Stratification, projet windfoil sandwich Nomex carbone kevlar

Je crée un sujet ici pour faire suite à la discussion engagée sur Windfoil 172 x 65 100l

OK lemat, j'ai compris qu'il faut disposer les tissus en couches. Je vois l'avantage mécanique des carbones cousus sur les carbones tissés. Les fibres des cousus sont disposées en couches avec des filaments de carbone bien droits, donc beaucoup moins extensibles que quand ils sont tissés.

Pour la peau extérieure, au lieu d'un verre taffetas 100g, si je pars sur un Kevlar pour recouvrir le carbone 200g, je vois du taffetas kevlar 60g/m2 chez HP Textiles, ça me semble léger mais peut être que c'est suffisant en épaisseur puisque le kevlar a une densité assez faible ? Le tissage du tissu à l'air serré sur la photo. Plus résistant à l'impact et protecteur contre les UV que du verre 100g j'imagine ? Je n'ai jamais travaillé ce matériau. Je ne sais pas si ça moulerait bien le nose, et si ça suffit pour protéger la planche. Les chutes serviraient pour faire des renforts au niveau du nose.

Le Kevlar n'aime pas l'humidité et encore moins les UV. Le Kevlar offre une ténacité très élevée, c'est du "plastique" comme le plastic courant, PE, PP, PET, PA (nylon), mais avec de la raideur. Un matériau rigide qui résiste malgré tout au choc c'est le graal. Sauf que le Kevlar reprend l'humidité, se dégrade aux UV et colle très mal avec les résines... C'est pour cela qu'on lui préfère souvent ses cousins moins performants mais plus tolérants inegra (PP), diolen (PET), cerex (PA) et certaines fibres plus naturelles dont les caractéristiques mécaniques s'en rapprochent, lin, chanvre... 
En couche extérieure sur du carbone c'est une couche d'usure pour l'abrasion, attention galère la finition, en couche intérieure c'est une aide contre la déchirure. Reste en sur la fibre de verre. Déjà que tu te mets une "difficulté" avec le nida.

Merci !!

Le but sur le prochain custom WIndfoil c'est l'optimisation du poids. Je regardais les bandes d'UD, c'est vraiment bien au niveau du gain en poids par rapport à des nappes de tissé, mais comment choisir le juste renfort ? En effet sur mon custom actuel qui est un peu lourd, c'est avant tout les renforts qui ont rajouté du poids.

Par exemple autour du boitier DTT traversant, de l'UD disposé en étoile ("United Kingdom") à peu près 30 cm x 8 bandes soit 2m50 (un demi rouleau de 5 m)

5 mètres  d'UD (2m50 pont et 2m50 carène) à 175 g/m2  ->  (175g tissu + 175g résine) x  0,25m2 = 90g  

Hypothèse N°1, l'UD 5 cm est collé entre le carbone Sergé 200g et le nida, côté carène et côté pont. C'est tout. 90 g en tout

N°2 : supposant que la traction de mon UD un peu étroit ne se répartit pas assez dans la strat, je rajoute du bibiais (150gx27cm) en 2 carrés latéralement au bout de l'UD pour répartir les efforts
(150g/m2 fibre + 150g/m2 résine) x 0,08 m2 x 2 patchs x 2 (pont +carène) = 96g. Soit  90+96= 190 g

N°3 : UD plus large, en 175gx10cm X 5m = 180 g

N°4 : le précédent avec les patchs de bibiais (96g) 180+96 = 280 g

Je mettrais par ordre de préférence N°3>N°2>N°1>N°4 mais trouver le bon compromis c'est pour moi totalement pifométrique. Peut-être que N°1 suffit...

Quel est l'avis des constructeurs expérimentés ??

Salut Si tu regardes sur les sites de certaines marque montre bien les couches de construction

On peut s'en inspirer et rajouter pour la conscience le fluide du foil est aussi un facteur

Plus de renfort plus de poids le bon compromis il faudra oser le trouver

Pat

Je ne suis pas du tout un constructeur expérimenté (n'ayant jamais fait de sandwich  ), mais il me semble que de l'UD carbone 50g en blocage de pont et carène ça doit être pas mal pour gagner du poids.
Et utilisé par plusieurs projets de windsurf slalom du forum il me semble.

Dispo en 50cm de large (plus en 1m apparemment) :
https://www.r-g.de/art/192050-TUD-050

Quoique celui là a un film qui tient les fibres et qu'il faut retirer, pour le pont (sur les rails en particulier) ça doit être chaud à poser une fois le film retiré.

Mais ça existe en cousu aussi apparemment :
https://www.clm-pro.com/store-detail/composite-material/carbon-fiber/ud-carbon-fabric-50-g-m-unidirectional-fabric-detail

Ou en "collé" (mais 100g dans ce cas, par contre 1m de large) :
https://www.easycomposites.eu/100g-unidirectional-carbon-fibre-cloth

en plus ça doit nécessiter moins de résine que le tissé (à grammage équivalent).

pat foehr a écrit:Salut Si tu regardes sur les sites de certaines marque montre bien les couches de construction

On peut s'en inspirer et rajouter pour la conscience le fluide du foil est aussi un facteur

Plus de renfort plus de poids le bon compromis il faudra oser le trouver

Pat

Oui c'est une idée. je vais regarder.

yvest a écrit:Je ne suis pas du tout un constructeur expérimenté (n'ayant jamais fait de sandwich  ), mais il me semble que de l'UD carbone 50g en blocage de pont et carène ça doit être pas mal pour gagner du poids.

Je ne crois pas qu'il faille retenir l'idée d'un tissu unidrectionnel en blocage, parce qu'il faut stabiliser la forme du pain en flexion et en torsion dans plusieurs dimensions. Ou alors au moins du biaxial par exemple du 150g. A ce que j'ai vu, les blocages se font plutôt avec du 80...150g. 

En ce qui me concerne, avec le carbone sergé 200, je bloque et je rigidifie le sandwich en même temps, sachant que mon sandwich aura ce même tissu sur chaque face, je crois que mécaniquement c'est pas mal. Mon tissu chez Easy Composites à 16 euros le m2 a un bon rapport qualité prix je pense.

Après certains dirons peut-être que 200g c'est un peu lourd en blocage, du 150 aurait suffit sachant que les efforts sur la face interne du sandwich sont moins forts que sur sa face externe ?

C'est sur qu'en théorie (et pour des coques de bateaux par exemple) un sandwich doit être équilibré peau interne/peau externe, mais pour une planche avec le pain à l'intérieur, et le fait que l'on recherche aussi beaucoup la résistance à l'impact de la peau externe je ne sais pas trop ...
En tous les cas c'est ce qu'a utilisé fra86 ci dessous pour la carène :
https://guidedupetitshapeur.1fr1.net/t686-projet-slalom-71-115l

Merci pour le lien, cette discussion est très intéressante.

Le pains de mousse même si c'est pas bien costaud contribue à la stabilité de la peau qui peut être moins rigide, la strat entre noyau et âme du sandwich peut être largement moins "solide" que l'extérieur qui assure en plus la resistance au poinçonnement et l'étanchéité.
Les renforts... Tout dépend quel renforcement ils doivent apporter, pour les boîtiers c'est de la rigidité, ils doivent repartir l'effort sur une plus grande surface, pour accroître la rigidité en flexion/torsion il est souvent plus efficace d'augmenter l'épaisseur plus que la rigidité spécifique, par exemple à poids égal un sandwich verre/ame/verre pourra être plus rigide qu'un Monolithique carbone surtout si "écrasé" sous vide. Donc peut être qu'un double sandwich un peu large ds la zone de scellement du boîtier, même avec du verre léger suffirait en rigidité et supporterait mieux les chocs.

Oui, et c’est clair que je ferai de toute façon un double sandwich avec un renfort en Airex75 dans l’EPS

Du coup ma réflexion évolue, le "tout carbone" n'est peut-être pas l'idéal...? 

De plus au niveau structurel,  en windfoil les enjeux ne me semblent pas les mêmes qu'en slalom. 

Il faut spécifiquement beaucoup de rigidité autour du boitier DTT traversant. 

Et comme en slalom des renforts au niveau des straps, du boitier de mât, entre le DTT et le boitier de mât (torsion->bibiais).
Pour tout ça utiliser le carbone

La souplesse de la planche en avant est intéressante pour absorber une partie des touchettes. Là privilégier le verre ..?

A poids et épaisseur égale le sandwich carbone âme carbone sera beaucoup plus rigide que le verre âme verre. Il faudra beaucoup d'efforts pour le déformé et il se déformera beaucoup moins avant de casser du coup l'énergie nécessaire à le ruiner ne sera pas beaucoup plus élevée.
Nous on recherche la résistance et la rigidité suffisante pour être performant et résister au fonctionnement. Pour moi la connexion du foil au pieds (+mat en Wind) doit être la plus rigide possible (flexion et torsion) pour la performance, le reste doit encaisser le plus d'énergie possible avant de casser. Des raidisseurs ds la zone rigide est sensé. C'est à toi de voir si tu joues avec la raideur spécifique des matériaux et/ou la raideur de forme (épaisseur), tout peu fonctionner.

lemat a écrit:A poids et épaisseur égale le sandwich carbone âme carbone sera beaucoup plus rigide que le verre âme verre. Il faudra beaucoup d'efforts pour le déformé et il se déformera beaucoup moins avant de casser du coup l'énergie nécessaire à le ruiner ne sera pas beaucoup plus élevée.
Nous on recherche la résistance et la rigidité suffisante pour être performant et résister au fonctionnement. Pour moi la connexion du foil au pieds (+mat en Wind) doit être la plus rigide possible (flexion et torsion) pour la performance, le reste doit encaisser le plus d'énergie possible avant de casser. Des raidisseurs ds la zone rigide est sensé. C'est à toi de voir si tu joues avec la raideur spécifique des matériaux et/ou la raideur de forme (épaisseur), tout peu fonctionner.

Tu veux dire peau externe carbone et peau interne carbone (versus verre) ? Car pour moi l'âme du sandwich est le pvc.

A moins de considérer toute la planche comme le sandwich (ce qui est aussi le cas), avec l'EPS pour l'âme, et chaque peau (pont et carène dans ce cas) étant elle même un sandwich.

Par sandwich on considère pont et carène séparément, l’âme étant le pvc ou le nida. Un EPS entre 2 couches de strat c’est du monolithique

Oui, je m'étonnais juste que lemat emploie âme pour désigner la peau interne. 

Mais de fait on peut aussi considérer la planche entière comme un sandwich, que les peaux soient elles mêmes des sandwich ou pas, ou un tube sandwich comme le suggère lemat dans un autre fil.

Ah d’accord !

Théoriquement une structure sandwich c'est deux peaux minces qui reprennent des efforts de traction ou compression parallèle aux peaux et une âme suffisamment rigide pour stabiliser ces deux peaux à distance constante sous efforts. Les structures sandwich étant principalement utilisées pour des sollicitations de flexion voir de torsion.
Pour rester ds cette plage d'emploi il faut que l'ensemble ne se déforme pas "de trop" et donc que l'âme soit suffisamment rigide. Une âme eps répond à ce critère que pour des charges très réduites, au dela les peaux fléchissement et flambe ce qui conduit à les rigidifier.

Je pense que je ferai 2 secteurs :

- a l'avant un sandwich verre-nida-verre, 

- a l'arrière (footstraps et boitier foil)  et entre le PDM et l'arrière un sandwich carbone-nida-carbone + des renforts (en dessous 2eme sandwich carbone-airex-carbone pour les fixations de straps et le boitier de foil).

Avec un recouvrement entre les tissus mais pas de superposition complète entre les voiles de verre et les voiles de carbone, pour gagner du poids

Placement-collage préalable des tissus, imprégnation au rouleau, débullage. Vide léger (- 100 ou - 200 ) pour plaquer le nida.

Un peu plus de résine consommée qu'avec l'imprégnation sur table, mais je veux être sûr que le nida colle bien...

Dans le cadre d'un boulot j'ai étudié des solutions collage. Pour un collage efficace avec l'epoxy il faut que le filme de colle soit suffisamment "épais"= il faut qu'il reste de la colle entre les 2 éléments à coller, mais pas trop. Le serrage doit être très faible, assurant juste que les pièces soient en place et ne bougent pendant le séchage, la viscosité de la colle doit être la plus élevée possible qui permet une application correcte, lieu et quantité. Le principal problème qu'on rencontrait était que l'on manquait de colle une foi sec, en chassant la colle au serrage puis lors de la prise la colle perd en visco avant le stade de gel et elle "fuie" plus les phénomènes de retrait durant la reastion chimique, faibles avec les epoxy non solvantées. Et encore on collait des supports "fermés" donc on n'avait pas de problèmes d'absorption de colle par le support, très fréquents ds le collage du bois par exemple. Au final la colle utilisée ressemblait à un mastic fibré appliqué en cordons au pistolet.

J’ai fabriqué il y 20 ans une caravelle en cp epoxy, je chargeais pas mal au Treecell effectivement. Par collage dans mon précédent post  je pensais prépositionnement du tissu avec la colle en spray. Mais je me demande si pour le Nomex je peux utiliser de la résine pure ou si je dois épaissir… si oui de beaucoup ??  Si je dois tartiner autant qu’avec l’Airex ça réduit un peu le gain de poids…
J’avais prévu de faire blocage-renforts-nida dans le même temps avec de la resine pure en comptant que les cloisons du nida s’impriment dans le tissu humide

"imprimer" le tissus avec le nida n'est pas forcément une bonne idée, les fibres sont plus performantes quand elles sont "tendues" (ie la différence entre un tissus tissé un cousus). Je ferais strat, laisser prendre, quand encore collant au doigts, application de la colle texture gel (resine+silice), pose du nomex maintenu par pressage léger. Ainsi tu assures chaque fonction au mieux en conservant la resine où il faut. Cette méthode est coûteuse en temps et un peu plus lourde mais ça évite les "tissus secs" que je vois très régulièrement depuis que les planches sous vides se sont généralisées par chez moi (surfs en sandwich Cobra et autres, wing/surf foils en full carbon).

Penarster a écrit:

Un peu plus de résine consommée qu'avec l'imprégnation sur table, mais je veux être sûr que le nida colle bien...

Clairement la partie critique avec le nida/nomex en lamination manuelle est le collage avec les peaux (et dans l'utilisation "standard" du nomex,  avec du prepreg, un film de colle est utilisé entre le nomex et le prepreg), dans la video ci dessous ils utilisent une couche de résine très chargée en silice (à partir de 15:30 par là), pour le collage :
https://www.youtube.com/watch?v=jsT561opKrU

Mais c'est sur des panneaux de carbone préfabriqués, donc pas vraiment le même cas (et sur une planche, laisser sécher/polymériser la peau, puis mettre cette couche de résine, ça ferait peut-être beaucoup).

une technique qui pourrait peut-être marcher c'est :
-étaler une fine couche de résine chargée sur une table (sur film plastique)
-poser le nida dessus pour que chaque arrête des cellules d'une face s'imprègne bien
-venir poser le panneau de nida sur la peau interne déjà sur la planche

Et pour la peau externe, peut-être appliquer de la résine silicée au rouleau légèrement imprégné sur le dessus du nida, avant de poser les tissus (ou peut être avec une espèce de "truelle plate" et légèrement "tamponner" le nida pour déposer la résine)
C'est aussi ce que semble faire certains, on trouve des fils à ce sujet par exemple sur reddit avec une recherche google "nomex wet layup".


EDIT = posté avant d'avoir lu la réponse de lemat, mais plus ou moins la même direction !
(et on pourrait aussi demander à  FranckG31 https://www.windsurfing33.com/forum/viewtopic.php?f=42&t=121365 comment il fait)

Super !, je n’avais pas pensé à enduire en résine chargée sur une strat en cours de polymérisation C’est ce que je vais faire pour la couche inférieure. Je pense utiliser un léger vide genre -50 ou -100 mmHg pour appliquer le Nomex. 
Par contre pour la couche supérieure ce n’est pas possible du coup mais avec l’enduction au rouleau d’une résine légèrement  chargée en silice, le rouleau  « pousserait » la résine chargée à travers le tissu ?? Je ne sais pas trop si ça marcherait avec mon voile de taffetas verre 100g qui est tissé très fin… Y a t-il des taffetas verre tissés avec des « petits trous » sans être plus lourds qui conviendraient mieux ?
Ou bien enduction au rouleau de résine bien  chargée sur le Nomex puis pose du tissu imprégné sur table de résine pure (ou légèrement chargée ?)  ..?