Modélisme naval
Dossiers techniques

Construction

01/02/2006
màj 02/02/2006


Moulage céramique


Réalisation d’un moule en céramique 

 

Comme chaque année la période hivernale est la période propice aux nouvelles constructions ou évolutions diverses. Pour cette année 2005, le Team XAE a décidé de se remettre à niveau en 15cc. Pour cela nous sommes partis d’une coque de base achetée dans le commerce que Edouard a modifiée en profondeur.

Une fois les modifications effectuées, il a fallu réaliser un moule afin de pouvoir ensuite sortir la coque finale selon la composition et les caractéristiques recherchées par le Team XAE.

Réaliser des moules nous apparaît toujours comme une opération délicate et fastidieuse. Pour nous faciliter le travail, et dans un souci constant d’aller de l’avant dans notre domaine, nous nous sommes penchés sur les différentes techniques de réalisation d’un moule.

Pour notre application, à savoir des coques de bateau FSR, il existe trois grandes méthodes de moulage qui sont les suivantes :

  •  réalisation d’un moule en mat de verre avec de la résine polyester
  • réalisation d’un moule en tissu de verre avec de la résine époxy
  • réalisation d’un moule en céramique

En préambule à cet article je vais vous expliquer brièvement en quoi consiste ces trois méthodes afin de comprendre le pourquoi de notre choix.

 

1)    Moule en mat de verre et résine polyester

 C’est la méthode la plus conventionnellement utilisée dans notre milieu, accessible à tous et surtout à faible coût. En effet, le matériel est très bon marché, la technique identique à celle utilisée pour mouler une coque, à la différence près que l’on met plus de couches de mat de verre afin d’obtenir un moule assez épais et rigide pour qu’il ne se déforme pas dans le temps.

Elle a comme désavantage d’exiger du temps pour mouler avec application la coque afin d’éviter tout défaut (bulles, etc.) lors du démoulage. D’autre part le polyester dégage une très forte odeur et il est nocif pour la santé.

 

 2)    Moule en tissu de verre et résine époxy

 Cette méthode est un peu plus coûteuse que la précédente, mais  a l’intérêt d’utiliser de la résine époxy. De plus, on remplace le gelcoat par une résine spéciale de moulage qui se manipule beaucoup plus facilement; nous y reviendrons plus tard.

Le processus de moulage est le suivant :

  • résine de moulage
  • tissus de verre (160, 200, 390g/m2)
  • résine de moulage

 Cette méthode donne un excellent résultat du fait de l’utilisation de la résine spéciale de moulage, mais elle reste quand même fastidieuse et longue car il faut réaliser le moule comme si on faisait une coque, c’est-à-dire appliquer les tissus au pinceau.

 

3)    Moule en céramique

 C’est pour moi la méthode la plus simple d’application.

Le processus de moulage est le suivant :

  • résine de moulage époxy
  • couche de résine de stratification époxy enrichie avec des charges
  • céramique renforcée d’un tissu de verre spécial.

 C’est cette méthode qui nous est apparue comme la plus intéressante à exploiter et que nous allons examiner en détail ensemble.


Réalisation d’un moule céramique

 

La philosophie de cette technique réside dans le fait d’allier de la résine époxy, de la fibre de verre et de la céramique. La partie résine a pour objectif de prendre la forme et de donner la matière de base, ensuite la céramique vient faire le « corps» du moule en lui procurant ces caractéristiques : rigidité, déformation à la chaleur et au temps quasi nulle. Voyons cela plus en détail.

Préparation de la matrice

 

 La matrice est l'élément le plus important du processus de moulage. Si vous voulez un bon état de surface de votre moule, il faut que la matrice soit parfaitement lisse d’autant plus que la résine de moulage donne, dès la séparation matrice/moule, une finition glacée impeccable qui est très, très dure à rectifier.

Il faut absolument cirer la matrice avec de la "cire de démoulage". Celle-ci évitera à la matière d'adhérer à la matrice au moment de démouler les deux parties.

Une fois la cire étalée, vous devez frotter la surface avec un morceau de tissu de laine (une vieille écharpe en laine par exemple) jusqu'à ce que votre matrice soit brillante. C’est en frottant que vous faites légèrement fondre la cire qui va former ainsi un film protecteur. Bien insister dans les nervures.

 D’une façon générale, nous utilisons un démoulant. Celui-ci est une solution de couleur verte d’alcool polyvinylique dans de l’eau qui facilite le démoulage. Il a pour avantage de seconder la cire. De plus, grâce à sa coloration, on peut voir si on en a bien mis partout. Sa pose se fait avec un rouleau éponge et s'étale facilement en une seule application. Retouche impossible.

Lors de la phase de démoulage, le démoulant se dissout dans l'eau. Son utilisation est recommandée mais non obligatoire.

Préparation de la matière

 

 Avant de vous lancer dans la réalisation de votre moule, vous devez avoir au préalable rassemblé les éléments suivants :

  • une paire de ciseaux, pinceaux
  • une balance électronique de précision (±1 g pour une pesée jusqu'à 1 kg)
  • des produits de moulage (cire, démoulant, résines et leur durcisseur adéquat)
  • les différentes charges (détaillées ci-après)
  • la poudre céramique et le tissu de verre spécial
  • des chiffons et de l'acétone pour nettoyer les pinceaux, des journaux pour protéger le plan de travail
  • des gants de protection (latex ou polyéthylène)
  • et du courage ...

1ère Phase

 Lors de cette première étape nous allons appliquer la résine de moulage époxy. Cette résine est spéciale car elle est de couleur noire et a la particularité d’être thixotropique c’est-à-dire sous forme de gelée. Lorsque nous allons appliquer la résine nous n’aurons donc pas de problème pour la prise de forme car celle-ci ne coulera pas.

 Pesage de la résine           

 

 On voit bien l’efficacité de l’agent thixotropique : la résine ne coule pas

Application de la résine de moulage

 

La résine s’applique au pinceau. Afin de prendre toutes les formes et de les adoucir pour les couches suivantes, il faut appliquer une couche généreuse de 3 mm de matière. Pour les formes présentant des angles forts on peut combler complètement l’angle avec la résine.

 Cette étape terminée, il faut attendre que la couche de résine se gélifie avant de passer à la suivante.

2ème Phase

 

Une fois la couche de résine gélifiée (entre 2h et 3h d’attente), on va appliquer une couche de résine de stratification qui aura un rôle de consolidant et de lien entre la résine de moulage et la céramique.

Pour cela nous allons ajouter à la résine des charges et un agent thixotropique afin d’augmenter ses caractéristiques mécaniques et de nous faciliter le travail.

 Charges en présence :

  • coton
  • fibre de verre de 3mm
  • fibre de verre de 0,2mm

 

  Nous allons donc recouvrir l’empreinte une seconde fois avec cette préparation

 Préparation de la résine avec les différentes charges

  

Application de la résine

 Comme précédemment ne pas hésiter à bien combler les angles importants

3ème Phase

 

Cette phase s’enchaîne directement après la précédente sans attendre que la résine se gélifie et durcisse car c’est elle qui joue le rôle de liant entre la céramique et la résine de moulage.

Nous allons à présent appliquer la dernière couche composée de céramique et de fibres. Le principe, pour le moins étonnant, est le suivant :

 - Préparation de la fibre : au préalable il faut préparer les coupons de fibre dans le tissu de verre spécialement prévu à cet effet. La particularité de cette fibre réside dans le fait qu’elle est constituée de deux couches d’un épais tissage reliées entre elles par des ponts de fibre ce qui va lui apporter une résistance accrue.

 

  - Préparation de la solution de céramique : nous allons mélanger la poudre de céramique avec de l’eau, vous avez bien lu, avec de l’eau, afin d’obtenir une solution homogène dans les proportions indiquées par le fabriquant à savoir 5,1kg de poudre pour 1428ml d’eau pour le dessus et idem pour le dessous (soit 8,5 kg de poudre + 2 380 ml d’eau / m2 de tissu de verre spécial M1).

 

À présent, nous pouvons passer à l’application de l’ensemble fibre + céramique sur la matrice. Cette opération est très simple et demande un temps de mise en œuvre très court.

 

 Tremper les coupons de fibre dans la solution de céramique, bien laisser couler afin de ne pas trop avoir de céramiques et de ne pas en faire une surconsommation.

 

  Une fois la fibre bien imprégnée, l’appliquer sur la matrice comme des bandes de plâtre, de façon à bien en épouser la forme.

 

Cette opération est très simple et demande très peu de temps. De plus au bout de 30 minutes la céramique est déjà durcie mais il ne faut pas oublier que la résine en dessous doit elle aussi polymériser, d’où au minimum une attente de 24h avant démoulage.

 Le gros inconvénient - peut-il en être un ? - est le poids du moule. En effet, le poids moyen d’un moule en mat de verre pour un FSR 15 est de 5 kg, alors que dans notre cas nous sommes en présence d’un moule de 17 kg. C’est à cause de ce poids que lorsqu’on veut réaliser un moule d’une pièce très grande (aile d’avion, pare-chocs de voiture…), il est fortement conseillé de charger le moule en fibre, c’est-à-dire l’ajout après la deuxième phase de moulage de tissus de verre de fort grammage (390g/m2) afin de supporter le poids de la céramique. Pour certaines applications, tel qu’en aviation, il est parfois même nécessaire de faire un coffrage pour supporter le moule. Heureusement nous ne sommes pas dans ces dimensions…

 

 

Conclusion

 

La mise en œuvre de cette solution nous a vraiment plu pour sa simplicité de mise en application, sa facilité d’exécution, la certitude d’avoir un résultat bon à 100% sans aucun défaut du type bulles d’air ou autre que l’on rencontre avec les méthodes classiques.

Le rendu intérieur du moule obtenu par la résine de moulage est parfait (en fonction bien sûr de l’état de surface de votre matrice), mais la dureté de la résine ne permet pratiquement pas de faire des retouches.

Le gros inconvénient reste le prix car cette technique est 2 à 3 fois plus chère que les techniques conventionnelles surtout lorsque vous l’utilisez pour une application strictement personnelle et non commerciale. La rentabilité est loin d’être bonne, mais nous ne sommes pas là pour cela, juste pour l’amour de la technique, de la recherche et du travail bien fait !

C’est dans cette optique que nous aimons toujours vous faire partager nos découvertes afin de faire avancer notre domaine  et ne pas rester dans l’immobilisme de la copie et ainsi avoir des discussions constructives au bord des plans d’eau pour l’épanouissement de tous dans cette passion qui est le modélisme.

 

Auteur : Edouard Cardinale

Photos : Sandrine Beauvoir

Site : www.xae-team.org

Matériel : www.r-g.de

Exclusif : retrouvez le reportage complet dans la revue RC Marine (numéro 181-avril 2006).


Pour satisfaire à de nombreuses questions concernant les commandes chez R&G, suite à notre article dans RC Marine, voici la liste des différents produits utilisés par nous, avec les codes de commandes et les traductions en Français. Ceci à titre informatif, ce n’est pas une publicité.

Le catalogue en ligne est en Allemand ou en Anglais ; nous passons nos commandes en Anglais. Il y a un minimum de commande (environ 30 € HT). Les prix sont HT et hors frais de port.
Code de références : Les 6 premiers chiffes donnent le type de produit, le dernier chiffre la quantité !
Il y a un importateur Français, adresse en pièce jointe.

Catalogue Anglais-allemand
444/R&G catalogue 2005 - 2nd edition

Résine Epoxy de stratification
1001101/Epoxy Resin L + Hardener L, kit/ 1 kg (résine + durcisseur)

Gelcoat Epoxy
1201201/EP-Gelcoat white + Hardener HT 2-W, kit/ 675 g (Kit gelcoat blanc et durcisseur)

Tissus de verre hautes qualités
1901203/Glass filament fabric 163 g (Aero), TW, roll/ 3 m
1901134/Glass filament fabric 105 g (Aero), TW, roll/ 5 m
1901053/Glass filament fabric 49 g (110 cm), PW, roll/ 3 m
1901382/Glass filament fabric 280 g (Aero), TW, pack/ 2 m
1901402/Glass filament fabric 296 g (Aero), pack/ 2 m  (Satin Weave)
Roll = rouleau
Pack = coupon sous forme de paquet
Déformabilité du tissu due au mode de tissage :
Plain Weave = PW = armure toile ou toile unie
Twill Weavbe = TW = armure sergé ou tissage sergé
Satin weave = SW = armure satin ou tissage satin
Du moins au plus déformable
Plain -> Twill -> Satin  (en Anglais)
Leinwand -> Köler -> Atlas (en Allemand)
Toile -> sergé -> satin (en Français)

Choisir la qualité Aéronautique si possible, mais pas industrielle ou “roving”.

Tissus Carbone-Kevlar
1902103/Carbon/aramid fabric 188 g (100 cm), PW, roll/ 3 m
1902122/Carbon/aramid fabric 210 g, TW roll/ 2 m

Charges à mélanger avec la résine
2101101/Glass Fibre milled 0,2 mm, tin/ 200 g (purée de fibres de verre coupées à 0,2 mm)
2101001/Glass Fibre Chopped Strands 3 mm, tin/ 200 g (petits bouts de fibres de verre coupées à 3mm)
2101051/Chopped glass fibre strands (6 mm) 500 ml tin/ 200 g (petits bouts de fibres de verre coupées à 6mm)
2101231/Glass Microspheres (75-150 my), tin/ 250 ml (micro ballon –bille de verre)
2101150/Cotton Flocks, tin/ 250 ml ( fibre de coton)

Agent gélifiant à mélanger avec la résine
2101221/Thixotropic Agent TM 100, tin/ 250 ml (agent gélifiant)

Résine époxy de moulage
1151551/Mould Resin P + Hardener (EPH 573), kit/ 1,17 kg (résine + durcisseur)

Poudre céramique
1153151/Laminating Ceramic, tin/ 1 kg
1153153/Laminating Ceramic, bucket/ 10 kg

Tissu spécial pour céramique
1901742/Glass fabric M 1, roll/ 5 m

Epoxy 5 minutes
1551000/5 Min. Epoxy, kit/ 100 g (= 50 g resin + 50 g hardener)

Mousse Polyuréthane cellules fermées
1701000/PU-Foam Resin 43-10 Comp. A, bottle/ 350 g
1701050/Hardener 1000, bottle/ 500 g

Mastique léger
1601051/UP-Rapid Filler "Light plast", tin/ 700 g

Plaque de fibre de verre
6201003/Glass fibre sheet,  150 X 350 X 3 mm ( plaque de fibre de verre épaisseur 3 mm)

Divers
3251281/Laminating brush 20 mm, pack/ 5 pcs. (brosse pour scarification)

Démoulant
Nous utilisons les produits de la marque SOLOPLAST (VOSSCHEMIE) que l’on peut trouver par exemple à Castorama ou dans des magasins pour le nautisme :

  • Cire de démoulage code produit 640
  • Démoulant liquide code produit 133.754
Il y a des produits de démoulage chez R&G, mais nous ne les avons pas testés.

Copyright © 2006 Xavier Cardinale