ça reste relatif. J’ai surtout réfléchi à mon chantier.
Le noyau en polystyrène n’a pas une rigidité suffisante pour que je sois sûr de la rectitude de mon longeron. Je dois donc prévoir une attelle, qui sera constitué de deux profilés en alu de 100 x 50 x 1,5 cm, et deux deux U (c’est ce que j’ai sous la main) de 100 x 18 x 18 cm. Je place un U entre les deux profilés rectangulaires dans les mâchoires de mon établi Workmate tout à fait commode ici.
Après quelques essais à sec, je décide d’utiliser une bande de polyane d’une vingtaine de centimètres comme anti-adhésif. En le mettant en gouttière dans mon U en alu, il permettra un démoulage facile, et il est suffisamment souple pour ne pas trop rechigner à se mettre au carré à la fermeture du moule. Il est aussi assez rigide pour ne pas trop fripper.
Je découpe le noyau à la longueur de 60 cm pour éviter d’avoir une trop grande longueur et des complication pour ce premier essai. Je lui donne des côtés de 1,5 cm (ça laisse environ 1,5 mm d’épaisseur pour la résine et la fibre).
Pesée de la tresse, qui représente l’essentiel du volume de fibres de carbone de mon longeron
Et c’est parti. Je pèse ma tresse et je prépare son poids en résine, que je mélange bien, sans doute un peu trop vigoureusement car elle mousse, mais bon, ça lui passera. Pendant qu’elle repose, j’enfile mon noyau dans la tresse. Pas si simple, décidément, ce carbone, c’est assez chiant à manier. En effet, la tresse ne deande qu’à s’effilocher, elle n’a pas de tenue. En même temps, elle rechigne un peu à se laisser arrondir sous la poussée, car les angles du noyau ont tendance à s’ancrer dans les mailles. Je règle ce problème de quatre coups de cuter pour arrondir le bout de mon suppositoire de 60 cm. Ensuite, je remarque qu’il vaut mieux pousser sur la tresse à 5 cm de l’extrémité du noyaux, plutôt sue sur l’arrière du noyau. Bon, on apprend, ce sont des matériaux inhabituels. Un des charmes de l’epoxy, c’est qu’on a un peu de temps pour travailler, à la résine polyester, il faut faire vite et on n’a pas le temps de réfléchir. Un plus, j’ai pris la sage décision de prendre du durcisseur lent, j’ai au moins deux ou trois heures devant moi avant que ça gèle.
Le noyau en cours d’enfilement dans la tresse carbone
Une fois mon noyau enfilé, je coupe les bouts effilochés pour dégager le terrain, puis je tartine ma tresse sur les quatre côtés. Je badigeonne un peu gras, et j’étale avec les doigts (vêtus de gants latex). C’est pas mal comme ça, on sent bien les différences d’imprégnation, car certains endroits glissent, d’autres accrochent, c’est quand même plus facile pour se rendre compte de l’uniformité de l’imprégnation. Surtout que le carbone, ça brille beaucoup même sec et c’est opaque, ce n’est pas évident de savoir si on a mis de la résine partout. C’est un peu rigolo, j’ai l’impression de caresser un poisson, car les mailles forment des écailles et la résine est un peu gluante.
En tirant sur les extrémités libres de ma tresse et en appuyant avec les doigts sur les côtés, celle-ci finit par se mettre bien en place. J’aligne autant que possible les mailles sur les bords. C’est tout beau
Passons à l’UD. Je fais un premier essai d’imprégner un ruban en le tenant suspendu à des pinces, Ce n’est pas une bonne idée, il se roule sur lui-même. Donc, on va le poser à sec. Je badigeonne légèrement le fond de la goutière de polyane de mon moule et je pose quatre rubans de 8 mm de large bien à plat. Ça fait mes deux couches d’UD prévues, puisque mon moule fait 1,5 cm de large. Puis je presse le tout sous le noyau tressé. Fastoche. Je décide que ma tresse est assez grassement imprégnée et je pose mes quatre rubans supérieurs à sec par dessus.
Je replie le polyane, et je ferme le moule avec le deuxième U en alu. Je serre les flancs du moule dans mon établi-étau, puis je place des serre-joints pour immobiliser le tout. Je vérifie que la pression est homogène pour conserver les mêmes côtes à mon longeron sur toute la largeur, et j’enfourne dans mon étuve.
Démoulage et bilan
Le démoulage est très simple, tout se décolle très facilement. Mon longeron n’est pas vilain, mais il a quelques défauts. Les faces où la tresse apparaît est un peu fripée. J’ai peut-être serré trop fort pour être sûr de chasser les bulles. Il faut peut-être serrer fort pour cela, puis relâcher un peu la pression. C’est peut-être aussi un effet de la caleur de l’étuve. Je polymérise à 70–80° selon les recommandations de mon fournisseur, le polyane doit se dilater. Peut-être faudrait-il faire attendre le durcissement à température ambiante, puis étuver seulement 8 à 12 heures après. Il y a aussi des défauts sur les arrêtes, qui devront être ébarbées. Je m’y attendais. Mais il y aussi des dégueulis de résine, preuve que j’en ai mis un peu trop, mais c’est difficile de savoir ce qu’il faut vu mon inexpérience.
Sinon, l’UD est très bien imprégné et offre une surface superbe. Une bande d’UD a un peu glissé sur un côté. Pas très joli, mais pas grave. Le poids est inférieur à 50 grammes, c’est vraiment bien. La rigidité est supérieure à tout ce que j’ai pu tester de même dimensions. La résistance perçue au cintrage me semble largement excédentaire pour mes besoins.
Un ponçage léger permet d’ébarber les arrêtes. En revanche, pour enlever les dégueulis de résines, c’est plus long, mais ça se fait bien. Il faut juste éviter d’enlever trop de fibres de carbone, mais on s’en apperçois vite quand de la poussière noire apparait.
Au total, c’est pas mal. Je suis assez content. Le prochain sera mieux !
