Le processus de construction : des croquis au bateau final #1

20 Avril 2022

Construire un bateau en carbone capable de battre le record du monde de vitesse à la voile est le fruit d’une étroite collaboration entre SP80, North Thin Ply Technology, Persico Marine et Sinergia Racing Group. Ces quatre acteurs échangent tout au long du processus de construction, processus qui comprend de nombreuses étapes avant d’arriver au produit fini: notre bateau.
Dans cette série d’articles, nous décortiquons ces différentes étapes, de la création des moules à l’assemblage des pièces produites.

Les moules : anticiper au mieux la construction

La première étape importante dans la construction d’un bateau est la réalisation des moules qui accueilleront les pièces finales. Pour cela, deux paramètres doivent être finalisés:

  • la forme du bateau
  • le matériau utilisé pour construire le moule

Si le premier dépend majoritairement de considérations liées à la performance du bateau pour pouvoir atteindre 80 nœuds (150 km/h), le second répond à des critères plus pratiques. En effet, notre bateau étant construit en carbone, il est important d’avoir un moule du même matériau. Ainsi, lors de la cuisson, les pièces ne se déforment pas différemment des moules sous l’effet de la dilatation thermique. Nous pouvons donc garantir un état de surface extérieure et une géométrie parfaites.

EXPLICATIONS SUR LE CARBONE EN VIDEO

Au-delà de la forme et du matériau, les moules doivent également comporter certaines particularités pour aider le chantier naval à la production des pièces finales.
La première est l’ajout d’une plage technique: un rebord d’environ 100 mm qui s’étend tout autour du moule et qui permettra de coller le joint utilisé pour compacter la pièce sous vide lors de la cuisson ou lors de la lamination (i.e. la dépose des plis de carbone dans les moules pour créer la pièce finale).
La seconde spécificité est une aide visuelle pour la lamination et le futur assemblage des pièces. Toute une série de marqueurs est ainsi gravée et aidera par la suite au positionnement des plis de carbone et des mousses, ainsi qu’à l’alignement des différentes pièces entre elles.

À ce stade, il est donc nécessaire de se placer dans la peau du chantier naval pour anticiper leurs besoins lors de la construction.

Au-delà de la forme et du matériau, les moules doivent également comporter certaines particularités pour aider le chantier naval à la production des pièces finales.
La première est l’ajout d’une plage technique: un rebord d’environ 100 mm qui s’étend tout autour du moule et qui permettra de coller le joint utilisé pour compacter la pièce sous vide lors de la cuisson ou lors de la lamination (i.e. la dépose des plis de carbone dans les moules pour créer la pièce finale).
La seconde spécificité est une aide visuelle pour la lamination et le futur assemblage des pièces. Toute une série de marqueurs est ainsi gravée et aidera par la suite au positionnement des plis de carbone et des mousses, ainsi qu’à l’alignement des différentes pièces entre elles.

À ce stade, il est donc nécessaire de se placer dans la peau du chantier naval pour anticiper leurs besoins lors de la construction.

Mais comment construit-on un moule ?

Notre partenaire Sinergia Racing Group est spécialiste dans ce domaine et utilise un processus bien rodé. Tout d’abord, nous leur fournissons la géométrie du moule souhaité. Ils commencent alors par usiner un bloc de mousse qui servira de support pour fabriquer le moule en carbone.

Une fois le bloc prêt, ils y déposent plusieurs couches de carbone qu’ils imprègnent de résine par infusion*. Dans notre cas, les moules ont une épaisseur moyenne de 8 mm pour s’assurer qu’ils ne se déforment pas. De plus, ils sont positionnés sur une structure en acier spécialement conçue pour leur géométrie. Le processus terminé, le moule est quasiment prêt à l’utilisation !

    Tour d’horizon
    Les différentes techniques de mise en oeuvre du composite

    Le composite est l’association d’un tissu (carbone, fibre de verre, aramide par exemple) à une résine liquide, ce qui va donner un ensemble compact et dur. Il existe différentes manières d’associer la résine et le tissu mais nous nous focaliserons ici sur les 3 principales utilisées dans le monde maritime

      Infusion sur le chantier naval – © Persico Marine

      Tour d’horizon
      Les différentes techniques de mise en oeuvre du composite

      Le composite est l’association d’un tissu (carbone, fibre de verre, aramide par exemple) à une résine liquide, ce qui va donner un ensemble compact et dur. Il existe différentes manières d’associer la résine et le tissu mais nous nous focaliserons ici sur les 3 principales utilisées dans le monde maritime

        Le moulage au contact

        Les tissus secs sont badigeonnés à la main de résine les uns après les autres et empilés. Bien qu’il soit possible de retirer un peu le surplus de résine, cette méthode engendre souvent une quantité de résine excédentaire donc une pièce aux moins bonnes propriétés. En effet, ce sont les fibres du tissu et non la résine qui donnent de la résistance à la pièce finale. Il faut donc essayer d’avoir la quantité minimale de résine pour la quantité de tissu nécessaire. 

        L'infusion

        Le nombre de tissus secs requis à la fabrication de la pièce est empilé. Le tout est ensuite empaqueté dans une bâche où d’un côté la résine est injectée et de l’autre l’air présent est aspiré pour faire le vide. La résine va migrer lentement du côté de l’aspiration d’air jusqu’à avoir imbibé tous les tissus. Cette méthode est la plus répandue car la meilleure en termes de rapport qualité du composite / prix.

        Le pré-imprégné

        La quantité exacte de résine nécessaire est au préalable associée au tissu. Les tissus pré-imprégnés doivent être ainsi conservés au congélateur pour éviter que la résine ne durcisse à température ambiante. Une fois sortis du congélateur, ils sont alors simplement empilés les uns avec les autres avant d’être cuit pour assurer leur durcissement. Plus onéreux, ces tissus pré-imprégnés garantissent de meilleures propriétés à la pièce finale.

        “Quasiment prêt”, car il doit encore subir une batterie de tests pour s’assurer qu’il est bien conforme aux spécifications voulues. Le moule doit notamment passer: 

        • un “drop test”, pour vérifier qu’il est bien étanche à l’air. Pour se faire, une bâche est appliquée sur le moule et ce dernier est ensuite mis sous vide. La pression est ensuite relevée toutes les minutes pendant une demi-heure à l’aide d’un manomètre. Si la pression reste en dessous d’une valeur cible, le test est validé ! 
        • une post-cuisson, pour s’assurer qu’il supportera les futures températures de cuisson de la pièce. Le risque, sans une telle post-cuisson, est que la résine contenue dans le moule se ramollisse partiellement et que le moule se déforme, mettant en péril la pièce en elle-même;
        • un scan 3D, pour être sûr d’avoir une bonne tolérance par rapport à la forme géométrique que nous avons envoyée auparavant.

        Bloc de mousse – support du moule de notre coque centrale

        © Sinergia Racing Group

        Conclusion

        Une fois que le moule a passé tous ces tests, il est prêt à être envoyé à Persico Marine pour la réalisation de la pièce finale ! La suite de la construction dans le prochain article…
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