Structures sandwich & composites pour instruments astronomiques

[astroperenoel 1]

Bravo pour vos résultats à tous, vous faites progresser la construction amateur sérieuse
J'avais essayé de cintrer du balsa, planche de 5mm trempée complètement dans la flotte un bon moment, résultat: décevant, ça plie un peu mieux, rien de transcendant...
Soit la section est trop importante, soit j'ai mal fait.
En parcourant un peu les vidéos de lutherie (je bidouille un brin dans ce domaine), on remarque que le cintrage est un procédé archi-connu et assez standard, pour preuve: la caisse d'une guitare acoustique, la tranche est une lame de bois fortement cintrée à différentes courbures.
Je joins également un extrait d'une excellent émission québécoise qui illustre très bien le propos sur la construction d'une...(surprise, faut absolument le voir pour le croire)
http://www.youtube.com/watch?v=1N58b9I8CBU

[Lblanc 4]

Astropernoel, pour le balsa, c'est normal...
il faut mouiller qu'un seul coté! (avec un vaporisateur ou une éponge) ce coté va absorbé l'eau et gonfler, et comme l'autre face est sèche et qu'elle ne gonfle pas et bien ça cintre tout seul. (tu laisse agir 1/4 d'heure et tu va avoir un beau résultat) si tu plonge tout dans l'eau ça n'apporte rien...
après il est facile de forcer un peut le balsa pour resserer le rayon.
je te met un lien sur le tube que j'ai réalisé avec une ame balsa de 5mm pour un rayon exterieur de 300mm:
http://www.astrosurf.com/ubb/Forum2/HTML/034047.html

Lio

[JMBeraud 1 772]

Serge, Julien, oui c'est clair pour les calories, comme je disais hier, plus c'est isolant, moins cela chauffera et nécessitera d'être refroidi.

Astroperenoel, sympa le lien! Ce que j'ai trouvé hallucinant, c'est qu'ils enlèvent l'excès de résine avec une éponge ! C'est sûr qu'avec la dose de résine qu'ils barbouillent, ils peuvent se permettre !
JMarc

[astroperenoel 1]

Ok pour ne mouiller qu'un côté.
Sympa ta réalisation Lio; on reconnait une inspiration ASA qui flash bien
Le but me concernant est la réalisation d'un tube de lunette de 130 (projet x-fois reporté faute de savoir comment m'y prendre).
Je pense soit utiliser un balsa mince et le cintrer beaucoup ou carrément le faire en fibre pure avec beaucoup de plis (mais pas trop).
D'autres tests en approche

[J12 1]

C'est marrant père-noël parceque c'est justement pour faire le tube d'une lulu de 130 que je bidouille le composite.

Donc pas plus de points positifs pour l'usage du nida ? Donc va pour le balsa.
Par contre faut que je me grouille pendant qu'il fait encore chaud. C'est malin, j'ai rien branlé de l'été et maintenant je vais devoir me speeder.

[J12 1]

Tiens tant que j'y suis, ça le fait ça comme tissus non ? ça va pas être galère ces grands carré ? http://www.sf-composites.com/p-HEXTC48192-fibre-de-carbone-12k---193-grm2---taffetas---largeur-127-cm.htm
C'est le moins chère.

Et encore une question pour le look. Les bords du tissus s'effilochent. ça risque de faire une grande ligne pas bien finie tout le long du tube là où le pli s'arrête. Y'a t-il une astuce pour limiter la casse ?

[JMBeraud 1 772]

Ces grands carrés comme tu dis ce sont les fils de carbone 12K. Un très bon choix en 200g/m².
Pour éviter l'éffilochage, il faut bien couper à "droit fil", c'est à dire ne pas couper au milieu d'un fil et pas non plus sur plusieurs en travers.

Pour la ligne le long du tube tu n'as en effet pas le choix, il va falloir soigner la découpe.
Pour une coupe Nickel, je te conseille un cutter circulaire type couteau à pizza appuyée contre une règle (attention à la main qui tient la règle, gant aramide ou de travaux conseillé).
Avec ça la coupe est parfaite, même si tu n'es pas au droit fil d'ailleurs (mais c'est mieux sinon avec la résine des fibres vont quand même t'embeter).

Sur certains fils tu peux mettre un coup de fer à repasser pour les bloquer un peu en polymérisant le mélange résine /durcisseur de l'ensimage, mais pas sur cette référence là (l'effet sera minime).

JMarc

[Ce message a été modifié par JMBeraud (Édité le 06-09-2010).]

[J12 1]

Allez zou, je commande le tissus !

Et pour couper proprement une astuce pourrait peut-être de dérouler le tissus, étaler au pinceau un peu de résine le long de la coupe, attendre que ça prennent la consistance du carton et couper.

[serge vieillard 6 849]

c'est un peu ce que je fais avec un trait de cyano
mais gaffe dans ce cas, car cette partie garnie ne viendra pas se raccorder et se fondre avec la suivante pour de beaux raccords. Par contre, ça me smeble idéal pour les bords libres qu'on a du mal à gérer (unidirectionnel notamment)

pour le cintrage du balsa,
foutre non !!!! bien dans la flotte ou à la vapeur, tout bien imbibé et mise en forme par séchage !!!! pas de demie-mesure.
Et pi par planche de 2 mm, aucun souci pour monter un multiplis d'épaisseur voulue.
Pour accroitre d'avantage la souplesse, on peu mettre de l'amoniaque dans le bain. Le résultat peu alors être incroyable. J'ai mémoire de rayon de courbure de 3 mm pour une planche de 2 mm !!! sans casse. EN outre, ca allège encore d'avantage le balsa -s'il en était besoin !
recette de cuisine de modelisme, notament pour les bords d'attaque des ailes d'avions.

[phiber optik. 1]

Ce sujet est passionant!
Merci à tous les intervenants

[J12 1]

Passionant et rigolo à faire !

Bien d'accord avec Serge, une fois bien détrempé c'est du chamalo le balsa et ça se forme au séchage. Par contre je ne connaissais pas le coup de l'ammoniaque, c'est à retenir !

Sinon ça y est, j'ai commandé le carbone, la résine, le tube pvc en 140 qui servira de mandrin et tout et tout. Reste que l'âme...j'hésite encore un peu entre balsa et nida.

[JMBeraud 1 772]

Fais les deux! D'abord le balsa, puis comme ce sera trop facile ( je dis ça mais je n'ai jamais pratiqué...), tu finis avec le nida!

[J12 1]

L'envie de high-tech est la plus forte !
Je vais me lancer dans le nida. Par contre ce n'est pas facile à trouver. Poplyplan n'en font plus par exemple...

Mais j'ai trouvé une boite qui s'appelle composites distribution et qui me propose ça :

IX5-48-04H A10OX 48 5 T=4MM NOMEX OX prix 27,30 euros HT le m2
Dimensions : 1250 x 2500 en stock
48KG/M3 MAILLE 4,8MM -
Attention, le nida Nomex ne comporte pas les parements.

Si je pige bien le références ça fait 4mm d'épaisseur et le sigle OX signifie que les cellules sont bien rectangulaires.
Donc si je mets disons deux peau de carbone au lieu d'une parceque la plaque est un peu fine ça doit bien le faire non ?
D'autant que le prix est beaucoup moins chère que ce que j'avais vu jusqu'à présent.

Julien

[JMBeraud 1 772]

Ah bon Polyplan n'en vend plus, donc leur catalogue n'est pas à jour?
Sinon il y a SF Composites, même si la photo sur leur site n'est pas du Nomex, ils en proposent dans la section "âmes".

Composite Distribution effectivement est une très bonne adresse.

Ta référence est bien du 4mm, et OX signifie bien cellules rectangulaires. 48kg/m3 c'est bien sûr la densité et 4.8mm la taille de la cellule. Je ne comprends par contre pas le "Attention, le nida Nomex ne comporte pas les parements." Ils doivent peut-être parler des peaux, car il existe aussi des plaques à la vente.

J'ai exactement la même référence en 8 et 10mm, et je pense que pour ton tube de 140mm de diamètre cela peut suffire, même si je préconiserai un poil plus pour être sûr. Tu peux mettre deux peaux de chaque coté mais tu vas grever la masse, même si ça restera poids plume...
Fais un petit essai avant avec une seule peau de 200g/m² sur chaque face et à mon avis tu en resteras là. Attention à ne pas déformer ton beau tissu, sinon tu vas voir le nida en dessous, et ça pourrait te forcer à mettre une couche de plus...

Bonne suite,
JMarc

[Ce message a été modifié par JMBeraud (Édité le 13-09-2010).]

[J12 1]

Super, merci pour ta réponse !

Pour être précis, polyplan m'a dit qu'il pensait ne plus se réaprovisionner en version souple car il avait eu du mal à l'écouler. Ils vendent encore la version rigide.
Sf composite, où j'ai commandé le tissus carbone, a la version rigide en stock mais pas la souple. Par contre c'est vrai qu'au téléphone le mec avait l'air vraiment très efficace, de bons conseils et il m'a dit qu'il allait essayer de trouver quelque chose.

Mais puisque la référence cité plus haut est au poil et à prix presque raisonnable, je vais leur commander un plaque !
ça va prendre un peu de temps de tout recevoir mais je vous tiendrais au courant des essais, photos à l'appui.

[JMBeraud 1 772]

Good.
Au pire, si tu sens que c'est trop limite avec 4mm, tu mets un pli au centre et tu auras du 8mm, là pour un tube de 140mm, ce sera carrément béton, trop même. Mais il y a 95% de chance de penser que ce sera bon en 4mm.

JMarc

[Ce message a été modifié par JMBeraud (Édité le 13-09-2010).]

[JMBeraud 1 772]

Pour ma part j'en suis là, doucement mais sûrement.

Les nida alu sont usinés (à la Dremel, un régal), et les peaux inférieures découpées. Prochaine étape (d'ici 15 jours je pense), la préparation des inserts et stratification des peaux supérieures.

JMarc

[Ce message a été modifié par JMBeraud (Édité le 01-10-2014).]

[serge vieillard 6 849]

Hé, j'pense à un trcu en regardant vos nid d'abeille
pour un tube, et plus pârticulièrement l'intérieur des tubes optiques,
et si on laissait le nida apparent ?!?!?
avantage :
- une fois peint en noir, je ne voit pas de meilleur piège à lumlière, de meilleur bafflage des lumières parasites (quand on veut le top, yapas de pete gagne !)
- et pi, le sandwich est "ouvert" ! donc au niveau de l'isolation, de l'évacuation des calories, c'est bien mieux, car moins isolant
inconvéniant,
- c'est sur, on n'a l'inertie que de la peau extérieure, et évidement pas celle du sandwich - qui n'en est donc plus un.

C'est marrant ce nida,
pour notre t600, on ne va pas tarder à carboner ! à tailler, à mouler, etc... Ben pour les âmes, je projette encore et toujours avec du balsa. Ca me semble tellement pépère et simple ainsi ! facilité de découpe de formes complexes, facilité d'assemblage par colle blanche, d'usinage, de ponçage, facilité du drapage où l'on est sur que la structure hexagonale du nida n'apparaitra pas -vu kyena pas -, facilité d'imprégnation de la surface à stratifier, faciliét d'apro, etc... Bref, que du bon.
Pour l'anneau secondaire, on va faire du sandwich de sandwich, soit une poutre creuse réalisée avec des plaques sandwich !!! c'est pas du top ça !!!!
Avantage :
- grande inertie d'ensemble
- grande rigidité de surface par cette coque turbo
- gain de poids car structure creuse (même si le balsa ne pèse pas lourd)

[Kentaro 0]

Ben non! ce qui est important dans un composite, c'est le sandwich, les deux peaux qui insèrent une âme! Sinon, cela n'a que la rigidité de la couche carbone. Ceci dit, sur un cylindre, faudrait peut-être voir...

[J12 1]

Impressionnante structure JM ! On dirait du Mad Max !!

[Kentaro 0]

Serge, je réagis sans trop réfléhcir, mais je ne suis pas certain que la poutre creuse, sandwich de sandwich, soit optimale; Pour une poutre de même dimension extérieure, vaut-il mieux:
- une âme pleine en noyau avec une seule peau à l'extérieur,
- du vide à l'intérieur et une peau en plus à l'intérieur ?
J'ai l'impression que la peau à l'intérieur de la seconde option va peser plus que l'ame pleine de la première option, sans apporter dans ce cas plus de rigidité.
Dans un composite, c'est vraiment la peau la plus extérieure qui apporte la rigidité (une histoire de moment quadratique de toutes les couches qui le composent, si j'ai bien compris).
Mais bon, tout cela se calcule...

[J12 1]

Et puis là on chipotte pour quelques dizaines de grammes

[serge vieillard 6 849]

mon cher Pierre pour ce concept,
c'est un truc dicté par le procédé de fabrication envisagé. Faire une gamme d'usinage qui tienne la route, avoir un bon drapage des plis, un parfait respect de la géométrie finale (avec des moyens basiques, tailler un gros massif est plus délicat qu'un assemblage) , une bonne gestion de la camelote (une ame massive en balsa, c'est pas forcément gratuit) etc.... Tout cela m'incite à une contruction type "structure de modélisme" hyper précis et facile à faire.
l'idée c'est d'avoir une coque minimale, mais cette coque sera d'autant plus rigide localement qu'elle même sera un sandwich.
Yapas foto en contrainte locale !!!! entre une coque 3 plis stratifiés sur âme pleine et une autre consituée 2plis/ame balsa 2mm/1 pli sur une structure !!!! on ne jouera pas dans la même cour !!!!
je ne parle pas de la reprise des efforts globaux qui pour eux, ne changeront rien à la donne, mais des contraintes locales comme un écrasement ponctuel par exemple (c'est marrant, c'est ma hantise ce truc...)

[JMBeraud 1 772]

Oui Julien, j'espère juste que ça fera pas trop Mad Max à la fin ...

Serge, je ne vois pas trop en fait l'anneau secondaire tel que tu le décris, mais je peux très bien comprendre qu'il soit plus facile à faire à partir de sous sandwichs.

Pour la masse, ça ne va pas changer en effet la face du monde.
Pour la méca, les plis centraux peuvent quand même apporter. En fait ils n'apportent pas autant que ce qu'ils pourraient dans deux cas:
- la structure ne travaille que hors du plan (assez rare)
- ce premier point, ET l'âme a un module de cisaillement spécialement important qui fait qu'on peut l'empiler sur de grandes hauteurs sans que cela n'influe sur les propriétés du sandwich soumis à contrainte (ça c'est vachement rare).

Dans le cas du balsa et d'un anneau secondaire d'un 600, selon l'épaisseur (disons au delà de 20 à 30mm),on peut se dire que l'empilement de sandwichs pourra apporter quelque chose car aucune de ces deux conditions n'est à mon avis remplie. Cela ne veut pas dire que si ce n'est pas fait comme ça ça va bouger beaucoup (aucun risque même à mon sens, on est à un ou plusieurs ordres de grandeurs des déplacements admis si l'épaisseurs est là), mais que c'est probablement mieux de le faire en sous ensembles.
Si ce(s) sous ensemble(s) comporte(nt) des sandwichs sur la tranche, cela peut aussi être redoutable selon le sens des efforts, et si cerise sur le gateau c'est plus simple à faire... y'a pas photo.

Pour le poinçonnement et le risque de marquage Serge, si l'nendroit est vraiment connu et la force appliquée sévère et ponctuelle, il faut en effet prévoir un "puits" dans le sandwich à cet endroit rempli de quelque chose d'une dureté plus importante que la balsa, par exemple résine + bille de verre, et une ou deux peaux supplémentaires à cet endroit. Normalement un petit patch ou deux de renfort suffit largement (par exemple sur les zones de vis de pression), il faut vraiment avoir une contrainte normale très locale pour en arriver à charger l'âme (attention on ne parle pas d'inserts là, c'est autre chose).

JMarc

[J12 1]

Yopla !

Ce week-end j'ai un peu délaissé l'optique pour tâter du carbone.
Voilà ce que ça donne :

Essai de travail sous vide avec une pompe de frigo trafiquée.

Et le résultat :

Pas mal non ?

Le nida est une merveille. ça se coupe comme du papier et c'est d'une résistance incroyable. Je me suis mis debout sur un petit échantillon et les alvéoles n'ont pas flanchées !

Sur cet essai j'ai mis un peau de carbone de chaque côté du nida 4mm. C'est incroyablement résistant et léger. Après avoir pris la photo je me suis mis debout sur le cylindre et ça n'a pas bronché. Je n'oserais pas le faire en posant le tube à plat mais c'est aussi très très costaud. Et en plus ça a une sacrée allure ! Les mailles du nida ne marquent pas du tout à travers le carbone.
J'ai calculé qu'en 14cm de diamètre interne comme j'ai fait ce tube va peser 500g par mètre. Qui dit mieux ?

Mais quand même quelques bémols :
En tirant le vide la bâche s'aspire à l'intérieur du tube et les joints en mastics ont eu tendance à s'ouvrir un peu de sorte que le vide n'était pas très poussé...Quelle dépression est optimum ?

Du coup il y a quelques endroit où la peau extérieur n'est pas complètement collé au nida ce qui fragilise le tout. il faudra que je refasse un essai pour améliorer ça. Peut-être que je vais mouiller un peu plus le carbone avec l'époxy pour être sûr qu'il adhère bien au nida et maroufler le tout beaucoup plus soigneusement.

Le tissus carbone en 12K que j'ai choisi est pas trop chère, du plus bel effet, mais ces mailles se défont très facilement. On a vite fait de voir apparaitre des trous. Il faut le manipuler avec vraiment beaucoup de soin. Sur un petit tube comme ici c'est pas trop un souci mais quand je ferais mes tubes d'un mètre de long je pense que j'aurais quelques trous. Je suis donc parti pour mettre deux peau à l'extérieur.

Julien