LES ÉTAPES DE LA GENÈSE D’UN FOIL
1/ LA CONCEPTION DÉFINITION DU CAHIER DES CHARGES
Tout part de là. Avant de commencer quelque développement ou fabrication que ce soit, la première étape incontournable est de définir un cahier des charges. Celui-ci peut inclure différents éléments tels que le comportement recherché, la cible ou encore un prix. Il s’appuie sur une analyse de la pratique mais aussi du marché.
DESSIN DU FOIL ET DE TOUTES LES PIÈCES.
Une fois le cahier des charges ficelé, Damien Chaboud passe en mode conception ! Fort de son expérience et de sa base de données issue de tous les foils qu’il a déjà dessiné, il dessine de nouvelles pièces sur son ordinateur. Le dessin s’effectue en CAO à l’aide du
logiciel Solidworks. « L’expérience du designeur fait 95% du bon fonctionnement du foil » explique Damien. « J’ai conçu mon premier foil après avoir vu le Carafino il y a maintenant un paquet d’années. Ensuite il fallait poser les bases pour inventer vraiment ce qui allait poser les contours de ce que l’on fait aujourd’hui car le Carafino était une vulgaire copie du AirChair sans véritables bases techniques. Déjà il fallait faire un mât avec un profilasymétrique. Mon premier foil était 100 % modulable (position du mât, des ailes, etc.) pour avoir une base de recherche. Maintenant, les bases sont posées, on connaît les surfaces, les profils,etc. on sait globalement ce qu’il faut toucher pour influencer le virage, la portance, etc. Il existe des bases de données « open source » de profils qu’il faut interpréter et adapter à ses besoins selon le cahier des charges. Chez Alpine, nous avons également notre propre base de données recensant nos précédents designs avec les vitesses de décollage et de saturation avant décrochage. Elle intègre nos propres données pour
corriger les calculs théoriques du logiciel de simulation X-Foils. Bref, donc pour le premier design on sait généralement bien où aller. Cette étape peut quand même prendre du temps car soit tu dessines des formes connues en mode « solide » et ça prend 10 mn, soit tu dessines en mode surf acique (nouvelle forme optimisée pour les écoulements) et là ça peut prendre deux semaines. » Sur les mâts, au niveau des profils, Alpine travaille sur deux zones, la partie immergée qui a un profil optimisé pour la glisse, et la partie émergée qui est optimisée au niveau de ses propriétés mécaniques (rigidité principalement, N.D.L.R.).
VALIDATION DU DESIGN EN SOUFFLERIE NUMÉRIQUE
Une fois les premiers designs fignolés en CAO, il est temps de passer à une première
phase de validation informatique. « À cette étape, explique Damien, il s’agit de vérifier le bonfonctionnement théorique des dessins à l’aide d’une soufflerie numérique. Ici, le principe c’est de faire tourner les dessins dans des modèles de calculs. Ce sont des validations avec le calcul des portances rapportées à certainesvitesses par 0,5° d’incidence et pour des poids de 50 à 120 kg. Ces calculs par itérations peuvent prendre des journées. Il y a un moteur «open source» en ligne de commande. Le logiciel permet de vérifier malgré lacomplexité du profil et son vrillage qu’à tel angle d’incidence, telle vitesse, etc.la portance estbien celle
recherchée. » AlpineFoil dispose également de sa propre base de données relative aux designs existants sur laquelle les nouveaux designs s’appuient. L’entreprise iséroise a développé son propre boîtier d’acquisition de données sur l’eau qui lui a permis de beaucoup progresser notamment sur les vrillages et les profils. Le boîtier permet d’acquérir les données de portance à plusieurs angles d’incidence et sous plusieurs axes, le tout combiné avec les vitesses mesurées par GPS. Ensuite, donc soit les résultats de ces simulations sont conformes aux objectifs et l’étape suivante s’enchaîne, soit c’est le retour à la phase précédente pour améliorer ce qui peut l’être.
PRÉ-PRODUCTION
Une fois qu’un dessin est validé par tous les moyens numériques, il est temps de passer à la phase d’essais en conditions réelles. C’est alors le moment de réaliser le premier prototype. Pour cela, il faut déjà réaliser un moule. Chez AlpineFoil, les moules sont en aluminium usiné. Afin d’être indépendant pour son développement et la fabrication de diverses pièces, AlpineFoil a investi dans un centre d’usinage (fraiseuse numérique) qui sert aussi bien à réaliser les moules qu’à fabriquer tous types de pièces en alu (fuselages, boitiers, etc.). À noter que les moules sont ré-usinables au cas où le premier essai ne soit pas concluant. Une fois le prototype fabriqué conformément au design final, vient le moment de tester le prototype sur l’eau avec le boîtier d’acquisition de données et également en termes de sensations. C’est une étape de vérification de l’adéquation avec le cahier des charges, mais aussi de finalisation par essais / erreurs de l’échantillonnage des couches de carbone des ailes ou du mât. Certains tests peuvent aussi s’effectuer de manière mécanique à l’atelier, comme sur la rigidité du mât. Comme toujours, faute de validation, c’est le retour à l’étape précédente, mais si les voyants sont au vert, alors il est temps de voir plus large !
2/ INDUSTRIALISATION
Une fois toutes les étapes précédentes validées, il est temps d’industrialiser la fabrication. C’est une phase d’affinage du process de production et de toutes ses étapes qui permet de faire en sorte que le produit soit reproduit à l’identique pour chaque pièce. Cette étape comprend notamment le plan de drapage des couches de carbone UD dans les moules, à savoir le nombre de couches de différentes formes, les orientations des fibres et les différents types de carbone ainsi que la manière de les disposer ensemble. Cela inclut également toute autre variation des procédés habituellement utilisés pour la fabrication des foils habituellement produits à l’atelier.
3/ PRODUCTION
LES PIÈCES EN CARBONE
Matériaux utilisés : Pour les pièces en carbone, c’est du carbone prepreg qui est utilisé. Il permet la meilleure précision à la découpe et l’utilisation de la quantité de résine idéale (environ 33 %). En revanche, il demande d’être conservé à -18 °C et a une date de péremption. Découpe du carbone : Les couches de carbone sont découpées sur la table à découpe numérique. Sur un même foil, 3 ou 4 carbones différents peuvent être utilisés. La machine à découpe numérique permet de maîtriser tous les angles de découpe dans le carbone, et donc la meilleure utilisation de l’orientation des fibres pour se servir à plein des caractéristiques mécaniques du carbone dans chaque pièce. À l’inverse, le découpage à l’emporte-pièce utilisé par beaucoup de constructeurs, notamment en Asie, ne peut garantir cette précision. La découpe numérique est un gage de qualité et de répétabilité, les fils sont tous les mêmes.
Drapage : Le drapage du carbone dans le moule se réalise dans une salle climatisée à 20 °C toute l’année. La disposition des couches dans le moule alu (produit sur place), suit strictement le plan de drapage préalablement établi. On voit sur les images le tissu de carbone pré imprégné (avec le film bleu) et la roulette qui permet d’appuyer pour bien faire adhérer les couches entre elles. Cuisson : une fois que tous les composants du foil sont placés dans le moule,
celui- ci est fermé et part en cuisson dans la presse de 7 tonnes qui comprime à 200 bars pour une cohésion parfaite des fibres. Le temps de cuisson est d’une heure à 130 °C.
Démoulage : il s’effectue à une température très précise contrôlée par thermomètre infrarouge.
Détourage : Une fois sorties du moule les pièces en carbone sont détourées au disque diamant pour enlever les bavures d’excédents de résine. La précision des moules alus AlpineFoil est telle que l’excédent ne fait que 0,02 mm d’épaisseur ! Les moules sont prévus avec des échappements des excédents de résine.
Ponçage : Ponçage à la main avec ponceuse pneumatique.
Vernissage : Vernissage pour remplir les porosités puis cuisson à 65 °C pendant une heure À noter qu’avant chaque vernissage, les pièces sont dégraissées.
Ponçage robot : Le ponçage robot est un développement AlpineFoil. Il mesure en temps réel la pression appliquée sur la pièce pour la faire varier selon les endroits entre 20 NW près des extrémités et 60 NW au milieu. (10 NW = 1 kg N.D.L.R.) Revernissage + cuisson à 65 °C
Ponçage robot : Selon les finitions ces deux dernières étapes sont répétées de 5 à 7 fois. (x 5 pour finition RT mat et x 7 pour RT gloss)
Dernier vernissage : À chaque niveau de finition, le dernier vernissage comprend trois couches d’affilée au sein desquelles sont déposées les décos ( 7 microns d’épaisseur) + recuisson et lustrage
LES PIÈCES EN ALUMINIUM ET EN TITANE Fuselages - platines - boîtiers
La production des fuselages, platines ou boîtiers en aluminium s’effectue dans les locaux d’AlpineFoil à l’aide du centre d’usinage. Ensuite, les pièces en alu brut sont envoyées en sous-traitance pour un recuit thermique qui rend l’alu encore plus raide. Les pièces repartent ensuite dans une autre usine pour l’anodisation dure (70 microns) ainsi que la couleur et la gravure du numéro de série. Le marquage est effectué dans une troisième usine avant le retour des pièces prêtes à l’emploi chez AlpineFoil. Mâts alu
Pour les mâts aluminium, c’est un peu différent. Ils ne sont pas usinés, mais sont issus du procédé d’extrusion qui nécessite des machines énormes. AlpineFoil a développé ses propres profils d’extrusion mais en sous-traite la production. Les mâts sont réceptionnés chez Alpine Foil bruts puis sont réusinés par commande numérique pour la finition du polissage. Ensuite, les mâts repartent vers la même chaîne de sous-traitance que les fuselages pour les mêmes étapes d’anodisation et de marquage. Détails
Les Inserts inox, la visserie, les rondelles des foils AlpineFoil sont fabriqués sur mesure en sous traitance en Inox A4 ce qui permet notamment de proposer toute la visserie utilisable avec la même taille clé torx.
4/ PACKAGING / EXPÉDITION
Enfin, une fois que toutes les pièces sont produites ou réceptionnées, chaque foil est assemblé chez AlpineFoil dans son packaging et peut être expédié n’importe où dans le Monde, ou presque.