B400c - Matériaux & techniques de fabrication
Matériaux et techniques utilisées lors de la fabrication.
La Nouvelle-Calédonie est un pays qui se prête bien à la pratique de l'astronomie. Cependant, quand on décide de réaliser ses propres instruments, cela se complique un petit peu. En effet, les matériaux courants et "bons marchés", généralement disponibles en métropole, y sont plutôt rares et la diversité des produits assez limitée.
La structure
Elle est principalement composée de plaques en sandwich carbone/mousse/carbone, ainsi que d'inserts en bois, de visserie diverse et d'inserts filetés en laiton.
Les miroirs
Le projet étant validé, j'ai commandé les 2 miroirs secondaires GSO et les 2 tertiaires GSO de respectivement 104 mm et 50 mm de petit axe à la Maison de l'Astronomie.
Pour les miroirs primaires, je désirais aussi commander un GSO, mais ce sont des miroirs fabriqués industriellement et fournis sans bulletin de contrôle, donc sans aucune information sur la focale exacte ! Le risque était donc assez grand d'avoir une focale présentant un écart rédhibitoire avec celui que je possédais déjà.
Cependant, après avoir contrôlé la focale de 2 autres miroirs GSO de 400 mm appartenant à des membres de l'ACA, j'ai pu me rendre compte que la différence de focale ne dépassait pas 5 mm. Je me suis alors décidé à passer commande chez Agenastro, qui en avait en stock, et 3 semaines plus tard l'ayant reçu, j’eus le bonheur de constater que la différence de focale avec mon premier miroir n’était seulement que de 1 mm !
Les matériaux
La mousse : je me suis rabattu sur les seules plaques de mousse disponibles localement : des plaques isolantes en polyuréthane de 40 mm d'épaisseur et de 60 cm de côté pour systèmes réfrigérants. Elles sont recouvertes d'une couche de papier isolant qui se décolle facilement et qui a l'avantage de protéger la mousse lors des travaux préparatoires et autres tracés ...
La résine Epoxy : il s'agit de la résine Sicomin 8450 et du durcisseur 8453 qui offre l'avantage du ratio 2 parts de résine pour 1 part de durcisseur, dosage très pratique à l'usage.
La fibre de carbone : fibre "quadriaxial" de 1kg/m². Trouvé sur eBay à un prix très avantageux (mais en rupture ce jour où je rédige cet article). Elle me permet de stratifier les faces en une seule fois et travaille bien mécaniquement suivant tous les axes, ce qui est très intéressant pour les caisses et les bras. Elle a en plus la particularité de bien se comporter durant la découpe et de parfaitement s'imbiber de résine avec la juste quantité. Remplacée par du sergé 600g/m² plus difficile à manipuler, cette dernière est utilisée dans les zones moins sollicitées.
Remarque : j'aurai pu réaliser tout le binoscope avec un grammage plus faible, comme du sergé 600g/m², mais seul le quadriaxial était disponible à bas prix et, surtout, dans des surfaces qui me permettait d'effectuer les découpes que je souhaitais. D'autre part, l'objectif n'étant pas ici de réaliser un instrument ultra-light mais plutôt qui soit le plus rigide possible, j'ai donc privilégié le quadriaxial.
Les inserts filetés en laiton : dès que je souhaite réaliser des montages par vis au pas métrique, j'utilise des inserts en laiton filetés noyés dans de la résine chargée en microfibre. Leur extérieur moleté assure une adhérence irréprochable (testé et mis à rude épreuve sur les mats et ailes de mes kitefoils).
Les inserts en bois : il s'agit de bois de Kohu, particulièrement dur, placé dans toutes les zones qui nécessitent des jonctions entre les peaux et qui recevront toutes sortes d'inserts en métal, vis à bois, axes, cages à aiguilles, etc...
Les butées à rouleaux, douilles à aiguilles et roulements : tout a été commandé sur le site 123roulements.fr qui propose un choix très varié pour des prix très honnêtes et une livraison rapide.
La quincaillerie : on a la chance de disposer d'une quincaillerie étonnamment bien achalandée en visserie et profilés en aluminium divers. La visserie de la tête du binoscope est en inox A4, car soumise directement à l'humidité nocturne.
La surface de frottement sur les patins en téflon : c'est un matériau du type Formica, vendu en Nouvelle-Calédonie par la marque Polyrey . La qualité "Surf" présente une surface légèrement granuleuse propice au bon glissement sans collage.
Ma technique de stratification et d'assemblage
Méthode de stratification
Depuis que je l'ai mise en pratique pour la réalisation de profils hydrodynamiques lors de la construction de kitefoils, je n'ai eu de cesse de l'employer pour tous mes télescopes. Je ne fais plus de "sous-vide" car c'est une pratique qui demande une mise en œuvre relativement compliquée pour des résultats assez proches.
N'ayant quasiment que des surfaces planes à réaliser, j'utilise un film plastique relativement épais, disposé de part et d'autre du sandwich, pour le presser en évitant toutes adhérences non désirées. Je l'ai récupéré au rebut d'une société de production de sac plastique et il est mon allié de tous les instants de stratification. Il me sert aussi durant les phases d’imprégnation de la fibre seule.
Mon deuxième "outil incontournable" est un stock de vieilles batteries qui me servent à mettre sous pression le sandwich, voire simplement maintenir les structures dans les positions souhaitées.
Assemblage des éléments
Presque toute la structure du binoscope est réalisée à l'aide de pièces élémentaires planes. Pour me simplifier la tache, j'ai réalisé l'essentiel de ces pièces une à une avant de les assembler par collage simple ou avec des renforts en fibre recouvrant les jonctions. C'est ce qui m'a permis, en m’appuyant sur des tracés à l’échelle 1:1, de respecter au mieux les dimensions et les angles de l'ensemble. Les collages simples ont une résistance assurée par la forte épaisseur de 40 mm du composite et un joint-congé généreux en résine chargée de microfibre.
Découpe et ponçage
Découpe des excédants de fibre : pour limiter le travail inutile et éprouvant du ponçage, je découpe les excédents de fibre au cutter dès que la résine a suffisamment durci pour rendre la fibre rigide mais encore souple. Au-delà de ce stade, il faudra utiliser une ponceuse, voire une défonceuse.
Usinage du composite durci : j'ai effectué presque 90% de l'usinage à l'aide d'une ponceuse à bande qui offre l'avantage de générer des arrêtes rectilignes et des surfaces planes. Le reste du temps, j'utilise un défonceuse, une disqueuse, voire une ponceuse excentrique pour les finitions. La fibre de carbone a des caractéristiques qui en font un matériaux extrêmement dur et difficile à poncer. Cette difficulté est parfois un allié pour un ponçage méticuleux : les erreurs sont limitées lors de l'utilisation des diverses ponceuses.
Protections corporelles
La fibre de carbone est un matériaux offrant d'étonnantes caractéristiques techniques. Mais cela se paie lors de sa mise en oeuvre, puis lors de son usinage. Le travail de la fibre durcie est un travail ingrat qui demande un bon niveau de protection.
Lors de sa mise en oeuvre, j'utilise systématique des gants chirurgicaux en latex voire un masque lors du mélange de la résine avec de la charge en microfibre ou lors de la phase d'imprégnation de la fibre.
Durant toutes les découpes ou les phases de ponçage, je me protège avec un masque professionnel disposant de cartouches filtrant les particules, de lunettes, de gants, et d'une combinaison intégrale respirante.
© Xavier Aubail 2020