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  Introduction :

  Nous avons évoqué les difficultés de l'atelier prototype qui est soumis à un délai court et à un budget serré. Les prototypistes doivent faire preuve d'ingéniosité et de précision dans leurs méthodes de travail. Aujourd'hui plusieurs écoles s'affrontent dans la réalisation des pièces mères (génératrices du moule de production) car ce sont elles qui coûtent très cher aux chantiers. Généralement au nombre de quatre (coque, pont, double fond coque et console) pour un bateau de style open, elles peuvent passer à sept, voire plus, dans le cas d'un cabin-cruiseur avec arceau (coque, pont, double fond coque, double fond pont, double fond coffres, dessus arceau, dessous arceau....). Chaque pièce, apparaissant brillante en finition polyester, est issue d'une matrice (moule) et il y a autant de moules que de pièces mères !
  Nous allons vous montrer une méthode de fabrication d'une pièce mère et d'un prototype parmi beaucoup d'autres. Chaque chantier utilise ses propres systèmes issus de sa propre expérience... Aujourd'hui, le must étant de partir des plans de coupe de l'architecte, effectués en CAO/DAO et de les transmettre à une fraiseuse à commande numérique 3D qui taille dans une mousse haute densité spécifique, vous avez donc directement la forme à echelle 1 de votre pièce mère. Après traitement de sa surface, celle-ci sert directement à tirer le moule... Mais cette méthode est réservée aux gros chantiers car son coût reste encore très élevé... La méthode décrite ci-dessous est utilisée par des chantiers de taille moyenne...
1- Du plan au moule de coque....
Les plans sont dans l'atelier ! Les plans sons très souvent élaborés par un architecte naval. Celui-ci extrapole les désirs du chantier sur le papier en mettant sa touche personnelle. Passer par un cabinet d'architecture, c'est pour le chantier naval une garantie de performance et de bonne marche du bateau. Les gros constructeurs travaillent aussi beaucoup en interne avec leur propre bureau d'étude et leurs ingénieurs, ce qui permet d'éviter le coût des royalties dû à chaque coque commercialisée. Au niveau de l'atelier prototype, l'arrivée des plans de formes est toujours un moment d'excitation et de réflexion intenses, car bien souvent le nouveau design des pièces complique ou surpasse les possiblilités de constructions...
Le responsable du projet doit donc faire preuve d'ingéniosité pour répondre du mieux possible aux contraintes esthétiques imposées, tout en modifiant certaines courbes ou surfaces impossibles à démouler....La plus grosse contrainte de forme étant que la pièce doit pouvoir s'extraire sans souci de son moule !!!!
La première phase de construction de la pièce mère de coque, va être de se repérer dans l'espace de façon à générer une pièce symétrique. Pas facile lorsque l'on travaille des courbes dans un espace tri dimensionnel et de sucroît à l'envers...Pour cela et surtout si l'atelier n'est pas pourvu d'un espace spécifique ( avec une tolérance de surface < 5mm), on crée un "marbre". Cette surface plane représente généralement la génératrice des lèvres d'assemblage du pont et de la coque, et là on ne plaisante pas !   Préparation d'un marbre
Les deux pièces pont et coque doivent s'ajuster au milimètre près, sinon les risques d'un mauvais emboîtage des deux pièces en production auraient des conséquences graves. La première, peu esthétique, mais sans grande conséquence technique : c'est la déformation en vaguelette du liston de protection... Le pire étant de devoir modifier un des moules !!!
Ossature de pièce mère en contre-plaqué Après avoir découpé l'âme centrale et les couples (section transversale de la coque) à échelle 1 par rapport au plan de forme fourni, ceux-ci sont assemblés sur le marbre. On comprend mieux ainsi le terme de charpentier de marine car on peut assimiler les couples mis les uns derrière les autres à une charpente de maison : les chevrons sont les couples, prets à recevoir des lattis, les lisses en marine...L'ossature étant montée, on distingue quasiment les grandes ligne de la coque avec le redant, les nervures de flancs de coque et l'étrave de carène. A ce moment, la pièce mère prend une vraie dimension 3D...
L'ossature achevée et bien fixée, on recouvre celle-ci afin d'obtenir les volumes externes et une forme générique de la future pièce mère de coque. Plusieurs méthodes là aussi existent, la plus usitée étant de recouvrir les couples par des lattes fines de bois (les lisses) ou du contre-plaqué fin, ceci afin de créer la continuité de la carène (photo ci-contre). Une autre méthode, souvent utilisée, consiste à mettre des blocs de mousse entre les couples puis, grâce à un fil chaud, on découpe et on shape la mousse. Autre méthode encore, montrée ci-dessous : Pièce mère en latte de bois et mousse PU
On drappe une polyanne (plastique d'emballage) que l'on thermoforme avec un pistolet a gaz (air chaud) qui tend le plastique, dessinant ainsi les principales arêtes dans son retrait. Une fois refroidi, on verse dans des orifices faits dans le plastique, de la mousse polyuréthanne bi-composant, qui vient, en s'expansant, prendre la forme comprise entre le plastique et les couples. Il ne reste plus qu'à shaper (la former au rabot électrique et surform, sorte de grosse rape spéciale pour mousse) la mousse une fois celle-ci pleinement expensée... Dans tous les cas de figure, on recherche un temps de mise en oeuvre plus court et une semi-finition pouvant prétendre à un apprêtage direct. C'est une phase difficile et semi-grossière qui doit déboucher sur une qualité de surface très propre, limitant ainsi le masticage et le ponçage...
Thermoformage de la polyanne Remplissage des couples par de la mousse PU
Lissage,gommage et préparation des surfaces La pièce obtenue, composée de bois et de mousse, doit subir ensuite un traitement de surface par l'application d'un bouche pores, un masticage et un ponçage grossier. Ceux-ci servent à gommer les éventuels retraits de la mousse ou les irrégularités de surface, afin d'effacer les principaux défauts. Vient ensuite l'application d'un braie polyester (sorte d'enduit pistolable assez épais et très facilement ponçable), afin de fixer l'ensemble des surfaces et de voir les petits défauts résidants. A cet instant commence un gros travail de ponçage rythmé par les inspections, les découvertes de cavités et leur rebouchage au mastic fin. Une fois l'ensemble entièrement reponcé au papier fin (P150) et bien vérifié, on nettoie tout l'atelier avant le passage de la peinture de finition, généralement une peinture polyuréthanne bi ou tri composants à forte pigmentation en 4 à 5 couches....
L'ensemble a été peint,depuis au moins 48h, en vue de la fabrication d'un proto d'essai. La pièce mère de coque est cirée à raison d'une couche toute les 4 heures pendant 20 H. On applique une dernière couche de cire avant l'imprégnation de 3 couches de taffetas de 225 gr/m² (tissu de verre tressé fin) avec une résine époxy. Ceci crée une peau fine mais suffisamment résistante pour permettre d'essayer la coque sur l'eau. En effet, il est essentiel, avant mise en oeuvre d'un moule, de tester la nouvelle coque, comme dans ce cas, ou de vérifier certaines performances. Un moule coûte cher à la fabrication mais encore plus si l'on doit le retoucher.... Prêt à peindre...
Motorisation de la coque d'essai Une fois la peau renforcée par deux couples au tiers, on motorise et on stratifie un contre plaqué en guise de pont. Celui-ci donne alors à la peau une raideur suffisante. Cette opération sert aussi à prendre les côtes du futur pont, à voir l'emplacement exact des plots d'assise du moteur (bâtis) et leur dimensionnement ainsi que l'emplacement des différents équipements du moteur... Il ne reste plus qu'à mettre à l'eau en chargeant la coque d'essai avec des sacs de sable pour remplacer les poids normalement donnés par les superstructures, les équipements et les personnes embarquées.
L'essai se fait généralement sans publicité, la peur de la copie étant toujours sensible dans les ateliers de prototypes; c'est d'ailleurs pour cela que les moules et pièces mères sont confiés à une petite équipe, travaillant dans un local à l'écart de la production. Pendant l'essai, on valide la vitesse, les lignes d'eaux, l'équilibre latéral et longitudinal. C'est un moment très attendu, qui, vous l'imaginez, devient vite formidable en cas de réussite... Essai sur un bras du Rhône
Le moule de coque est prêt à produire... Les essais sont concluants, l'équipe se réattelle alors au travail sur la pièce mère laissée à l'état de peinture. Une fourmilière va alors transformer d'arrache pied toute cette surface mate en un miroir brillant en ponçant à l'eau (comme une carrosserie de voiture), avec des grains de ponçage de plus en plus fins : G320 puis G600, 800, 1000 et, pour finir, du 1500... Un vrai travail de titan ! Le principe en est simple : plus la pièce mère est belle, lisse et brillante, plus le moule puis la coque le seront aussi. Une fois le ponçage à l'eau terminé, on passe la lustreuse avec une peau de mouton et de la pâte à polir afin d'obtenir encore plus de brillance. Après 6 couches de cire, la pièce mère peut enfin recevoir un gelcoat spécial moule (plus résistant qu'un gelcoat normal) de couleur noire ou verte. La couleur de celui-ci n'est pas choisie par hasard, elle permet de voir les moindres défauts. Le travail de stratification du moule s'effectue ensuite à l'envers.
Le gelcoat est sec 6 à 12 h après, suivant les conditions atmosphériques et le taux d'humidité... Celui-ci est recouvert d'un mât de verre (mât : tissu de verre créé par un amalgame de fibres d'environ 150 mm, colmatées entre elles via un liant poudre ou classique) très fin appelé "voile de surface". La finesse de ce mât est très importante, car tout marquage mécanique du gelcoat par les fibres de verre se retrouvera après sur les coques fabriquées. Autre effet à surveiller : le microbullage. Sous l'effet du solvant contenu dans la résine polyester (styrène), le liant du mât se dissout et la fibre prend alors la forme exacte de la surface de la pièce, mais ce process a parfois des loupés et des bulles apparaissent. Il faut donc recharger en résine et réébuller car, là aussi, aucun défaut ne peut être toléré ! Après séchage et vérification par transparence qu'il n'y a ni bulles ni défauts, on recouvre avec d'autres mâts plus épais, puis on stratifie un feutre polyester type Coremat ® (afin de donner de l'inertie) recouvert lui-même de mât de verre, en sandwich.. Jamais on ne stratifie de rowing (tissu de verre tressé) comme renfort pour un moule : le risque de marquer ce dernier est trop élevé. Une fois l'échantillonnage appliqué, on pose et stratifie une armature tubulaire en acier soudée sur mesure afin de créer l'outillage de production. Cette armature a deux rôles, celui de retenir la déformation du moule en flexion longitudinale et de permettre la rotation flanc tribord/flanc babord du moule pour la fabrication des coques futures.... Quelques 15 jours après l'application du gelcoat, on démoule la matrice de la pièce mère. La préparation de celle-ci commence par un lustrage à la peau de mouton et pâte à polir très fine, puis on applique de la cire à nouveau en 6 couches toutes les 4 heures... Le moule est donc prêt à recevoir lui-même le premier pistolage de gelcoat, première phase du process de fabrication d'une coque...
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Les éléments commun
Fabrication coque
Fabrication pont