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Toc, toc, toc ! Il est en quoi, votre bateau ? (2/4)

Le sandwich : à boire et à manger

Toc toc toc... En cette période de salons nautiques, ils seront nombreux ceux qui frapperont trois petits coups aux bordés des bateaux pour savoir de quoi ils sont faits. Attention, le son peut-être trompeur et derrière chaque matériau peuvent se cacher des mises en oeuvre très différentes. Après le polyester, voici quelques notions d'usage sur la construction en sandwich.

  • Publié le : 28/09/2010 - 00:03

Sandwich et infusion : la belle recette Ce Django 7.70 échoué au pied des remparts de la Ville Close de Concarneau démontre que sandwich et infusion font beau ménage ! (Cliquez sur les illustrations pour les agrandir). Photo © Loïc Le Bras Si, sur un salon nautique, on devait faire le compte des bateaux présentés en fonction de leur matériau de construction, une écrasante majorité reviendrait au polyester. Il serait suivi du sandwich qui concerne essentiellement multicoques et bateaux de performances, puis de l'aluminium et du contreplaqué. Retour sur chacune de ces mises en oeuvres et des questions qu'elles posent à l'acheteur.

Sandwich et infusion : la bonne recette Présenté en bois de bout (fibres dans le sens de l'épaisseur), et en damier pour pouvoir être facilement ployé, le balsa est très résistant à la compression. Employé pour les ponts des bateaux de série, il est aussi très prisé pour les coques d'unités de croisière rapide. Photo © D.R. Le terme sandwich s'oppose au monolithique (qui désigne l'empilement de couches de tissus). Utilisé majoritairement sur les bateaux de performances, les monotypes et les multicoques, le sandwich permet d'alléger le poids du bordé en écartant les tissus par une âme, réalisée dans un matériau très léger. Il peut s'agir de mousse (PVC, Corecell...), de balsa pour la construction de plaisance, ou de nid-d'abeilles (Nomex) pour la course.

. Il y a sandwich et sandwich : selon le type de fibres et de résine utilisés, et selon la densité de l'âme, les poids de bordés sont très différents. Le petit tableau en pied d'article permet de mieux comprendre que, pour une même résistance à la pression de l'eau, un mètre carré de bordé peut peser de 3,6 kilos dans sa version la plus raffinée (carbone-Nomex) jusqu'à 9,1 kilos lorsqu'il utilise une mousse PVC, de la fibre de verre et de la résine polyester. Si l'on reste donc sur des technologies et matériaux d'un coût acceptable sur un voilier de plaisance, le sandwich ne constitue pas un miracle en soi pour ce qui est du gain de poids.

Carbone : de plus en plus populaire La Roll's des fibres, utilisable uniquement avec de la résine époxy ou vinylester. Le carbone est de plus en plus utilisé, et pas seulement en course ! Photo © D.R. . Outre le gain de poids, qui n'est pas la recherche essentielle sur un bateau de croisière, le sandwich a d'autres qualités, à commencer par l'isolation thermique et phonique. Il offre aussi une rigidité bien supérieure au monolithique. C'est pour toutes ces qualités que les ponts des bateaux de grande série sont généralement réalisés en sandwich.

. Dans ce cas, le balsa remplace généralement la mousse. Il est plus lourd, mais évite d'avoir à réaliser des inserts pour la pose de l'accastillage. Le balsa est parfois aussi utilisé dans la réalisation de coques en sandwich. C'est le cas sur un certain nombre de bateaux rapides (Opium 39, certains J...), sur de grandes unités de croisière luxueuses (Najad, Oyster...) ou sur des multicoques.

. Les mauvaises expériences des années 60-70, où le manque d'étanchéité des bordés et la pénétration de l'eau dans le balsa ont pu faire des ravages sur certaines constructions, sont bien derrière nous. Les stratifiés sont de meilleure qualité, souvent compactés par infusion (voir ci-dessous) ; le montage de l'accastillage sur chaîne est mieux maîtrisé ; surtout, le balsa utilisé est résiné au préalable par le fabricant, ce qui veut dire que, même soumis à une forte contrainte d'humidité, il reprendra peu de poids (et peu de résine lors de son collage, ce qui était son principal défaut).

Infusion : très efficace, mais chère Ici, un pont de Django 7.70. A chaque nouveau bateau, la bâche et les périphériques sont à jeter et la finition intérieure reste à faire. C'est pourquoi l'infusion n'est valable que si l'on se place clairement du côté de la performance, quitte à en assumer le surcoût. Photo © D.R. . Qu'apporte l'infusion ? L'infusion consiste à imprégner une pièce en composite en aspirant la résine par la mise sous vide de la pièce. L'étanchéité n'est pas assurée par un contre-moule léger qui épouse au mieux la forme du moule lui-même (procédé d'injection, voir l'article précédent sur le polyester, ici), mais par une simple bâche en plastique. Celle-ci se plaque au plus près de la pièce, réduisant au maximum l'espace entre le moule et l'enceinte, ce qui limite la quantité de résine utilisée.

Il en résulte donc un taux de fibre plus important dans le stratifié que pour l'injection, de meilleures caractéristiques mécaniques et un poids plus faible. En revanche, l'état de surface intérieur de la pièce n'est pas aussi présentable que pour l'injection et nécessitera d'être gel-coaté ou enduit et peint. C'est pourquoi l'infusion est généralement retenue pour la réalisation des coques et l'injection pour les ponts.

. Une construction en sandwich est très intéressante pour la réalisation de multicoques. Même si le gain de poids sur le bordé par l'utilisation de matériaux d'âme de densité moyenne (balsa) et de résine à faible résistance mécanique (polyester ou vinylester) n'est pas énorme, les surfaces considérables de bordés et de plate-formes de ces bateaux en justifient parfaitement l'utilisation.

Mais il faut distinguer les multicoques dont la structure est ensuite raidie par des cloisons réalisées elles-mêmes en sandwich et re-stratifiées aux coques (Catana, Outremer, Physa...) de bateaux de grande production où elle est constituée de cloisons en contreplaqué simplement collées au bordé. Les premiers seront légers et rigides, les seconds plus lourds et souples.

Contre-moules : parfois nécessaires Les grandes unités en sandwich balsa conservent souvent des contre-moules de structure dans les fonds, traités en monolithique. Le gain de poids du sandwich est alors assez faible, mais le gain en rigidité bien réel. Photo © D.R. . Sur les voiliers de régate, ce sera aussi au chantier de trouver le bon compromis entre recherche du meilleur poids et de l'abaissement du centre de gravité d'une part et résistance du bordé au marquage d'autre part. Les peaux extérieures des sandwichs sont ainsi généralement plus épaisses que ce que nécessiterait leur stricte résistance mécanique pour ne pas vieillir trop vite à l'impact (défenses contre le bordé, petits chocs, rouleaux de remorque pour les transportables...), surtout si le matériau d'âme utilisé est de la mousse et non du balsa.


Infusion : le cheminement de la résine Pour cet Outremer 49 réalisé en infusion, le flux de résine s'étend progressivement du fond de coque, où est branché sur toute la longueur l'arrivée de résine, jusqu'au livet de pont, où une rampe d'aspiration est reliée à la pompe à vide. Photo © D.R. POIDS DE DIFFÉRENTS BORDÉS A RÉSISTANCE ÉGALE

> Polyester monolithique : 13,5 kg/m2
(alternance mat et roving, épaisseur 7,7 mm, raidisseur tous les 500 mm)

> Sandwich mousse-verre : 9,1 kg/m2
(mousse épaisseur 15 mm + verre quadriaxial, épaisseur totale : 19,3 mm)

> Sandwich nid-d'abeilles carbone : 3,6 kg/ m2
(15 mm nid-d'abeilles + carbone pré-imprégné, épaisseur totale 16,3 mm)

> Contreplaqué : de 10,5 à 13 kg/m2 selon l'essence de bois
(15 mm stratifié, épaisseur totale 16 mm)

> Strip-planking : 10,9 kg
(15 mm de red cedar + verre triaxial, épaisseur totale : 18,3 mm)

> Aluminium : 13,7 kg
(tôle de 4 mm, lisse en <T> tous les 450 mm)

> Acier : 28,9 kg
(tôle de 3 mm, lisse en <T> tous les 340 mm)

(source : <Matériaux composites>, Editions Loisirs Nautiques, Erik Lerouge).

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