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Création du site le 1er octobre 2008

Un T600 raconté

Le bloc de verre

Le beau bloc de verre C'est en octobre 2006 que nous avons découvert que des blocs de Suprax de 600 mm de diamètre étaient en vente chez Astrotélescope pour un prix fort intéressant : plus de trois fois moins cher que le Pyrex de même diamètre.
Sur les forums, certains se demandaient comment tailler du Suprax? Y a t-il des tensions dans ce verre, faut-il ébaucher le bord, la mise en température est-elle aussi bonne que pour le Pyrex,…
Pour nous, c'était le début d'un rêve ! Mais il nous a fallut dix-huit mois pour le faire émerger dans la réalité des budgets et des esprits des membres du club : le projet faisait un peu peur par sa taille ! Et encore maintenant, autour de nous, nombreux sont ceux qui trouvent le projet hors de portée.
C'est en septembre 2008 que nous avons tenu en mains notre disque de Suprax. D'une belle couleur verte comme les lentilles des phares maritimes : ni jaune pâle comme le Pyrex, ni vert bleuté comme le verre à vitre. Avec des bords bien ronds comme un bonbon en sucre. Et surtout avec une masse respectable de 35 kg. De celles qui vous font une hernie discale à la moindre inattention.

Détail de la surface du bloc Sous l'œil du tailleur de verre, une face est doucement ondulée et fripée. Elle sera creusée pour la face optique (on dit aussi : ébauchée). L'autre est marquée par les cercles du moule de coulée. Elle sera dressée (on dit aussi : rectifiée) bien à plat pour servir de dos. Les bords ont la forme conique qui permet le démoulage du bloc. Il faudra obligatoirement les meuler d'équerre (on dit aussi : déborder) pour que le barillet latéral n'induise pas de contraintes hors du plan central du verre.
Un examen par polarisation (méthode à centre clair) montre une légère teinte rose en bordure extérieure du bloc, sans gradient rapide de couleur. On en infère que les tensions internes du verre devraient être sans risques pour l'ébauchage de la face optique.
Objectivement, le Supax a un coefficient de dilatation thermique un peu supérieur à celui du Pyrex, mais toutefois sans être au niveau des verres à vitre. Par ailleurs sa conductivité thermique est à peine supérieure à celle du Pyrex ; il devrait donc se refroidir à peine plus vite.
Ses caractéristiques mécaniques sont voisines. Il ne sera donc pas plus difficile à supporter qu'un miroir de Pyrex.



Tableau critique des caractéristiques du Suprax

Verre Dilatation thermique
[ ppm/K ]
Densité
[ g/cm³ ]
Module d'élasticité
[ GPa ]
Indice de réfraction Conductivité thermique
[ W/m.K ]
Fournisseur
À vitre 8,6 2,5 73 1,520 0,75 Tous
Suprax 8488 4,3 2,3 67 1,484 1,2 Schott
Pyrex 7740 3,25 2,23 65,5 1,474 1,13 Corning


Les courses et la préparation

Les outils de taille

Détail de l'outil de 150 mm Pour doucir la surface du miroir, on envisage un outil de plâtre de 600 mm de diamètre et d'environ 25 mm au bord, sur lequel on collera à la poix des carrés de céramique. Ensuite pour polir la surface il faudra un autre outil de plâtre de pleine taille sur lequel on collera à la poix une feuille de mousse de polyuréthane chargé en cérium. Puis pour creuser la parabole, on imagine un outil de 300 mm. Enfin pour les retouches de parabolisation, des petits outils de 150 et 75 mm.
Pour tout cela il faut du "plâtre synthétique" encore dénommé "Staturoc". C'est un plâtre dur qui ne poudre pas et qui est plus résistant à l'humidité que le plâtre de Paris. Nous l'avons acheté chez Esprit Composite à Paris. Il n'y avait plus de blanc et nous avons donc pris du plâtre couleur terre cuite.
Sur l'image : L'outil de 150 en cours de démoulage sur un miroir de 150 lui-même protégé par du film alimentaire. Cet outil est le premier réalisé. Il nous a servi à mesurer le dosage du plâtre. La connaissance du dosage permet de préparer le juste nécessaire pour les grands outils.

Les différents outils en plâtre
Le volume de plâtre nécessaire pour les deux outils de 600 est de 21 litres pour obtenir 30 mm d'épaisseur au bord. Il y faut quelques 31 kg de plâtre et 7 litres d'eau. Il faut surtout une bonne préparation, de nombreux accessoires, quelques compétences en gâchage du plâtre, être à plusieurs et y passer toute une soirée pour finalement sortir les deux outils de 600 mm. Voir les détails sur la page de fabrication.
Sur l'image de droite : Les deux outils de 600 mm, les petits outils et les proportions de plâtre et d'eau pour l'outil de 300 mm.
Pour les grands outils, on arme le plâtre avec un grillage et on enduit d'un vernis pour limiter les déformations liées aux variations d'humidité. On vernit aussi les petits outils pour les rendre résistants à l'eau bouillante utilisée pour mettre la poix en température.

Les moules à poix

Détail d'un moule à poix réalisé en silicone RTV Pour ne pas dépenser du temps à bâtir des moules à poix gigantesques en papier, on réalise un moule en silicone RTV. Celui-ci est réutilisable à l'infini. Il est fait avec une résine silicone catalysée, utilisée en sculpture pour prendre des empreintes. Nous l'avons acheté chez Esprit Composite à Paris.
On réalise donc une empreinte de 24 carrés de 50x50x10 mm de carton plume. On coule la résine dedans et on la laisse prendre. Avec la même empreinte, on va fabriquer trois moules de 24 carrés. Voir photo ici à gauche.
C'est dans ces moules que l'on coulera la poix pour obtenir des carrés de poix. Il faut trois moules pour produire en une seule coulée les 72 carrés nécessaires au polissage. Voir les détails sur la page de fabrication.




La rectification du dos du miroir

Travail au sol sur une vitre pour rectifier le dos Travail sur table avec un bout de verre pour un relief récalcitrant Le dos du bloc de verre a été rectifié mais il présente quelques marques qui se perçoivent du bout des doigts. On élimine ces reliefs en frottant le bloc sur une vitre avec du carbo de 120. L'objectif est que la forme du dos soit régulière, de révolution et raisonnablement plate. Le contrôle se fait à l'œil, à la main et avec une bonne règle.
On pratique au sol, en frottant l'ensemble du dos sur une vitre de récupération. On peut ainsi avantageusement partager les efforts, et appuyer sans retenue, ce qui accélère le travail. Pour la dernière petite trace en creux, on frotte plus localement avec un bout de vitre cassée. En une soirée le dos est uniformément rectifié au 120.
Il faut ensuite réduire la rugosité avec des abrasifs plus fins, pour ne pas agresser les doigts, afin de voir la face optique par transparence (pendant le doucissage), pour autoriser l'usage de ventouses et pour permettre le glissement sur les patins du barillet.




Le doucissage de la face optique

Un pousseur de verre peu ordinaire : Thierry Legaut ! Un des outils est recouvert avec des carrés en grès Céram collés à la poix. Après un pressage qui s’avère difficile à réaliser par ces grands froids d’hiver, nous attaquons avec la nouvelle année le doucissage de la face optique du miroir au carbo de 80. Cette opération a pour but de réunir les carreaux en céramique de l’outil et d’ôter les fines traces laissées par le meulage de l’ébauche de la forme.
Pour la première séance, nous pouvons voir un pousseur de verre peu ordinaire : Thierry Legault ! L'avons-nous détourné de ses images numériques au profit des joies du bricolage et de l'observation visuelle...
En 6 séances de travail, nous avons tranquillement douci la surface optique du miroir. Nous n’avons rencontré aucune difficulté si ce n’est quelques hectolitres de sueur et quelques raideurs dans les lombaires.




La machine à polir

La machine à polir de Jean-Marc Lecleire Pour mener à bien cette besogne, dès le début du projet, nous avons fait le choix d’utiliser une machine à polir, garante d'une économie d'efforts à fournir. Elle servira pour le long travail de polissage. Elle sera utile pour éviter l’apparition d’astigmatisme par des erreurs et «mauvaises manies» répétitives que l’on fait sans s’en rendre compte lors de ce travail à la main. Enfin, elle permettra de mener une bonne partie de la parabolisation.
Nous avons acheté la machine de notre ami Jean-Marc Lecleire, lors de la cessation des activités de sa société Astrotélescope.
Elle est suffisamment dimensionnée pour recevoir des blank de 800 mm de diamètre. Elle est équipée de 2 blocs de motorisation, l’un pour le plateau principal, l’autre pour le mouvement d’excentrique. Chacun d’eux reçoit un variateur de vitesse mécanique réglable manuellement et une démultiplication nécessaire au travail à exécuter.
Son fonctionnement est aujourd’hui à simple excentrique. Mais elle est équipée des organes nécessaires pour travailler en double excentrique. Nous verrons à l’usage si nous utiliserons cette option.



Premier bilan

Avant le passage au polissage "machine" il est temps de faire un premier point après la première grande étape des travaux préliminaires.
Chacun a pu voir que c'était intéressant. Finalement, ce n'est pas bien compliqué, juste un peu de méthode et de délicatesse et on voit qu'il n'y a aucune difficulté pour mener à bien cette tache. Beaucoup de membres du club se sont essayés à pousser le verre, chacun a pu constater l'intérêt du travail. On espère qu'ils y ont pris plaisir.
Pour tous nos lecteurs : avez vous vu comme cela a été rapide? Un travail hébdomadiare régulier, l'usage des outils céramique et l'ajout de poids sont les recettes miracles. On espère que cela donnera des idées à qui veut tailler son propre miroir.


Le polissage

Le polissage est l'étape suivante : elle consiste à frotter le verre avec divers produits pour transformer la surface délicatement dépolie en une belle surface bien lisse. C'est une étape longue puisqu'elle est estimée à environ 30 heures de travail à la machine. C'est pendant cette étape que l'on va enfin découvrir si la surface taillée avec les abrasifs est raisonnablement sphérique et régulière...
Au final, cette besogne achevée fin août 2009 a été effectuée sans aucune difficulté en 55h25, soit près du double de l'estimation première. Jusqu’ici, il suffit de respecter quelques règles, d’appliquer des principes simples et connus pour obtenir un résultat des plus corrects. Tout le reste n’est que méthode et besogne, énergiquement accomplie par la machine à polir. Maintenant, nous entrons dans le domaine de la parabolisation. Nul ne peut prédire ce qu'il adviendra. Notre modeste expérience en ce domaine ne permet pas de présager de l’issue de ce travail. Mais nous sommes confiants et tenaces !

La parabolisation

C’est l’étape cruciale de la réalisation d’un miroir, étape dont dépendra la qualité optique du télescope. L’art de la parabolisation est bien délicat. Il faut chercher les bonnes courses, les bons réglages, le choix des divers outils qui naturellement vont générer cette forme subtile. Viendra ensuite les retouches locales pour corriger finement le profil du miroir. Ces choix, ces stratégies seront dictés par des séries régulières de mesures, permettant d’appréhender tant la qualité de la surface réfléchissante, que ses défauts de forme, de poli, de non révolution. On constate que l’usage de la machine diminue très fortement le risque d’apparition d’astigmatisme, véritable hantise des tailleurs de grands miroirs. Par contre, il est fort délicat de gérer un manque de polissage des zones les plus externes qui provoque immanquablement un bord rabattu plus ou moins prononcé, deuxième hantise des apprentis opticiens.
Nous passons par des hauts et des bas, des périodes où l’on éprouve le sentiment que rien n’évolue, des doutes, parfois quelques certitudes, vite balayées par une dure réalité.
Nous nous accrochons !


Le calendrier de réalisation

Commandes
juin 2008Réservation du disque de Suprax
...Commande du disque de Suprax avec son F/D
  6 novembrePlâtre et silicone-RTV
  9 novembreRéception du disque
14 novembreFabrication de l'outil de 150 mm
15 novembreDécision d'achat de la machine à polir
Outillage
21 novembre 2008Fabrication des deux outils de 600 mm
28 novembreFabrication d'une caisse de protection pour le miroir
  6 décembreRectification du dos du miroir
...Fabrication des moules à poix
26 décembreRéception de la machine à polir
2 janvier 2009Assemblage et installation de la machine à polir
Doucissage
2 janvier 2009Début du doucissage au C80
13 févrierFin du doucissage au C600
Préparation du polissage
20 février 2009Coulage et collage des carrés de poix pour l'outil de polissage
27 février 2009Pressage et rognage de l'outil de polissage
6 marsCollage du polyuréthane sur les carrés de poix et pressage
13 marsMaintenance de la machine à polir, préparation des accessoires et ajustement du bras
Polissage
20 mars 2009Début du polissage à la mousse de polyuréthane
3 avrilPremier contrôle optique après 12 heures de polissage
17 avrilChangement du polissoir qui n'a pas une bonne forme
24 avrilDeuxième contrôle optique et la joie de découvrir une surface avec un astigmatisme des plus minimes.
8 maiOn charge l'outil de Cérium pour un travail plus efficace.
15 maiAprès un contrôle, on constate un miroir hyperbolique.
5 et 19 juinRéfection de l'outil avec poix neuve et sans mousse de polyuréthane. Mésaventures du collage du mirroir.
28 aoûtle polissage s'achève, il ne reste que quelques fonds de piqure à l'extrême périphérie du mirroir. Un L/2,6 sans astigmatisme nous réjouit le coeur !
Parabolisation
4 septembre 2009Un superbe état de surface et un profil qui nous satisfait à L/5
11 septembreOn veut améliorer la chose : utilisation d'un polissoir de 300 mm
13 novembreAprès quelques voyages, manifestations et tergiversations, le travail reprend avec un polissoir de 150 mm. Le résulat se détèriore
20 novembre au 11 décembreOn tente d'améliorer l'état de surface en revenant à l'outil pleine taile, dégarni au centre
Juin 2010Errements et tâtonnements dans la parabolisation. La forme nous échappe et nous tirons vers une hyperbole incontrôlable
SeptembreDécision de remettre les choses à plat : modification de la machine, réfection de l'outil pleine taille, réalisation du Foucault-caméra et décision de revenir à la sphère.
10 octobreCATASTROPHE !!! un axe de la machine cède et le bras tombe sur le miroir. Bilan : un gros éclat sur la tranche du miroir et quelques belles rayures sur la surface optique. Consternation...
OctobreTravaux de réparation et de modification de la machine, décision de revenir... au doucissage !
Mécanique
Juin 2010Premières réunions de conception de la cage secondaire
septembreLe plan de la cage secondaire prend forme, ainsi que la méthode de fabrication faisant usage du carbone.
Finitions
......

- - - - - - - - - - Combien ça coûte - - - - - - - - - -

Dépenses par catégories avec détails

Miroir primaire pré ébauché1013 €
Bloc de Suprax375 €
Rectification du dos et ébauche de la face optique à F/4,2480 €
Dressage des bords sur 595 mm158 €
Nécessaire de doucissage et de polissage 710 €
Formation à la taille d'un grand miroir et livres d'optique300 €
Portion de feuille de polyuréthane chargée en oxyde de cérium  98 €
Récupération de : 2 kg de 120-180, 1 kg de 220-240, 2 kg de vieille poix    0 €
Un demi-kilogramme de carbo 600 (don d'une association amie)    0 €
50 kg de plâtre synthétique (on peut s'arranger avec 25)132 €
Carrés de céramique pour l'outil de doucissage  36 €
5 kg de silicone RTV pour les moules à poix (on peut s'arranger avec 3kg)144 €
Machine à polir1000 €
La machine1000 €
Accastillage...
Structure758,40 €
6 tubes en carbone497,30 €
Porte-oculaire Feather Touch261,10 €


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