Tube Stratifié carbone/Balsa, beaucoup de questions :)

[nicolas]

Bonjour, et félicitation pour ce forum, le seul à ma connaissance qui traite directement des composites avec des réponses si précises et avisées.

Voila donc mon projet : faire un tube pour un télescope en stratifié Carbone/Balsa/Carbone d'environ 250mm de diamètre, sur 800 à 900 de long, et ce avec un minimum de moyens (malheureusement... )

Choix du carbone : à cause surtout de sa faible dilatation, essentiel pour des raisons de mise au point durable sur une nuit (c'est pour de l'astrophotographie longue pose) ; et aussi de sa légèreté. L'ensemble nécessite d'être solide comme la pierre, avec aussi peu de flexions que possible.

pour l'instant j'ai cette methodologie en tête :
- me faire un 'tube' en polystyrène expansé de diam 250 au fil chaud
- le couvrir d'un film cellophane alimentaire pour le démoulage et pour lisser un peu la granilosité du polystyrene (quelques tests m'ont montrés que ce film se détachais tout seul de l'epoxy),
- une fine couche au pinceau de résine epoxy, et placage dés que ca 'pegue' d'un tissu de carbone 200 ou 300 g/m et imprégnation.
- collage dans la foulée de planchettes de balsa de 2mm préalablement cintrées à la forme, bien serrer tout ca avec des sangles et laisser polymériser.
- couche très fine d'epoxy au pinceau,... 'pegue'..., autre pli de carbone 200 à 300 g/m, imprégnation.
- finition (la je sèche ... un simple verni PU ? )
- démoulage par destruction du moule

Voila, est-ce que cette méthodologie semble réaliste ou j'oublie quelque chose ? et surtout est ce que la rigidité et autres risques de délaminages seront ok avec un seul pli de carbone par face ? (le tube embarque peu de poids, miroir et platine à un bout, et porte occulaire et camera ccd à l'autre, disons en tout 5/7 kilos.)

question 3 :p : ce tube vient se fixer à une monture via une queue d'aronde qui serait elle même fixée sur des anneaux entourant le tube. pour éviter cela, j'imaginai faire deux 'cerclages' internes (à la place d'une partie de l'âme en balsa) avec quelques plis de carbone unidirectionnel de 25mm, et fixer via inserts ou boulonnage la queue d'aronde directement dans ces cerclages. Est-ce réaliste, et le choix de bande unidirectionnelle est il adéquat vu le sens de l'effort, est ce que ca ne risque pas d'être 'cassant' ?

Question 4 (après j'arrête promis) : pour la finition et protection UV (le tube peut rester dehors en journée donc il faut prévoir ...), meilleur produit ?

Voila , et merci de m'avoir lu jusque la !

[Hippomouleur]

Bonjour, et félicitation pour ce forum, le seul à ma connaissance qui traite directement des composites avec des réponses si précises et avisées.

Merci, n'en jetez plus.........

Voila donc mon projet : faire un tube pour un télescope en stratifié Carbone/Balsa/Carbone d'environ 250mm de diamètre, sur 800 à 900 de long, et ce avec un minimum de moyens (malheureusement... )

Choix du carbone : à cause surtout de sa faible dilatation, essentiel pour des raisons de mise au point durable sur une nuit (c'est pour de l'astrophotographie longue pose) ; et aussi de sa légèreté. L'ensemble nécessite d'être solide comme la pierre, avec aussi peu de flexions que possible.

C'est cohérent et le principe du sandwich semble être le plus judicieux dans ce cas.

pour l'instant j'ai cette methodologie en tête :
- me faire un 'tube' en polystyrène expansé de diam 250 au fil chaud
- le couvrir d'un film cellophane alimentaire pour le démoulage et pour lisser un peu la granilosité du polystyrene (quelques tests m'ont montrés que ce film se détachais tout seul de l'epoxy),
- une fine couche au pinceau de résine epoxy, et placage dés que ca 'pegue' d'un tissu de carbone 200 ou 300 g/m et imprégnation.
- collage dans la foulée de planchettes de balsa de 2mm préalablement cintrées à la forme, bien serrer tout ca avec des sangles et laisser polymériser.

Correct

C'est à ce moment que j'anticipe sur la fin de votre question concernant la rigidité.
A priori deux peaux de 200 g en sandwich semblent suffisantes mais je vous avoue que je n'ai pas le logiciel ad hoc pour faire l'étude...

Par précaution, il me semble judicieux de raisonner en 400 g par peaux. Mais voilà, vous êtes un peu fauché... et le carbone 3k c'est cher !

Donc, pourquoi ne pas se servir de l'UD carbone en 25 mm pour simplement faire des bandes "raidisseuses" (je sais c'est pas français...) en longitudinal ?
Au final, 5 bandes de 25 mm disposées également sur le tube vous donneront la même rigidité qu'une peau supplémentaire. (tant que vous ne choquez pas le tube, évidemment)
Vous pourriez même envisager la même chose sur la première peau si vous pensez en avoir besoin.

- couche très fine d'epoxy au pinceau,... 'pegue'..., autre pli de carbone 200 à 300 g/m, imprégnation.

Toujours correct !

- finition (la je sèche ... un simple verni PU ? )

Tout dépend de ce que vous recherchez comme type de finition ?

Si vous voulez une coque de bateau sortant du chantier vous aurez du mal sans apprêter puis laquer.
Si c'est pour être propre et bien protéger, effectivement on peut après ponçage finir par un vernis polyuréthane deux composants comme le glasstop. (Ça répons aussi à la question 4)

Maintenant, si vous voulez faire un glaçage pour rattraper les irrégularités de stratification et garder l'aspect carbone, il faut glacer à la 1070S en une ou deux fois.
Elle est stabilisée UV, mais pour une finition top il faut ensuite vernir.

question 3 :p : ce tube vient se fixer à une monture via une queue d'aronde qui serait elle même fixée sur des anneaux entourant le tube. pour éviter cela, j'imaginai faire deux 'cerclages' internes (à la place d'une partie de l'âme en balsa) avec quelques plis de carbone unidirectionnel de 25mm, et fixer via inserts ou boulonnage la queue d'aronde directement dans ces cerclages. Est-ce réaliste, et le choix de bande unidirectionnelle est il adéquat vu le sens de l'effort, est ce que ca ne risque pas d'être 'cassant' ?

Euhhhh...... vous auriez un crobard du système de fixation ?

Voila , et merci de m'avoir lu jusque la !

Je vous en prie

[nicolas]

Hé bien ca c'est une réponse rapide merci !

Voici un croquis vite fait de la fixation par queue d'aronde ... enfin de l'interface avec le tube.

Le renfort en 5/6 tours d'UD à 350 g/m (je pense que ca fait ca en épaisseur non ?) viens donc se substituer au balsa sur 2 'cercle' dans le sandwich et la queue d'aronde se fixerais simplement par 2 boulons (ou inserts pour moins de dépassement à l'intérieur du tube) ; 1 sur chacun des 'cerclages'. La queue d'aronde ne serait pas plate sur le dessus mais 'creusée pour bien plaquer le tube.



Voila donc je me demandais si la rigidité des anneaux internes serait suffisante, et pas trop cassante (je trouve l'epoxy très cassante, mais je n'ai pas d'expérience avec du carbone dedans pour 'sentir' la matière ), pour tenir l'ensemble sachant que la position du télescope peut être dans toutes les positions, y compris comme dans l'encadré (2) , soit en complet porte a faux avec ses estimés 8/10 kg max tout compris.

Pour des renforts supplémentaire comme vous préconisez, le croquis du haut à droite est il correct ?

Pour la finition ... pfff bon une finition top moumoute ca ferais forcement plaisir, mais l'aspect esthétique arrive après l'aspect poids, et le financier dans une certaine mesure.
L'idée serais d'avoir une finition assez lisse si possible (car le télescope sera de type 'newton', et sans entrer dans les détails si on veux faire du 'visuel' avec, il faut pouvoir faire tourner le tube à volonté, donc rajouter des anneaux externes qui ne doivent pas trop 'accrocher'.
La queue d'aronde en fixe serait pour la configuration principale, astrophoto, afin de gagner en poids et en rigidité).

La solution glaçage light + peut être vernis proposée me semble dans ce cas le meilleur compromis ?

Merci encore de votre attention

[isatis]

Waouhhhhh !!! J'peux pas m'empêcher de mettre mon grain de sel, trop chouette le projet !
Ça serait vraiment sympa si vous nous faisiez un petit reportage photo de l'avancée du travail
Je laisse notre Hippomouleur vous répondre puisqu'il a commencé
Moi, je n'ôterai l'âme balsa, en faisant une platine interne, qu'aux endroits de passage des vis de fixation, on va voir si j'ai bon
Pour la finition, l'avantage de ces produits, c'est qu'on peut y revenir ; le "top moumoute" peut s'envisager plus tard s'il n'est pas trop complexe de déshabiller le tube des outillages qu'il supporte.
Mais le carbone, c'est très tendance, des tas de trucs sont fabriqués en "faux" pour faire chic

[Hippomouleur]

Le renfort en 5/6 tours d'UD à 350 g/m (je pense que ca fait ca en épaisseur non ?)

Théoriquement 0.35 mm par tour environ si le stratifié n'est pas trop gras.

Voila donc je me demandais si la rigidité des anneaux internes serait suffisante, et pas trop cassante (je trouve l'epoxy très cassante, mais je n'ai pas d'expérience avec du carbone dedans pour 'sentir' la matière ), pour tenir l'ensemble sachant que la position du télescope peut être dans toutes les positions, y compris comme dans l'encadré (2) , soit en complet porte a faux avec ses estimés 8/10 kg max tout compris.

L'epoxy est une résine très rigide en fait, et c'est pour cela qu'on l'utilise avec le carbone qui est un renfort rigide lui aussi (tout ça en comparaison, bien sûr, avec la fibre de verre et la résine polyester par exemple.)
Donc, une pièce en 2 x 200g de fibre de carbone/résine époxy sera plus rigide que la même pièce en 2 x 200 g de fibre de verre/résine polyester mais ne présentera par définition aucune souplesse.
Si l'effort qui lui est imposée dépasse la limite de flexion/étirement, la pièce en carbone cassera alors que la pièce en verre acceptera de se déformer un peu avant de rompre.

Pour des renforts supplémentaire comme vous préconisez, le croquis du haut à droite est il correct ?

Oui.

Pour la finition ... pfff bon une finition top moumoute ca ferais forcement plaisir, mais l'aspect esthétique arrive après l'aspect poids, et le financier dans une certaine mesure.
L'idée serais d'avoir une finition assez lisse si possible

La solution glaçage light + peut être vernis proposée me semble dans ce cas le meilleur compromis ?

Si vous soignez le positionnement du tissu et le débullage, un ponçage léger, une couche de résine 1070, re-ponçage et vernis.
Il est possible que la finition résine (en deux passages éventuellement) vous satisfasse.

La 1070 étant stabilisé aux U.V., le jaunissement dans le temps sera très limité, mais seul un vernis PU permet d'avoir un magnifique tendu !

Moi, je n'ôterai l'âme balsa, en faisant une platine interne, qu'aux endroits de passage des vis de fixation, on va voir si j'ai bon

En polyester, à cause des phénomènes de retrait on n'aurait pas eu le choix, il aurait été obligatoire de procéder ainsi sous peine de voir le tube vriller légèrement.

En résine époxy, cela ne devrait pas poser de problème (si mise en oeuvre correcte) et d'un point de vue strictement mécanique il me semble que les anneaux en carbone sont la meilleure solution.

@+