Vous prendrez bien une petite infusion

L’infusion en construction de bateau, vous en avez entendu parler, mais savez vous en quoi consiste ce procédé de fabrication ?
Un de mes amis, Philippe (Goudspide), est venu voir dans mon atelier la réalisation d'une pièce en infusion.
Il m'a proposé de mettre en textes et en images mes explications.
Voilà le résultat. Merci Philippe.


[c]Vous prendrez bien une petite infusion ![/c]



L’infusion en construction de bateau, vous en avez entendu parler, mais savez vous en quoi consiste ce procédé de fabrication?

Je vous propose de suivre de près la fabrication en infusion des éléments d’un catamaran.

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J’ai choisi de vous faire cette explication avec force de photo, et le plus de détails possibles mais comme il est toujours difficile de bien parler de ce qu’on connait bien et qu’on maitrise bien.

J’ai pu oublier de préciser des détails ; alors n’hésitez pas à poser des questions, je me ferai un plaisir d’y répondre.



[c]Une pièce composite[/c]


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[c]Plateforme (vue de dessous) reliant les deux coques de catamaran.[/c]


Pour fabriquer une pièce en composite il faut une résine et un support qui est rigidifié par celle-ci.
Dans l’absolu les masques de carnaval de notre enfance fabriqués en patte à papier sont des pièces en composite ; le papier comme support et la colle à bois (ou à papier peint) comme liant/durcissant de ce support. Sauf que dans notre cas le papier est remplacé par du tissus de verre (ou carbone) et la colle par de la résine (polyester, vinylester ou époxy).




Alors on a une forme quelconque à reproduire ; dans notre cas une coque de catamaran.

On va utiliser du tissu de verre qui est souple à l’état naturel que l’on va imprégner de résine.

La résine en polymérisant (durcissant) va immobiliser le tissu dans la forme souhaitée.

C’est cet ensemble tissus plus résine durcie qui devient une pièce composite.







[c]INFUSION c’est quoi ???[/c]

Non non, ce n’est pas le petit sachet qu’on trempe dans de l’eau chaude pour se servir au près du feu de cheminée le soir ;-)

C’est bien d’une méthode de fabrication de pièce composite qu’il s’agit.

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[c]Fauteuils des catamarans sortis de moule prêt à l’ébarbage[/c]

On a vu ce qu’est une pièce composite, il y a plusieurs façons de mettre la résine sur le tissu.

1) Par moulage au contact : C’est de la résine appliquée au pinceau ou au rouleau, au fur et à mesure que l’on met les couches de tissus,

2) Par projection simultanée : La fibre coupée et la résine sont projetées à la machine dans le moule, un opérateur vient ensuite écraser manuellement la couche déposée pour en chasser l’air. Cette méthode ne permet pas d’utiliser des fibres longues, plus résistantes.

3) Par infusion : Les tissus sont déposés dans le moule et la résine est aspirée à travers les tissus

4) par injection ; les tissus sont déposés dans un moule fermé (moule et contre moule). La résine est à la fois aspirée et poussée dans les tissus




[c]INFUSION en pratique.[/c]

Il nous faut tout d’abord un moule qui représente la forme femelle de la forme finale à obtenir, ce moule comme tout moule doit être exempt de tout défaut, parfaitement lisse et présenter une forme démoulable.

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[c]Ici les moules de console de navigation des catamarans.[/c]

Dans le cas de l’infusion, le moule doit posséder la particularité express d’un rebord plat et conséquent (environ 10 cm) nous verrons pourquoi par la suite.

Ce moule va recevoir une cire de démoulage qui empêchera les produits d’attacher au moule et de détruire celui ci.

Le moule reçoit une couche de gelcoat qui va représenter l’aspect et la couleur définitive extérieur de la pièce une fois fini.

Ce gelcoat après polymérisation reste un peu poisseux car il ne peut par sa constitution sécher (durcir totalement) à l’air libre. Dans notre cas c’est intéressant car cela va permettre une bonne cohésion avec le premier tissu qui sera à son contact et une bonne accroche de la résine.

On vient donc installer les différentes couches de tissus nécessaires à la résistance souhaitée de la pièce, soit par calcul soit par essais sur échantillon, il peut y avoir un empilage plus ou moins complexe de différents produits. Restons sur notre coque, nous reviendrons plus tard au système avec âme.

Donc nos tissus sont installés partout dans le moule, en type et épaisseur variable suivant les besoins de la pièce finie.

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Sur cet empilage on pose un film plastique en rose sur la photo. Il n’adhère pas à la résine, et permettra d’enlever facilement ce qui est posé au dessus.

Il est microporeux pour laisser passer l’air et la résine.

Ensuite sur la partie basse on ajoute un filet drainant (en vert) qui permet à la résine de bien circuler dans le fond au début de l’infusion. Dans notre cas, la surface de drainage est réduite, puisque le nid d’abeille qui constitue l’âme du sandwich assure aussi la fonction de drainage.

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On installe ensuite le drain d’arrivée de résine dans tout le fond du moule. On considère qu’un drain irrigue environ 50 cm autour. Si la coque avait été plus large, il aurait fallut installer des dérivations perpendiculaires tous les mètres.

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On pose dessus la bâche qui va enfermer l’ensemble et rendre possible le vide, et ainsi comprimer l’ensemble des tissus contre le moule.

Pour cela on pose un drain à air sur la périphérie. C’est lui qui va assurer le vide d’air.

Entre ce drain et les tissus, on conserve une zone où la bâche à vide est plaquée sur le moule. Cette zone laisse quand même passer l’air, mais la bâche est suffisamment plaquée sur le moule pour freiner la progression de la résine. C’est la condition pour que la résine continue d’irriguer les tissus secs au lieu de filer directement vers la pompe à vide.

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Un essai de vide d’air est fait pour vérifier l’étanchéité. Il faut donner des plis à la bâche à vide afin qu’elle épouse au mieux les reliefs de la pièce, et qu’il y ait le moins d’espace possible entre la bâche et les tissus. En effet, ces éventuel espaces seraient comblés inutilement par de la résine, entraînant surcout et sur poids. Le soin à ce niveau là représente la qualité de fabrication de la pièce.










Le tuyau d’aspiration d’air passe par une cloche à vide qui permet de piéger un éventuel trop plein de résine, et d’éviter que de la résine arrive jusqu’à la pompe à vide.








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Une fenêtre sur cette cloche permet de voir la quantité résine aspirée.[/c]

Lorsque tout est en ordre, et qu’il n’y a plus de fuite ni de poche de résine possible, le vide est alors amené à quasiment à zéro.

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La centrale de vide (un compresseur d’air mais à l’envers)
celle-ci permet de faire du vide à deux niveaux différents ( -0.98.bar, et -0,60 bar ).
Les deux niveaux sont utilisés pour l’injection RTM éco.

Pour l’infusion, seul le vide maxi est utilisé.[/c]













L’ensemble prêt à recevoir la résine, le vide est en cours, le tube plongeur n’est pas encore dans la résine, c’est l’étape qui va suivre.


















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[c]Une dernière vérification,Le catalyseur peut être mélangé à la résine.[/c]

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On doit aussitôt après le mélange, mettre la résine dans le circuit.
On y plonge le tuyau relié au drain central.
On ouvre ce tuyau.
Le vide aspire aussitôt la résine.[/c]

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[c]Le tube plongeur est dans la résineOn ouvre le tuyau pour libérer le vide[/c]

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Le tube a été mis dans le seau de résine, une mesure de température,








l’heure de début du transfert de résine est notée.[/c]

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La résine diffuse plus ou moins vite en fonction des épaisseurs de tissus, et bien sur de l’éloignement du point d’entrée de la résine.

Voici en quelques photos la diffusion de la résine en divers endroits du moule, la coloration verdâtre de la résine permet de bien la voir sur les photos. Je vous laisse découvrir.

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Les extrémités du moule sont les dernières à recevoir la résine,
mais l’opération doit être rapide,
et se terminer avant polymérisation de cette résine.[/c]

















L’infusion de cette coque dure vingt minutes pour 13 kilos de résine.



















La résine va donc migrer, se répartir depuis le drain d’alimentation, vers les extérieurs du moule en imprégnant les tissus de verre sur son passage.

Voici une vidéo, un peu lourde à charger en volume illustrant par une succession de photos assemblées la diffusion de la résine
[c]Fichier a telecharger : [/c]
d'autre vidéo devraient venir dès que nous aurons résolu le problème de chargement du volume des fichiers


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La résine arrivant en bordure est ralentie;
suffisamment pour permettre une répartition régulière de la résine.[/c]

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Avant d’arriver en fin de bidon de résine on ferme le tuyau d’aspiration. Renvoyer de l’air dans les tissus ferait perdre le principal intérêt de l’infusion : une stratification totalement exempte d’air.



On pourrait penser que tout s’arrête là, et bien non. Il faut conserver le vide d’air dans le circuit, c'est-à-dire la dépression dans la bâche de vide. En effet si on relâchait le vide, la résine qui se trouve sur les bords verticaux aurait tendance à redescendre par gravité ; entrainant un surplus de résine dans le fond, et des manques sur les parois verticales.

Le vide est donc maintenu pendant le temps minimum de polymérisation de la résine.

Les résines utilisées pour l’infusion sont différentes de celles appliquées au rouleau, elles sont plus fluides pour mieux circuler dans les fibres des tissus. La résine prévue pour l’infusion ne peut être utilisée pour une application classique sauf pour une pièce à plat. Elle est en effet trop fluide pour permettre de tenir seule sur des parois verticales.



[c]Fabrication d’un panneau épais :
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Pour le cata il y a deux plateformes à fabriquer, une reçoit les sièges et colonne de barre et l’autre essentiellement le moteur ( 25 ch tout de même). Pour cela il faut quelque chose de suffisamment rigide mais léger. La résistance recherchée est une résistance à la flexion. Pour cela il « suffit » d’éloigner les deux peaux du caisson ; alors on va faire un sandwich avec un nid d’abeille en polypropylène de 40 mm.

Tout ça va être réalisé en une seule opération, toujours à la base un moule qui va donner l’aspect de finition du dessus.

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Nous voyons ici, la plateforme qui est fini mais encore dans son moule,
le sac de fermeture et les drains sont déjà enlevés.[/c]

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dans ce cas un pavage d’aspect « tôle larmée » antidérapant est réalisée dans le moule pour la finition souhaitée ensuite les tissus seront déposés puis le sandwich et enfin les tissus qui ferment le panneau par en dessous (mais au dessus pendant la fabrication, vous suivez toujours ? ;-) )



On pose toujours notre bâche de fermeture et le rabat indispensable pour piéger la résine. Mais comment réussir à faire passer la résine du dessus au dessous ? En perçant de part en part quelques alvéoles qui permettront au vide et à la résine de se répartir également des deux cotés de l’âme. Juste sous la plaque de nid d’abeille est intercalé un filet drainant qui restera dans la pièce.

Une autre solution (plus coûteuse) consisterait à remplacer ce nid d’abeille par une mousse pvc perforée. Cela éviterai de laisser un filet drainant dans la pièce ; Les perforations permettant la circulation et la répartition égale du vide et de la résine de chaque coté de l’âme.

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Bien évidemment il ne faut pas oublier les divers renforts
nécessaires à la fixation des plateformes,
du moteur ou autres équipements.[/c]

Toujours pareil, on conserve le vide d’air dans la première phase de polymérisation, et après la polymérisation totale il ne reste plus qu’à démouler.





















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La plateforme enfin sortie de son moule[/c]

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Le moule de la plateforme, on voit bien le dessin en relief négatif
pour « l’aspect tôle larmée » anti-dérapant.[/c]

C’est un moment émouvant pour le néophyte que le moment de la séparation de la pièce et du moule, et de constater la qualité de finition obtenue sur un travail qui reste somme toute assez artisanal.

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Une vue permettant d’apprécier l’échelle de la pièce fabriquée.[/c]

Il restera encore beaucoup de temps de travail pour assembler les différents éléments, après ébarbage des pièces, collage des diverses parties et assemblage final.

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Le dessous de la coque avant ébavurage.[/c]

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Une coque en finition, on voit bien le décroché permettant l’incrustation des plateformes[/c]

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Détail du dessus de coque.[/c]

La qualité et l’aspect de surface dépendent surtout de la qualité du moule bien évidemment mais aussi du choix des tissus et du soin dans leur pose,

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On peut voir sur cette photo qu’apparait la trame du sandwich, ce petit damier hexagonal. Ce marquage pourrait être évité en posant un tissus supplémentaire, mais le poids de la pièce, le cout final et le choix du client ne le justifient par pour cette réalisation, et il faut vraiment regarder à contre jour pour voir apparaitre ce qu’on peut appeler un « fantôme » du dessin.


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De plus loin c’est moins flagrant bien sur. C’est un choix, entre aspect et poids.[/c]

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Voici un schéma simplifié du circuit d'une infusion.[/c]

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Voilà le travail ! ! ! ![/c]


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La livraison des catas se fait par deux à la fois, un sacré attelage !!![/c]


[c]Autre pièces en exemple.[/c]

Cette pièce de grande dimension, est un mur qui sera immergé dans une piscine pour scinder un grand bassin en deux parties, il est amovible pour permettre la restitution de la surface totale du bassin.

C’est toujours le principe de l’infusion qui est utilisé selon le même procédé, sauf que dans ce cas il y a deux panneaux fabriqués séparément et ensuite assemblés par des nervures par une stratification classique avec joints congés.

Sans plus d’explication je vous laisse découvrir en quelques photos la fabrication de ce mur qui représente la pièce la grande réalisée à ce jour dans mon atelier.

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Préparation des tissus et renforts.[/c]

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En cours d’infusion.[/c]


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Le mur en phase finale.[/c]

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Le mur fini prêt à la livraison [/c]

La livraison est un moment important, ces photos représentent bien l’échelle de la pièce construite. L’infusion n’a pas vraiment de limite de taille pour sa mise en œuvre.






















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Mise en place du mur.[/c]

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Les deux murs en position.[/c]


[c]Avantages et inconvénients de la technique d’infusion.[/c]


Les inconvénients d’abords:

Il y a beaucoup de matériel à usage unique, comme la bâche, les drains, et les tissus d’arrachage

Il faut un moule prévu pour l’infusion possédant un rabat suffisant,



Les avantages :

il y en a beaucoup :

Meilleur contrôle de la quantité de résine utilisé, ce qui est important pour le poids final de la pièce mais aussi en termes de coût.

Dans une pièce composite, c’est le verre (ou le carbone) qui fait la résistance de la pièce ; la résine est un liant.
L’objectif est donc d’avoir un taux de fibre le plus élevé possible.
En infusion, on obtient (en poids) 65 % de verre pour 35 % de résine, contre 50 % - 50% dans une très bonne stratification au contact, et 30 % de verre pour 70 % de résine en projection simultanée.

Pas d’émanation des solvants, ce qui est un bien pour les conditions de travail, mais aussi un travail plus propre, car le seul contact avec la résine non polymérisée est lors de la phase de mélange au moment de l’infusion, alors qu’en moulage au contact, il faut étaler la résine au rouleau ou avec un système de douchette et ensuite ébuller la fibre, long salissant et puant.

Moins de temps et plus de précision lors de la pose des tissus. En effet la pose se faisant avant l’arrivée de la résine on peut repositionner à volonté les tissus.

La corvée d’ébullage de chaque couche de tissus avec le nez au dessus des solvants disparaît.

Le travail mieux contrôlé, car il est décomposé en deux phases : la première de préparation des tissus, des drains et de la bâche qui peut s’interrompre à tout moment et s’étaler dans le temps sans contrainte. Et la phase d’aspiration de la résine qui demande une attention de 1 heure environ. Alors que le procéder classique par imprégnation en voie humide oblige un travail de A à Z sans interruption possible.

La mise sous vide avant et pendant l‘imprégnation des tissus par la résine permet d’éviter la persistance de bulles dans la stratification. La polymérisation se fait en une seule fois. Ces deux facteurs permettent une homogénéité quasi parfaite de la pièce.

L’absence de contact avec l’air permet la réticulation complète de la résine. C’est aussi une meilleure garantie contre les risques d’osmose.


[c]Conclusion.[/c]

L’infusion est une méthode simple, assez facile et relativement économique pour réaliser des pièces composites de qualité.

Par contre simple et facile ne veut pas dire que ce procédé se met en œuvre n’importe comment. Il demande méticulosité et rigueur. Chaque pièce demandera des adaptations du procédé qui ne s’improvisent pas.

Cet article a pour but de vous expliquer ce qu’est l’infusion, mais n’est pas un mode d’emploi qui vous permettrait de vous lancer dans des réalisations sans apprentissage préalable.


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http://www.action-nautic.com/ [/c]