Construction d`une coque en matériaux composites

Construction d’une coque en matériaux composites hors moule
Choix du matériau :
Les matériaux composites en général offrent un bon compromis résistance / vieillissement.
Ils sont faciles à mettre en œuvre.
Ils sont d’un coût abordable.
Ils peuvent être réparés presque partout sans gros outillages (seules les conditions climatiques -froid
et surtout humidité- peuvent parfois gêner le travail).
Choix de la méthode :
Plusieurs méthodes se prêtent à l’emploi des composites
Moulage en moule femelle en forme :
Nécessite un moule femelle onéreux.
Permet de fabriquer des coques en formes de très bonne homogénéité, avec un aspect extérieur
théoriquement irréprochable et tenant bien dans le temps y compris au frottement des pare-battages.
Possibilité de faire du monolithique ou du sandwich.
Travail au contact ou en infusion.
Construction à l’endroit
Méthode réservée à la production en série. (amortissement de la pièce mère et du moule)
Moulage en moule femelle à bouchains vifs :
Nécessite un moule constitué de plusieurs panneaux jointifs et d’aspect « fini » type
« agglo.mélaminé ».
Permet de fabriquer des coques à bouchains vifs de très bonne homogénéité, avec un bon aspect
extérieur ne nécessitant qu’un travail de finition limité (bouchains, étrave et tableau), tenant bien
dans le temps y compris au frottement des pare-battages.
Possibilité de faire du monolithique ou du sandwich.
Travail au contact (manque probable d’étanchéité pour l’infusion).
Construction à l’endroit
Travail dans le moule délicat (les congés et le ponçage/lustrage devrait pouvoir être fait de l’ext.)
Difficilement manipulable, on peut espérer fabriquer de 5 à 10 coques dans ce type de moule.
Méthode réservée aux petites unités en très petite série. (amortissement du moule)
Fabrication sur mannequin mâle :
Nécessite un mannequin mâle constitué d’un réseau de couples et de lisses assez resserrés.
Permet de fabriquer des coques en formes de très bonne homogénéité mais nécessitant un travail de
carrossage important.
Impose une finition peinture, avec une tenue dans le temps moyenne et une résistance au frottement
des pare-battages médiocre.
Construction sandwich obligatoire.
Travail au contact ( pré-imprégnés sous vide possible).
Construction à l’envers - retournement obligatoire
Méthode réservée à la production à l’unité.
Fabrication sur mannequin mâle à lisses jointives : (ou moule mâle)
Principalement utilisé pour des coque en sandwich pré-imprégné / nid d’abeille / pré-imprégné.
Fabrication sur mannequin femelle :
Nécessite un mannequin femelle constitué d’un réseau de couples et de lisses assez espacés.
Permet de fabriquer des coques à bouchains vifs d’assez bonne homogénéité, avec un bon aspect
extérieur ne nécessitant qu’un travail de finition limité (bouchains, étrave et tableau), tenant bien
dans le temps y compris au frottement des pare-battages.
Impose l’emploi d’un « marbre ».
Possibilité de faire du monolithique ou du sandwich.
Travail au contact ou en infusion.
Construction à l’endroit.
Méthode réservée à la production à l’unité.
Détermination de la méthode :
Construction à l’unité
Coque sandwich
Infusion
Le moins de dépenses possibles en «outillage» (pièces mères, moule mannequin complet…..) perdu
Le moins de travail de finition possible en extérieur – pas de carrossage long et fatigant Finition gel-coat
Carène à bouchain non rédhibitoire
Pas de retournement de coque
Fabrication sur marbre et assemblage en mannequin femelle
Description de la méthode :
L’ordre de fabrication des divers éléments n’est pas figé, mais à cause des loyers /m² prohibitifs
dans ma région, pour occuper le moins de place au sol et le moins longtemps possible j’ai opté pour
le processus suivant :
1er réalisation d’un moule perdu pour les hiloires de roof et de cockpit (toutes les surfaces lisses)et
strate
2ème montage d’un mannequin de pont
3ème réalisation du pont et assemblage avec les hiloires
4ème stockage du pont en hauteur (120 kg suspendus à la charpente)
5ème réalisation et stockage des cloisons, carlingues, dessus couchettes et autres éléments de taille
importante
6ème réalisation du marbre
7ème fabrication et stockage des panneaux de coque et tableau arrière
8ème fabrication mannequin femelle
9ème assemblage des panneaux
10ème reprise des angles
11ème strate structure transversale .
12ème pose éléments de structure int.
13ème abaissement du pont
14ème calage démoulage
15ème basculement à 45° sur un bord et reprise de finition des angles ext.
16ème basculement à 45° sur l’autre bord et reprise de finition des angles ext.
17ème reprise des angles tableau et étrave
18ème pose des hublots , capots et panneaux
19ème sortie de chantier « hors d’eau »
20ème finition int. , accastillage et équipement divers
Poste par poste
1) réalisation d’un moule perdu pour les hiloires de roof et de cockpit
-construire un moule femelle en agglo-mélaminé de 8 ou 12 mm suivant le cintre des panneaux, sur
couples, défini en volume par les hiloires + 5 à 10 cm de pont / roof (ou pont / fond de cockpit).
Voir Croquis 1
Croquis 1
Couple Roof
-pour obtenir la découpe du couple, déduire les épaisseurs du tracé réel (cotes du plan).
Voir croquis 2
Croquis 2
-enduit ponçage des rayons d’angles (enduit constitué de gel-coat paraffiné et de talc par ex., pour
nourrir la tranche de l’agglo )
-ne pas oublier de réaliser une empreinte de « feuillure »(comacell de 30 x 2 mm par ex.) sur les
bandes de 10 cm pour assemblage ultérieur avec le pont. voir croquis 3
-cirage, gelcoatage, stratification monolithique, démoulage, détourage (si besoin)
on peut insérer une bande de tissus d’arrachage entre gel-coat et mat de verre, ce qui évitera le
ponçage à blanc du gel-coat avant reprise de strate. voir croquis 4
moulage
Croquis 3
Pièce démoulée, retournée
Croquis 4
2) montage du mannequin de pont
-construction d’un mannequin mâle de pont sur marbre (bastins ou IPN). voir croquis 5 & 6
pour obtenir la découpe du couple, déduire les épaisseurs du tracé réel (cotes du plan).
Croquis 5
-pose des lisses. voir croquis 5
3) réalisation du pont et assemblage avec les pièces déjà réalisées
-pose du CP 3mm prépeint et masqué. voir croquis 6
-strate peau int. voir croquis 6
-collage mousse PVC. voir croquis 6
-pose des hiloires déjà réalisés et masqués. voir croquis 7
-strate peau ext. en chevauchement de la feuillure de l’hiloire. voir croquis 7
-enduit ponçage orbitale grain 120
Croquis 6
Croquis 7
4) stockage en hauteur
-suspendre l’ensemble au plafond.
-meuler, masquer et stratifier les angles int. bas et haut d’hiloire et de cockpit.
Il existe une méthode plus rapide mais nécessitant deux retournements et davantage de ponçage de finition.
(mannequin mâle, pose de la mousse, strate ext, enduit ponçage, retournement sur conformateur, strate int,
enduit ponçage, retournement final.)
5) réalisation de toutes les pièces CP ou « balsalin »(poyolight)
-découpe suivant plans numériques des cloisons, carlingues, dessus couchettes ect…
6) réalisation du marbre.
-sur bâtit dressé à la lunette (théodolite) poser et abouter sur contreplaques (ou rainure/languette) les
panneaux d’aggloméré.
-enduit léger et ponçage des joints.
-collage sous vide, à la colle vinylique déposée au pistolet, les feuilles de « contre parement » sur
les panneaux.
-enduit acrylique et ponçage très fin des joints.
-cirage.
7) tracé et fabrication des panneaux de bordé et tableau AR. monolithique ( voir Croquis 8 &
8bis)
-tracé suivant plans numériques et masquages des zones non utilisées du marbre.
-éventuellement mise en place de moules partiels divers (logement de hublot de coque…)( voir
Croquis 9)
-gelcoatage.
-pose des tissus à sec, tissus d’arrachage, complexe drainant…
-mise en place des drains d’infusion et de vide.
-mise en place du film à vide sur joint autocollant.
-vide et contrôle d’étanchéité.
-infusion.
-démasquage, démoulage, détourage.
-stockage.
Croquis 8
Croquis 8 bis
Croquis 9
pour un bordé sandwich : (voir croquis A et B)
avant démoulage et après avoir enlevé le tissus d’arrachage, délimiter à l’aide d’une bande cache
de 50mm le pourtour du panneau
préparer la mousse pvc à la dimension
percer avec un emporte pièce de 4 mm les panneaux de mousse sur un quadrillage de 10 cm
préparer le sous-vide (joint, bâche, drain, délaminage, tissus drainant….)
encoller la mousse (colle polyester allégée assez fluide) et le panneau (colle polyester allégée moins
fluide) à la spatule crantée 500gr/m²
bâcher, faire le vide
après polymérisation, enlever la bande cache (poncer éventuellement la colle qui a flué)
démouler…
Croquis A
Croquis B
8) Réalisation du mannequin femelle. (Voir croquis 11)
-Tracé et découpe des 4 couples femelles(ou 5 suivant taille du bateau) (Voir croquis 10)
la découpe du couple est au tracé réel (cotes du plan).
-Découper les encoches des lisses (à environ 3 cm du bouchain).
-Dresser sur le marbre.
Croquis 10
Cotes du plan
Croquis 11
lisses
Flottaison
Couple agglo
Axe
9) Assemblage des panneaux. (voir croquis12)
-Positionner le panneau de fond. Le fixer partiellement sur les lisses au « double face ».
-Positionner les deux panneaux de bouchain inférieur . Les fixer partiellement sur les lisses.
-Jointer les panneaux entre eux à l’aide de cales et contre cales vissées (voir croquis 13)
-tirer une bande autocollante sur l’angle ext. entre les lisses.
-Gelcoater le joint entre les cales.
-Strater 1 mat 200gr largeur 50 mm entre les cales .
-Retirer les cales après durcissement de la résine.
-Completer l’autocolant en ext. et le gel coat en interieur dans les espaces libérés par les cales.
10) Reprise des angles
-Strater le plan de joint (environ 1,5 X poids nominal du bordé en équivalent bibiais )
ex : si le bordé = 1 mat 200 + 3 rovingmat 600/300, alors la reprise sera de 1,5 x 2,9 kg = 4,35 kg
de bibiais/m² soit environ 7 couches de bibiais 600 en largeurs dégressives (2 couches de 6cm, 2
couches de 10 cm, 2 couches de 14 cm et 1 couche de 18 cm. Suivant les endroits, on peut finir par
un mat 200 afin d’avoir une meilleure finition.
Croquis 12
Croquis 13
Pour limiter le risque de fissure sur le gel-coat au niveau du joint, il faut désépaissir la zone à
restratifier. ( voir croquis 14)
Croquis 14
pour un bordé sandwich : (voir croquis C)
coller entre les deux panneaux deux bandes de mousse de l’épaisseur initiale moins l’épaisseur de
reprise de stratification (la mousse doit être affleurante )
Croquis C
-Procéder de même façon pour les panneaux intermédiaires et supérieurs
NB : une partie du travail peut être effectué depuis l’intérieur de la coque puisque le fond et les 2
premier panneaux forment déjà une structure résistante
Pour les panneaux sandwich, protéger la mousse avec du carton épais (récup d’emballage) ou de
l’isorel avant de marcher dessus
11) Strate structure transversale.
-Dépolir les zones à renforcer
-Stratifier les renforts (UD principalement) structurels transversaux (cadène/quille/cadène par ex.)
12) Poses des éléments de structure
-mise en place des varangues, des carlingues et enfin des cloisons (si montage encastré à ½ bois)
-congé mastic PU (type Sikaflex 290)
-stratification bibiais suivant besoins après masquage (on peut désépaissir le CP en fonction de
l’épaisseur de la reprise de strate ) (voir croquis 15)
-pose des éléments de taille importante ne passant pas par la descente (réservoirs, dessus couchette,
moteur…)
Croquis 15
13) Abaissement du pont
-descendre le pont sur la coque renforcée
-ajuster éventuellement le haut des cloisons et des carlingues
-coller stratifier suivant spécifications
14) calage démoulage
-caler sous le bateau
-démonter les couples femelles et les lisses
-tracer la ligne de flottaison + 5 à 10 cm (suivant charge utile)
15) basculer sur un coté
-basculer et caler le bateau sur un panneau de bordé intermédiaire (voir croquis 16)
-poncer la ½ carène accessible (œuvres vives et angles vifs) grain 180
-boucher les éventuels défauts sur le gel-coat des angles vifs (mastic époxy) ne pas réparer au gelcoat et poncer au grain 180 car l’ensemble sera sur-couché au primaire époxy avant antifouling
-réparer les défauts et manque de gel sur les parties de bouchains vifs visibles au dessus de la
flottaison (dépolir/creuser, gel-coat parafiné, ponçage grain 400 à sec, ponçage « tamex 600 &
800 », lustrage pâte 1000)
Croquis 16
16) basculer sur l’autre coté ( voir croquis 16 )
-basculer et caler le bateau sur le coté opposé
-procéder de même que précédemment
-redresser le bateau
17) finition étrave et tableau
-réparer les défauts et manque de gel sur les joints d’étrave et de tableau AR visibles au dessus de la
flottaison (dépolir/creuser, gel-coat parafiné, ponçage grain 400 à sec, ponçage « tamex 600 &
800 », lustrage pâte 1000)
-protéger au dessus de la flottaison par bande cache
-primaire époxy et 1ère couche d’antifouling (en respectant le temps ouvert du primaire)
18)Pose des panneaux, hublots et capots
19)Sortie du bateau « hors d’eau »
20)Finitions intérieures et pose accastillage, lest, gréement…
Echantillonage pour mon projet de 8,50 m :
Coque : gel-coat, 1 mat 200 unifilo, 2 rovimat 500/200, 2mm Bidim, 1 rovimat 500/300
Partiellement : renforts UD 500 transversaux sur zone « cadènes galhauban / puits / quille »
Renforts bibiais 500 sur étrave, fonds, et angles tableau AR
Pont : gel-coat ou laque antidérapante, 1 mat 200, 1 rovimat 500/200, 15 mm mousse PVC 75kg,
1 roving 500, 1 CP 3mm
Ou : gelcoat, 1 mat 200, 3 rovimat 500/200 sur les hiloires de roof et de cockpit
Reprise coque pont par collage sika et strate int. 4 bibiais 500