Bienvenue dans la 3e dimension !

On peut dire que le Stearman est populaire chez les modélistes puisque de nombreux fabricants le proposent en kit plus ou moins avancé. Celui qui nous intéresse aujourd’hui est cependant très différent structurellement puisqu’il est entièrement fabriqué…

2018-04-27 - Texte et photos : Laurent Berlivet

Le challenge du jour est donc de faire voler une « maquette plastique »… à grande échelle ! Car l’avion du j our est composé de matériaux i nhabituels chez l es modélistes : fuselage, voilure, mais également les pare-brise translucides, les ressorts fonctionnels du train amorti, ou encore les pneus réalisés dans une matière un peu plus souple, tout est i mprimé ! Serait-ce une révolution ? Cela fait une dizaine d’années qu’on parle d’impression 3D dans ces colonnes. Au départ, ce n’était que du prototypage ou bien quelques pièces réalisées pour une petite diffusion.

Le procédé s’est démocratisé et il est désormais fréquent de trouver des éléments i mprimés avec des matières différentes dans des kits de série. Également, on connaît tous quelqu’un, particulier ou club, qui est équipé d’une imprimante 3D filaire achetée pour quelques centaines d’euros.

Le concepteur de ce Stearman – 3D LabPrint – vend ses fichiers sur le Net. Ils sont compatibles avec tous types d’imprimantes qui fonctionnent par dépôt de fil. Pour ceux qui n’ont pas accès à ce genre de machine ou pas le temps de passer des dizaines d’heures à produire toutes les pièces, la société française RC Parts propose ce kit à assembler, ainsi qu’une bonne dizaine d’autres modèles intéressants. Elle commercialise aussi de très nombreux accessoires pratiques pour maintenir et protéger l’électronique de nos modèles.

Ces kits sont fabriqués suivant la méthode du « thin wall printing », qu’on peut traduire par « impression de la peau » ou « de la sur-

face ». Et en effet, c’est très fin puisque l’épaisseur doit être voisine de celle du filament sortant de la buse chauffante, soit environ 0,5 mm.

Pour l es connaisseurs, l es machines sont des Prusa I3 et le matériau est du PLA (de chez ArianePlast) teinté dans la masse, ce qui permet de se passer d’une finition en peinture ou en film thermorétractable.

La machine travaille sur une surface assez réduite, d’environ 20 x 20 cm, et sur une hauteur à peu près semblable. Le fil liquéfié est déposé sur un plateau, traçant l a pièce sur l a tranche comme si on l a dessinait au crayon avec une encre très épaisse. Petit à petit, après chaque passage, le tracé est plus haut de quelques dixièmes jusqu’à obtenir le ou les tronçons souhaités. On comprend que plus l’avion est grand, plus il faudra de tronçons à assembler.

Le Stearman arrive dans un carton d’emballage cubique sans fioritures. On découvre à l’intérieur les tronçons du fuselage ainsi que de nombreuses enveloppes molletonnées et des sachets plastique contenant les pièces bien identifiées pour assembler les ailes, le faux moteur en étoile ou encore le train d’atterrissage amorti. Une notice de 21 pages décrit grossièrement le montage. Elle renvoie vers de nombreux liens qui donnent plus de détails, notamment plusieurs vidéos très utiles, même si on aurait aimé être un peu plus épaulé pour certaines étapes.

Le fuselage est composé de tronçons dont l’épaisseur et l a souplesse laissent dubitatif. Quelques raidisseurs donnent cependant un peu de rigidité, et les nombreux détrompeurs rassurent lorsqu’on empile les morceaux. En quelques secondes, on voit à quoi ressemble l’objet.

Les pièces pour les ailes sont emballées dans des enveloppes clairement nommées, histoire d’éviter toute confusion. Les tronçons l es plus hauts mesurent 15,50 cm. Les tronçons d’ailes sont beaucoup plus rigides que ceux du fuselage, et pour cause : de nombreux longerons et montants joignent l’intrados et l’extrados et rigidifient en torsion et en flexion. Le bord de fuite est très fin, de l’ordre du millimètre.

Dans l’ensemble, c’est très propre mais on peut noter quelques défauts de surface, striures, ou l éger manque de matière par endroits, comme à l’étambot ou aux saumons.

ASSEMBLAGE

La colle conseillée pour tous les assemblages est de la cyano, accompagnée d’accélérateur en bombe de préférence. Elle semble faire fondre légèrement le matériau : on obtient presque une soudure du plastique.

Avant toute chose, procurezvous les accessoires indispensables qui ne sont pas livrés, tels les écrous prisonniers M3 et M4 et leurs vis servant à fixer les ailes ou

le faux moteur, les charnières en toile ainsi que les commandes en corde à piano de 1 et 1,5 mm.

Bien repérer l’emplacement de chacun des tronçons. Si on les observe avec soin, on constate qu’à l’intérieur, une petite plaque horizontale comporte un certain nombre de trous : un pour l’emplanture, deux pour l e tronçon suivant et ainsi de suite.

Le collage se fait tranche contre tranche et semble inquiétant t ellement l a surface en contact est faible. On encolle une partie, on la plaque en l’alignant parfaitement avec une autre et on vaporise un peu d’accélérateur. Attention à ne pas respirer l es vapeurs. En quelques instants, on passe à la suivante et l’aile apparaît rigide et rectiligne, alors qu’elle a été complètement montée « en l’air ».

L’aile basse diffère un peu de l’aile haute puisqu’elle comporte des ailerons. Les fentes pour y glisser les charnières en toile sont déjà présentes dans le faux-bord de fuite ainsi que dans les ailerons. Le guignol se situe au niveau d’un raccord de tronçons, il est donc composé de deux épaisseurs pour une bonne solidité. Il reste à coller les charnières en toile, toujours avec de la cyano.

Côté i ntrados, l es puits de servos sont moulés, tout comme le conduit interne qui permettra de passer la rallonge sans difficulté jusqu’à l’emplanture. À noter, le petit relief qui permet de protéger le palonnier : le concepteur a vraiment pensé à tout. Les supports de haubans seront collés après assemblage du fuselage.

Ce dernier est composé de huit tronçons. Les deux derniers ne doivent pas être collés avec le reste tant que les servos de profondeur et direction ne sont pas installés, car l’accès sera très limité après assemblage. La jonction tranche contre tranche est encore plus faible que sur les ailes mais on est rassuré quand la colle a séché : c’est solide même si la peau reste souple. Il faut bien s’assurer que les petits tubes sur les côtés ne sont pas obstrués : les cordes à piano pour les commandes seront glissées dedans et devront coulisser sans points durs. Un des tronçons comporte deux puits pour des mini-servos de 11 g, ou guère plus, c’est suffisant car l’avion n’est pas destiné à une voltige violente.

À l’arrière, il faut bien dégager le passage en supprimant quelques résidus de matériau. La première idée qui vient, c’est d’utiliser un scalpel. Erreur car une coupe nette peut fragiliser l e matériau en créant des points de rupture. La bonne méthode, c’est de prendre un fer à souder avec une panne à trancher. Ainsi, l e matériau fondu forme une cicatrice solide. Les postes de pilotage devront être ouverts de la même façon, en cautérisant l es bords avec le plastique fondu.

Les parties fixes du stabilisateur se collent de part et d’autre du fuselage sans la moindre clé. En appuyant bien durant l e séchage, ils trouvent leur place en étant bien alignés naturellement.

Les deux demi-volets de profondeur sont réunis puis montés sur la partie fixe avec des charnières en toile. Le volet de direction est en trois parties. Au niveau du guignol, on retrouve ici aussi deux épaisseurs ainsi qu’un anneau qui entre dans le fuselage. Il recevra le support de la roulette de queue directrice qui sera solidarisé à la gouverne.

À l’avant du fuselage, les faux cylindres et le carter semblent très lourds. L’ensemble pèse 115 g. Comme le nez de l’avion est court, ça n’est pas gênant, ça évitera de rajouter trop de lest. Bien s’assurer que les sorties d’échappement sont collées parallèlement au pot circulaire qui viendra s’ajouter par la suite. La couleur argentée est du plus bel effet.

TRAIN D’ATTERRISSAGE AMORTI

Les pantalons de roues sont en deux parties. À l’intérieur, on glisse la jambe de train et son ressort servant d’amortisseur, lui aussi réalisé par impression 3D. Le système fonctionne vraiment, sur une course d’environ 15 mm.

Deux sortes de jantes sont livrées. J’ai utilisé celles qui comportent de gros rayons plutôt que celles possédant des roulements à billes, fonctionnels et toujours réalisés avec le même matériau. Les pneus quadrillés sont très épais et un peu souples car fabriqués dans une matière différente.

MISE EN CROIX

L’aile basse est retenue à l’arrière par un décrochement du fuselage, pas très propre mais cependant efficace, et à l’avant par le train d’atterrissage qui doit être plaqué avec trois vis de 4 mm.

Bien repérer ensuite les supports de haubans qui trouvent leur place en les enfonçant « en force » dans les puits répartis sur l’aile et sur les flancs du fuselage. Les haubans sont identifiés pour s’y retrouver plus facilement. Il faut confectionner seize goupilles pour les maintenir en place. La notice indique d’utiliser des trombones. J’ai préféré prendre de la corde à piano pliée à la pince en forme de R. Quand tous les haubans sont en place, on peut poser l’aile haute par-dessus et la raccorder aux haubans avec les goupilles. Même si le modèle reste démontable, c’est une opération fastidieuse à exécuter à l’atelier plutôt qu’au terrain, puisqu’il y a seize points d’attache.

ÉQUIPEMENTS ET RÉGLAGES

Pour faire entrer les servos dans les puits situés sous l’aile basse, il faut couper partiellement l es pattes de fixation. J’ai collé deux petits supports en bois de chaque côté pour y visser une plaque de retenue.

J’ai choisi l e plus gros des moteurs conseillés : un brushless Turnigy 3542/6 1 000 kV accompagné d’un contrôleur YEP 40A. Le moteur est inséré dans le faux moteur et l’ensemble est fixé sur le fuselage au moyen de sept vis de 3 mm. Côté batterie, j’ai mis un peu plus qu’indiqué, c’est-à-dire un pack 4S 3 300 mAh pour essayer d’obtenir le centrage. Tout est bien ventilé, l’air entrant à l’avant s’évacuant par les postes de pilotage.

Le centrage indiqué se trouve juste au bord d’attaque de l’aile basse. C’est difficile de faire tenir l’avion en équilibre puisque les doigts sont… dans le vide à cet endroit ! Je l’ai reporté sur l’aile haute, ce qui donne 82 mm du bord d’attaque. J’ai dû ajouter une plaque de plomb de 50 g pour obtenir le centrage, malgré une batterie Lipo 3S 3 300 mAh. Cette plaque est placée entre la cloison frontale et le faux moteur, tenue par trois des sept vis de fixation, de façon à donner également un peu d’anticouple et de piqueur.

UNE TOUCHE DE DÉCO

Les tableaux de bord sont livrés. Celui de l’avant est un peu large et doit être recoupé sur les côtés. Les deux sièges viennent alors habiller les postes de pilotage. Les pare-brise également imprimés ne sont pas très l arges, surtout à l’arrière où il faut quasiment l’aligner contre le siège avant si on ne veut pas qu’il soit partiellement dans le vide.

Un fichier avec les marquages est disponible au format PDF auprès du fabricant. Il est destiné à être imprimé sur une feuille de papier autocollant. J’ai préféré le retracer et découper l es marquages dans du vinyle avec une machine Silhouette SD. L’adhérence n’est pas parfaite sur le PLA finement strié. Je l’ai donc assoupli au sèche-cheveux pour mieux le lisser avec un chiffon. Il faut vraiment chauffer à peine pour ne pas ramollir la cellule. Une fois mis en place, j’ai recouvert tous les contours d’un filet de vitrificateur à parquet (de marque Sols Plus ou équivalent) posé au pinceau. Cette couche permet d’éviter que le film ne se décolle.

BILAN

Le challenge est réussi : la cellule est intégralement imprimée en 3D, sans le moindre renfort extérieur. Le temps de montage est assez rapide, les plus gros morceaux sont assemblés en une soirée. L’état de surface est correct et, à part les quelques autocollants à rajouter, l’étape de la finition par entoilage ou peinture n’existe pas.

Question poids, celui de notre biplan est bien en dessous de la masse maximale indiquée par le fabricant (2,250 au lieu de 2,800 kg maxi). C’est tout de même plus élevé qu’un modèle de la même taille construit en bois ou en mousse.

Si c’était à refaire, j’aimerais ajouter quelques raidisseurs sous forme de jonc carbone ou de fibre de verre glissés dans des fourreaux afin d’éviter une cassure nette lors d’un choc. L’impression 3D n’en est qu’à ses débuts, on peut s’attendre à de belles surprises pour l’avenir…

Rendez-vous est pris sur le terrain lors d’une journée hivernale. Vu le temps nécessaire pour monter les ailes, cette étape a été faite auparavant, bien au chaud à la maison ; ceci impose d’avoir déjà un gros véhicule avec un coffre spacieux. Le roulage est facile sur la piste en dur avec la roulette de queue solidaire du volet de direction. C’est nettement plus chaotique sur l’herbe qui n’est pas très rase, mais les grosses roues le permettent.

Montée en puissance progressive, le Stearman prend de la vitesse et s’envole de lui-même en une quinzaine de mètres. Quelques crans de trim à piquer sont nécessaires pour diminuer l’angle de montée. Il n’est pas utile de voler plein gaz, la puissance disponible est plus que suffisante. Les débattements adoptés sont satisfaisants pour un vol réaliste. On sent tout de même une certaine inertie sur tous les axes. Pour le virage, il ne faut pas hésiter à accompagner à la dérive, c’est plus joli.

Quelle allure, ce biplan ! Dommage que je n’aie pas pu trouver un pilote à l’échelle pour équiper le poste de pilotage… Les passages s’enchaînent puis on simule une coupure moteur pour essayer le vol plané et tenter d’atteindre la piste. Il ne faut pas hésiter à plonger un peu pour une meilleure finesse, car on sent bien la traînée des haubans et du faux moteur. Le Stearman s’en sort pas mal, je m’attendais à pire. Le modèle fait quelques rebonds à l’atterrissage puis je remets les gaz pour repartir. Il est préférable d’effectuer une approche avec un filet de moteur, en rajoutant quelques tours juste au moment d’arrondir.

Ensuite, montée à hauteur suffisante pour amener doucement le manche de profondeur à cabrer tout en réduisant la puissance : l’avion finit par décrocher et part sur une aile, pour engager une large spirale. On rend la main pour recoller les filets d’air et ça repart. Nouvel essai mais en braquant la dérive : là, c’est une belle vrille qui tourne assez vite et qui consomme beaucoup d’altitude. On est prévenu pour le dernier virage vent arrière : il faudra conserver de la vitesse.

On va maintenant passer quelques figures. Les boucles peuvent être d’un assez grand diamètre en mettant toute la puissance. On sent bien le freinage de l’hélice au ralenti pendant la descente. Les tonneaux tournent en 2 secondes et demandent à être travaillés pendant la figure. Le vol dos tient en poussant assez fortement sur le manche. La glissade est jolie et facile à doser. Dans l’ensemble, il faut tourner des figures bien amples, c’est plus joli, et ne pas voler à pleine puissance, ce n’est pas du tout réaliste et l’avion vole trop vite. Je n’ai pas osé les figures violentes façon déclenchés par crainte de voir la cellule se démantibuler, sans doute à tort… L’autonomie est d’environ 8 minutes, en gardant un peu de marge pour effectuer éventuellement un nouveau circuit d’approche.

CRASH TEST

Lors d’un atterrissage un peu de travers par temps frais (6 ou 7°), une jambe du train a cassé. L’aile basse à droite a touché le sol et, par effet de fouet, les deux ailes se sont décollées à mi-envergure du côté gauche. Ça n’a pourtant pas tapé fort, et j’avais bien assuré les collages. J’ai pu recoller les ailes bout à bout ainsi que quelques petits éclats ramassés. Il aurait été difficile de réparer le train solidement sans bloquer l’amortisseur. J’ai donc contacté le fabricant qui m’a envoyé très vite la pièce de rechange : bravo pour sa réactivité. Quelques jours après, le Stearman était prêt pour une nouvelle séance de vol. Heureusement qu’il existe cette option de pouvoir acheter des pièces détachées car il n’y a pas d’alternative pour réparer. Quel que soit le matériau, on ne retrouvera pas l’aspect, la teinte ni la texture du PLA. Si c’était à refaire, j’inclurais un jonc de carbone de 1,5 ou 2 mm sur toute l’envergure pour les deux ailes. La notice indique d’ailleurs qu’un constructeur averti peut renforcer la cellule à sa guise. Le mieux serait d’inclure le conduit à l’impression, de la même façon que les tubes qui guident les commandes de profondeur et direction.