Réalisation d’une aile d’ASW15 4m en peau carbone

Cet article reprend les techniques décrites précédemment pour le coffrage fibre et airex, avec quelques améliorations pour un coffrage avec une peau carbone. La peau est constituée d’un tissu carbone biaxial 80g (HPTextile HP-B080C) + 50g fibre en surface. Les avantages principaux de cette technique sont : (i) un bord de fuite très fin, (ii) un meilleur respect du bord d’attaque et du profil par rapport à un coffrage bois, (iii) une peau fine qui permet de faire une lèvre rentrant dans l’aile pour les ailerons et volets et évite la fente.

L’aile est réalisée par découpe de polystyrène au fil chaud, puis coffrage fibre sous mylar peint. Les avantages de cette méthode sont un bon respect du profil, un bord de fuite très fin, et ne pas avoir à faire une finition (lorsque la peinture se démoule correctement).

Structure de l’aile

L’aile est composé de quatre tronçons pour préparer la réalisation du longeron. Sur les 3 premiers tronçons, on trouve le longeron et le passage des fils de servo. Le tronçon de bout d’aile n’a pas de découpe additionnelle. Chaque tronçon est découpé en trois étapes avec GMFC Expert : (i) l’extrados seul, (ii) les longerons et intrados, (iii) le dressage du bloc et mise à la bonne épaisseur. Voir ce tutoriel pour GMFC.

Au BF, je prévois une marge constante de 10mm. Au BA, je fais une découpe en X avec un angle de 15 degré. Le but est de tangenter le BA  pour permettre un bon plaquage du mylar sur le noyau. Le longeron est prédécoupé à l’intrados, en laissant  entre 5mm à 10mm entre le longeron et l’extrados, afin de pouvoir coffrer l’extrados sans déformation. Les tronçons sont découpés à l’envers (intrados sur le dessus) afin de découper les longerons lors de la 2ième étape de découpe. À noter, l’alignement des tronçons est réalisé sur l’extrados.

Il faut tracer des traits sur les cotés du bloc afin de pouvoir repositionner précisément le tronçon dans les dépouilles. Après tronçonnage final et mise à l’épaisseur, les quatre tronçons doivent avoir la même hauteur (ici 47mm) pour que les dépouilles intrados et d’extrados puissent être correctement alignées.

Préparation des noyaux et des dépouilles

Les tronçons sont collés à la colle universelle Tesa. Il faut éviter d’en mettre trop pour ne pas induire de point dur en surface.  Pour cette raison, la colle époxy n’est pas appropriée. Au contraire, la colle universelle va être légèrement diluée par la résine. Les tronçons d’emplanture et et du saumon sont recoupés sur trois millimètres et sont remplacés par des nervures en CTP bouleau 3mm. Cela évite un écrasement du polystyrène lors de la mise sous vide.

Il faut obtenir un fini impeccable avant la pose des tissus. Comme le polystyrène expansé n’est pas une matière uniforme, il y a toujours des petits trous et défauts. En utilisant une carte à puce, je mastique les noyaux à l’enduit ultra léger (Polyfilla ou Toupret) qui a l’aspect de chantilly. Il y a un léger retrait, donc plusieurs passages sont nécessaire.

À ce stade, le poids du noyau et des nervures est de 125g.

La dépouille est préparée avec une bande de scotch au BA et au BF pour éviter le collage du noyau dans la dépouille. Comme le scotch tient très mal sur le polystyrène, je met un filet de colle universelle. Au BA et BF, la résine peut passer au travers du noyau qui est très fin. Il faut absorber l’excédent de résine pour avoir un bon collage ultérieur de la peau d’intrados. La solution est de mettre une bande de tissu d’arrachage sur le scotch, et de la fixer par de la colle universelle. Après polymérisation, le tissu d’arrachage s’enlève sans problème et laisse une surface permettant l’accroche de la peau d’intrados.

Le noyau est fixé à la dépouille par des petits morceaux de scotch double face qui assurent que l’aile ne bouge pas lors de la mise sous vide. La dépouille est collée sur une planche de bois pour éviter une déformation lors de la mise sous vide et la manipulation de l’ensemble.

Je fixe un tissu de feutrine sur le coté de la planche avec du scotch de masquage. Cela permet de glisser le tout facilement dans le sac à vide sans l’abimer, et ensuite d’avoir un vide homogène.

Préparation du mylar et des tissus

J’utilise du mylar venant de https://www.abe-negoce.com/fr/polyester-laiteux.html en épaisseur de 190µm. C’est suffisamment flexible pour bien épouser le bord d’attaque. Par contre, il faut très peu de vide pour coffrer (autour de 10Kpa, soit 0.1bar).

La découpe du mylar pour l’extrados est ajustée pour le bord de fuite. Au bord d’attaque il faut que cela dépasse de 2 cm à peu près. Sur les cotés, le mylar doit être ajusté aux nervures.

Le mylar doit être ciré. Un minimum de 6 couches est nécessaire. Il faut lustrer après séchage de chaque couche.

Ensuite on peut passer à la peinture. J’utilise depuis plusieurs années de la peinture acrylique que je passe au rouleau en plusieurs couches afin d’obtenir l’opacité voulue. L’avantage est l’absence d’odeur et la rapidité de séchage (30 minutes). Cela permet de travailler au labo, même en hiver. J’ai utilisé la marque Luxens (Leroy-Merlin) avec succès pour plusieurs ailes. Malheureusement, la composition de la peinture a changée, et comme on va le voir plus loin, le démoulage ne se fait plus.

Le mylar sert également de patron pour la découpe des tissus. Cela permet d’obtenir facilement une découpe aux dimensions voulues.

Une fois le mylar peint, on peut passer à l’imprégnation des tissus. La carte à puce marche très bien pour tirer la résine sur la fibre de verre.
Par contre, cela marche moins bien pour le carbone. La solution est le petit rouleau (HPTextile HP-L1067), appelé aussi “patte de lapin” qui permet de plaquer la résine dans le carbone et d’améliorer sa diffusion. De fait, on utilise moins de résine.
Bilan de poids pour la peau d’extrados: 20g tissu fibre + 42g tissu carbone + 112g résine = 174g.
J’ai pesé les différents tissus après découpe. Pour la résine, je la prépare en petits gobelets (20g de résine+8g de durcisseur), et je note le poids à chaque fois. Sur cette première peau, je suis un peu lourd en résine du fait de l’utilisation de la carte à puce pour imprégner le carbone. À noter, que la peau va être ébavurée et façonnée après polymérisation, donc le poids final sera légèrement moindre.

Mise sous vide

J’utilise de la bâche tubulaire. L’avantage est qu’il n’y a que les extrémités du tube à fermer. Le sac est percé vers l’ouverture pour insérer une valve souple qui sera raccordée à la pompe. Le coté non accessible est fermé de manière définitive avec du scotch.

Le coté “ouverture” du sac se ferme en l’enroulant autour de trois réglets qui sont plaqués par des pinces. Ce système se monte en 30 secondes et est parfaitement étanche.

Pour ce qui est de la pompe à vide, j’ai développé une solution reposant sur pompe brushless silencieuse et un arduino. La précision de réglage est de 0.5Kpa. Pour le coffrage avec cette épaisseur de mylar, 11Kpa (0.11 bar) sont suffisants.

Le mylar avec les tissus imprégnés est ensuite posé sur la forme en polystyrène en se servant du bord de fuite comme repère. Quand le positionnement est correct, on utilise du scotch de masquage pour sécuriser l’assemblage. J’en met également sur les cotés emplanture et saumon pour éviter d’abimer le sac à vide avec le mylar.

Enfin, le dernier point délicat est le bord d’attaque. Je tends le mylar avec du scotch pour être sûr que le mylar soit bien plaqué sur la forme et qu’il n’y ait pas de bosses. À ce stade, on peut manipuler l’ensemble planche+dépouille+aile sans risque de déplacer le mylar.

Il ne reste plus qu’à enfiler l’assemblage dans le sac à vide, en faisant très attention à ne pas blesser le sac, ce qui provoquerait des fuites.

On lance la pompe à vide, et on vérifie que rien ne bouge au niveau du mylar, jusqu’à ce que le vide soit fait. On voit sur la photo ci-dessus que le mylar épouse parfaitement le bord d’attaque.
En hiver, lorsque l’atelier est froid, je pose une couverture chauffante électrique au dessus le sac, puis une couverture de survie pour garder la chaleur. Cela me permet d’avoir une température de polymérisation autour de 30 degrés, sans risque de déformation des matériaux.

Démoulage et façonnage de l’extrados

C’était la mauvaise surprise du démoulage… la peinture est restée dans le mylar. Cela est du à un changement dans la formulation du produit qui pourtant marchait très bien auparavant. La solution sera de tout poncer, pour faire une finition classique au pistolet… Tout ce que j’essaie d’éviter d’habitude 🙂

Si on regarde le coté positif, le mylar a parfaitement collé au bord d’attaque. La peau en carbone est aussi très rigide.

Après ébavurage et ponçage de la peau au bord d’attaque, le résultat est assez sympa.

Le BF est également arasé à ce stade.

Le poids de l’aile avant le longeron est de 336g.

Réalisation du Longeron

C’est sûrement l’étape la plus complexe dans la réalisation de l’aile.

En tout premier, il faut faire sauter le reste du polystyrène au fond de la saignée longeron, de manière à atteindre le carbone. Cela se fait avec le cutter et grattoir sous l’aspirateur, pour éviter de mettre du polystyrène partout.

Le longeron est un sandwich semelle carbone, rodacell (mousse très dure), semelle carbone, joint en planche de balsa. Les semelles carbone sont constituées de 5 rubans de longueur dégressive. Des mèches carbone ligaturent le longeron. Le joint en balsa sera poncé et mis à niveau après polymérisation de l’ensemble sous vide.

Une semelle fait 25mm de large et est constituée de bandes carbones (HP-Textile HP-U340C/025) en 340g/m2. Chaque bande fait 0.5mm d’épaisseur. Ici, 25mm est un peu large et 20mm aurait été préférable. La solution alternative est d’utiliser des mèches, mais c’est plus difficile à poser en pratique.

À l’emplanture, l’épaisseur d’une semelle est de 5 couches de ruban, soit 2.5mm. Les longueurs des rubans sont les suivantes : 1628mm, 1300mm, 1000mm, 700mm, et 400mm. De fait, la semelle est présente sur les trois premiers tronçons de l’aile.

À l’emplanture se trouve la boite à clef qui est constituée d’un fourreau en fibre de verre entouré de rodacell. En bout de clef d’aile, il y a une cale en CTP qui donne le bon dièdre pour le tube de clé d’aile. Le tout est noyé dans la résine+microballon+fibre broyée.

La longueur de la clef est de 140mm + 10mm de bouchon en balsa.

Un montage à blanc est réalisé pour valider l’ensemble avant mise sous vide.

Au niveau du téton de calage, on enlève le polystyrène, et on remplit l’espace d’un mélange micro-ballon, fibre hachée. Ceci donne une base solide pour le collage du téton.

De chaque coté de la saignée, on pose une bande de scotch, ce qui facilitera la mise à niveau du joint en balsa par ponçage.

Les ligatures sont pré-positionnées avant polymérisation

Puis on imprègne les ligatures, les rubans,

la boite de clef d’aile qui est noyée dans la résine avec mélange de micro-ballon et fibre broyée, et enfin le rodacell. Tout doit être jointif, sans aucun espace.

À noter le tube en fibre dépasse de la nervure d’emplanture. Il sera coupé après polymérisation du longeron. Mettre un scotch à ce niveau pour éviter les fuites de résine.

On imprègne ensuite la semelle d’intrados, puis le joint en planche de balsa par dessus.  Il ne faut pas oublier un dernier morceau de scotch sur le balsa.

Avant de mettre le tout dans le sac à vide pour polymérisation, on insère la clef d’aile dans le tube. Cela évitera que le tube se déforme sous l’effet du vide. La clef doit être bien cirée pour éviter qu’elle ne colle dans le tube, car de la résine peut passer par capillarité. Il faut aussi laisser 2mm entre la clef et le fond du tube. Cela permettra un démoulage en tapant d’un coup sec avec un maillet sur le bout de la clef. Enfin, le bout de la clef est entouré d’une mousse pour protéger le sac à vide.

Voila le résultat après ponçage du joint en balsa et mise à niveau de l’intrados.

Poids des constituants pour le longeron: rodacell 65g, tube clef 7g, ruban carbone 50g, résine 72g = 194g.

Poids aile mesuré: 549g.

Le poids réel du longeron est un peu plus élevé, du fait du balsa et du mastic de finition.

Poids réel du longeron 549g-336g =213g.

Pose de la peau d’intrados

La peau d’intrados ne pose pas de problème spécifique et reprend la technique décrite auparavant.

Voila le résultat après la sortie du sac.

Bilan de poids pour la peau d’intrados: 20g tissu fibre + 45g tissu carbone + 70g résine = 135g.
Grâce à l’utilisation du rouleau peau de lapin, j’ai mis nettement moins de résine (40g) que pour la peau d’extrados.

Peinture de finition

Étant donné que la peinture ne s’est pas démoulée du mylar, j’ai décapé l’aile jusqu’au tissu pour supprimer la peinture et virer les micro-bosses. Le coté positif est que le fini sera meilleur que d’habitude.

À ce stade, le poids de l’aile est de 690g.

Je passe ensuite un apprêt au rouleau (Tollens Prim gris 7000), avant finition au pistolet et compresseur.

Pour la peinture, je suis monté en gamme et j’ai choisi de la Tollens Orizon Satin YA. Pour le passage au pistolet, il faut la diluer à 25% pour réduire l’effet peau d’orange.

Après peinture, j’ai poncé finement avec un kit micro-mesh de chez polirmalin, puis polish. Le fini n’est pas glacé mais est très correct.

J’ai aussi utilisé la Tollens sur du mylar pour ma deuxième aile, et le démoulage est impeccable. Ouf, le problème était bien lié à peinture Leroy Merlin…

À titre de comparaison, voici trois versions de mon aile:
  •  à droite, l’aile juste sortie du mylar. Le glacé est superbe. Par contre, on voit les micro-ondulations dues aux différences de densité du polystyrène (30Kg/m3).
  • à gauche, ma vielle aile abimée réalisée avec la même technique. Le glacé se patine avec le temps et on voit moins les micro-ondulations.
  • au milieu, l’aile peinte au pistolet après ponçage des micro-ondulations et passage de couches d’apprêt, puis enfin polissage.

Un petit Mirage III en polystyrène et dépron

Je voulais faire un petit mirage III pour une turbine en 3S. Au départ, je voulais quelque chose de simple à faire, mais au fur et à mesure de la conception et de la réalisation, j’ai un peu complexifié la partie avant pour ressembler au réel. Celui qui ressemble le plus est un Mirage III-C. En fait, il y a eu deux versions, la première ayant crashé lors du 2ième vol par faute d’une catapulte pas assez tendue.

Le mirage III est prévu pour une turbine Changesun 50mm de 11 Pales avec un Moteur 4900Kv 3S, vendue par turbines-rc.com. La batterie est une 3S 2200ma graphène qui assure une autonomie supérieure à 5 minutes.

L’envergure du mirage est de 50cm, la longueur du fuselage est de 65cm. En début de pack, la consommation monte au dessus de 40A pour 470W de puissance. Il y a donc de la puissance à revendre.

La conception est faite en 3D sous fusion 360 à partir de photos et plan 3 vues. Voici le résultat:

Le mirage est conçu autour de la turbine et du pack d’accus qui sont les éléments les plus lourd. La turbine est placée assez en arrière, et le pack est juste devant le centre de gravité. Le centrage est autour de 10-12% de l’aile delta. La limite arrière du positionnement du pack est imposée par le “V” du fuselage quand les deux entrées d’air se rejoignent. La surface frontale des deux entrées d’air est légèrement supérieure à la surface d’entrée de la turbine (diamètre 50mm) pour une bonne alimentation en air.

Le contrôleur du moteur est placé dans une boite en dessous de l’aile qui surélève un peu pour l’atterrissage. Le récepteur est monté verticalement à l’extrémité du V, derrière la batterie.

Construction

La construction s’effectue sur la base de l’aile qui est découpée en deux parties dans du dépron de 6mm. Elle est renforcée par deux longerons pour la rigidité. Le longeron avant (version 2) est au centre de gravité et sert à renforcer l’aile au niveau de la prise en main lors du catapultage.

La découpe du fuselage est réalisée dans du polystyrène expansé. Il faut une table pas trop large et assez haute pour découper les pièces de l’avant du fuselage qui ont beaucoup de flèche.

On commence par la turbine qui est située au bord de fuite de l’aile.

La turbine et son support.

Les pièces du fuselage et de la veine d’air sont symétriques.

Découpe et collage du V de la veine d’air.

Découpe et pose des flancs du dessous du fuselage.

Collage de la turbine et pose de la tuyère de sortie. Il est important que le bord de fuite de la tuyère soit fin pour un bon rendement.

En ce qui concerne la partie avant du fuselage, je présente la version 2 du mirage. L’avant est la partie la plus complexe et il est nécessaire d’assembler plusieurs pièces pour reconstituer une verrière et le nez.

Le point de départ est la pose du dos.

Puis on rajoute le milieu. Cette pièce est très complexe et nécessite 4 étapes de découpe: le profil, la face, deux tronçonnages des cotés, évidemment de l’intérieur.

Ensuite on pose les entrées d’air. Sur la photo, on voit le mastic avant ponçage.

On complète progressivement avec les autres pièces.

Jusqu’à la mise en place du nez.

Les servos d’élevons (9g) sont à moitiés encastrés dans l’aile par fraisage. Ils sont positionnés juste à l’arrière du longeron principal et sont collés à la colle bi-composant.

Les palonniers sont en fibre de verre.

L’articulation des élevons est réalisée à la fibre de verre encollée avec de la colle universelle diluée dans de l’alcool à bruler. La fibre est ensuite mastiquée au polyfilla dilué dans de l’eau. Une fois que c’est sec, on peut réaliser l’entaille en V pour l’articulation.

Le crochet de catapultage est situé en avant du bord d’attaque. Il est fixé dans une plaque de contre-plaqué qui reprend les effort. La contrainte sur le positionnement du crochet est qu’il faut pouvoir retirer l’accu.

L’accu est fixé par une bande de velcro sur un faux plancher en dépron 6mm. Le pouvoir de fixation est très fort, et il n’en faut pas une grande longueur sinon on ne peut plus retirer l’accu.

Le dessous est réalisé en dépron 3mm. La trappe accu est fermée par un aimant, et une rondelle en métal.

La trappe est articulée par un morceau de scotch pour le moment. Je referai en fibre.

Finition

La finition est réalisée en enduisant le polystyrène avec du mastic ultra léger type Polyfilla, puis ponçage. Plusieurs couches sont nécessaires pour enlever la majorité des défauts.

Le modèle est peint ensuite avec de la peinture acrylique qui est passée au pinceau. Les cocardes sont imprimées à l’imprimante jet d’encre, découpées puis collées à la colle universelle.

Je me suis inspiré de la décoration d’un mirage IIIC de l’escadron 02/100 “Seine” en 1978.

Je n’ai pas trouvé le même bleu, pas simple avec le confinement. Le dessous est blanc pour le moment. Mais ce n’est pas assez visible en vol. Il faudrait des bandes jaunes ou rouges.

 

Électronique

Le moteur consomme 40A en pointe. J’ai donc surdimensionné le contrôleur en choisissant un 60A que j’avais en stock, car le poids n’est pas trop un problème à cet endroit. Par ailleurs, le contrôleur n’est pas accessible une fois le dessous collé… et il n’est pas trop ventilé également.

Le moteur est surpuissant. Voici un test en statique (avec la version 1):

Le récepteur est un Jeti Rex6 assist. Il est tout petit et le gyroscope intégré permet de stabiliser le modèle au lancement. Le problème majeur de ce genre de modèle est que la puissance de la turbine est telle qu’elle induit un effet de roulis lorsqu’on met les gaz. Le gyro permet de calmer la bestiole.

Poids

Le poids du modèle en ordre de vol est de 475g, dont:

  • contrôleur, 50g
  • récepteur, 11g
  • servos, 18g
  • turbine et moteur, 80g
  • batterie 2200ma graphène 3S, 190g.

Vol

Voici la vidéo du premier vol de la version 2.

Il faut tendre fortement la catapulte pour donner la vitesse initiale au modèle (environ 25 pas). Sinon il s’enfonce et c’est le crash assuré. C’est d’ailleurs ce qui est arrivé à la version 1.

Le vol est très rapide. J’ai mesuré une vitesse de 126Km/h avec un GPS.

À l’issue de ce premier vol, il restait plus de 30% dans les accus. J’ai donc une autonomie supérieure à 5 minutes en jouant sur les gaz.

Il reste à régler le gyro qui surcompense pour le moment et le débattement des ailerons qui est encore trop important.

 

Fichiers de découpe

Les fichiers de découpe pour GMFC PRO sont disponibles ici.

KungFu

Je cherchai depuis quelques temps un modèle facile à réaliser pour se défouler sur le terrain avec les copains…

La KungFu m’a tapée dans l’œil. Un grand merci a Thomas Buchwald et Laurent Berlivet:
http://jivaro-models.org/kungfu/page_kungfu.html

Comme je ne suis pas un fan de la découpe au cutter et que je préfère évidemment la découpe au fil chaud, je suis reparti du plan (merci Laurent) et j’en ai fait ma version sous fusion 360:

La différence majeure par rapport au design original est que l’aile a un vrai profil dérivé de l’Eppler 182 et épaissi au bord de fuite pour donner de la rigidité. J’ai aussi modifié l’avant en mettant des encoches pour simplifier la construction. Le dessous est également prévu pour du dépron 3mm à la place du 6mm.

L’aile est découpée dans du polystyrène expansé. Les fichiers de découpe sont disponibles pour GMFC EXPERT et PRO. J’ai mis un plat de carbone de 3mm comme longeron. Le longeron est orthogonal et doit être découpé de manière séparée. C’est donc plus facile à réaliser avec GMFC EXPERT.

J’ai également fait un couple moteur en DXF, si vous avez accès à une fraiseuse.

Les fichiers de découpe sont disponible via ce lien

La trappe à batterie est articulée par du scotch fibrée. Elle est maintenue fermée par un aimant et une rondelle en métal.

Les servos sont encastrés dans l’aile. Un peu de fraisage à la miniperceuse, et le tour est joué.

Pour coller le polystyrène et le dépron, j’utilise de la colle universelle Tesa.

Le moteur est un Dualsky Eco 2308C V2 (47g, 1500kv, 184W), l’hélice est une APC Thin Electric 7×5.

Tout équipée, l’aile pèse 217g. J’utilise une batterie 3S graphène 1000ma qui pèse 105g. Avec cette configuration, je fais des vols de 10 minutes.

La KungFu est à la fois rapide et stable. Que du plaisir. Merci à Thomas et Laurent.

Pour conclure voici une petite décoration à la peinture acrylique…

Table de découpe au fil chaud à base de composants Openbuilds

Ma vielle table manquait un peu de rectitude, et j’avais envie d’une machine plus précise. Dans mon cahier des charges, je voulais également une machine plus rapide et assez grande en X, de manière à pouvoir tronçonner rapidement les blocs de polystyrène.

Les composants Openbuilds permettent de construire rapidement des machines avec la garantie d’avoir d’une bonne précision, tout en ayant besoin que d’une clef allen et d’un tournevis. Les composants sont aussi disponibles en format numérique, ce qui permet de construire la machine en virtuel, tout en étant sûr de la cohérence de l’assemblage.

J’ai utilisé fusion360 qui est disponible gratuitement pour les hobbyistes et les académiques. La modélisation est disponible via ce lien.
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Pour ne pas me louper, j’ai utilisé comme base deux axes C-Beam de 100cm. J’ai acheté les composants chez Ratrig qui est situé au Portugal et a des frais de port réduits.

Outre les composants Openbuilds, j’ai conçu en impression 3D des supports pour les moteurs Y et les interrupteurs de fin de course. Les moteurs sont des NEMA 23 pour les axes X et des NEMA 17 pour les axes Y.

La table est fixée de manière permanente sur une porte recoupée à la bonne dimension, ce qui assure une bonne rigidité dans le temps.

Pour le moment, il me manque encore le plateau à placer sur le cadre en alu et je dois poser les fins de course.

Les vis Openbuild font 8mm de pas, ce qui donne une avance assez impressionnante. Je suis passé en mode 1/4 de part sur la carte de contrôle des moteurs. Avec mes moteurs bipolaires 200 pas/tour, cela donne un équivalent 800 pas/tour.

La vitesse de la table est très importante, 55mm/s en X et 50mm/s en Y. Au delà, pas de perte de pas, mais de grosses vibrations.

Voici deux vidéos des déplacements :

Liste des composants Openbuild chez RatRig

Description

Reference

Nombre
C-Beam Linear Actuator Bundle

HW1517GK-BUNDLE

2

V-Slot 2040 500mm

HW400BRC

2

V-Slot 2080 Natural – 600mm

HW8CCNRC

3

8mm Metric Acme Lead Screw – 500mm

HW1006SC

2

Cast 90 Degree Corner Bracket – Black Anodized

HW1267BC

16

OpenBuilds Tee Nuts (25 Pack)

HW1112NK

3

Anti-Backlash Nut Block for 8mm Metric Acme Lead Screw

HW1021GC

2

5mm * 8mm Flexible Coupling

HW1001GC

2

Solid V Wheel Kit

HW1212WK

8

V-Slot Gantry Plates (Option: Universal (20mm – 80mm))

HW2433PC

2

Aluminium Spacer – 6mm

HW1018NC

4

Eccentric Spacer – 6mm

HW1073NC

4

Aluminium Spacer – 9mm

HW1019NC

4

Hex Locking Nut – m5

HW1039NC

8

Aluminium Spacer – 3mm

HW1016NC

4

Low Profile Screws – 25 Pack Screw Length 8mm

HW1167SK

2

Low Profile Screws – 25 Pack Screw Length 25mm

HW1171SK

1

Low Profile Screws – 25 Pack Screw Length 30mm

HW1172SK

1

Low Profile Screws – 25 Pack Screw Length 12mm

HW1376SK

1

Low Profile Screws – 25 Pack Screw Length 45mm

HW1200SK

1

Voici la table finie avec le plateau de découpe:

Au final, la table est super simple à construire. La vitesse est très importante, ce qui va faciliter le tronçonnage des blocs.

Coffrage à l’airex suite

Suite à ma première expérience d’évidement un peu loupée, j’ai changé de stratégie pour la deuxième demi-aile. L’idée est d’évider l’aile, une fois les coffrages terminés. Il faut résoudre pour cela quelques problèmes:

  • passage du fil à travers l’aile,
  • guidage du fil pour la découpe,
  • arc d’une longueur un peu supérieure à celle de l’aile.

Pour le passage du fil, il faut prévoir un rond de dimension assez grande pour passer une tige entrainant le fil. Cela impose de réaliser un arc avec un fil démontable facilement. Pour le guidage du fil, j’utilise deux nervures ajourées pour l’emplanture et le saumon. Merci à Bruno pour la découpe à la fraiseuse.

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J’ai réalisé trois évidements pour éviter de fragiliser l’aile. J’ai également laissé environ 8mm de polystyrène sous la peau. Les trous font 1cm de diamètre.

Le coffrage a été réalisé comme pour la première demi-aile. L’airex est poncé en biseau au bord de fuite, jusqu’à atteindre la fibre sous la peinture. Lors du coffrage de la deuxième peau, j’ai rajouté une deuxième bande de fibre pour rigidifier le bord de fuite.
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Pour la clef d’aile, j’ai utilisé de la mousse très rigide et un tube carbone réalisé par Loic. Le bloc de mousse est découpé avec le dièdre intégré.
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L’évidement se passe sans problème. Il ne faut pas aller trop vite, et un peu scier dans les coins. Finir au milieu dans le trou, pour éviter de faire trop fondre le polystyrène. Grâce aux évidements, j’ai gagné 100g. Les deux demi-ailes font le même poids. L’aile est résistante, légère et il n’y a pas de déformation en surface…. C’est la bonne méthode !!!

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Bilan de poids
Nervures: 12g
Noyau et nervures: 322g
Après peau d’extrados, sans masticage au polyfilla: 514g
Après longeron: 678g
Après peau d’intrados: 867g
Après évidemment: 767g

Coffrage à l’Airex

Sur le remorqueur, tout gramme en plus est du poids qu’on ne remorquera pas…

Les ailes sont un des éléments les plus lourds du Gambitron. Les ailes actuelles pèsent 1.1Kg chacune. Le profil est épais et la surface assez grande, 50dm2. Pour alléger, l’idée est de travailler à la fois sur le poids du coffrage et celui du polystyrène.

Le coffrage des ailes actuelles est un sandwich fibre+balsa. Mais trouver du balsa léger est difficile, et ce n’est pas donné. D’où l’idée de tester l’Airex vendu par R&G. Cela tombe bien, on peut maintenant acheter directement via le Web sans être professionnel. L’Airex pèse 60g pour une feuille de 66dm2 et 1.2mm d’épaisseur, soit 90g/m2… c’est léger. Avec un sandwich fibre 50g+Airex+50g, sachant qu’on a autant de résine que de fibre, la peau pèse autour 290g/m2. En fait, c’est un peu plus lourd, car l’Airex boit aussi.

Pour diminuer le poids du polystyrène, la deuxième idée est de réaliser des évidements via des tubes. C’est un peu complexe à réaliser, il y a plein d’alignements à faire, surtout que l’aile comprend 4 panneaux, mais c’est possible…

Voici le résultat:
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Construction

Après découpe des noyaux et des évidements tubulaires, le poids du polystyrène est de 194g. Il faut redécouper des tubes pour remplir les évidements pour empêcher les déformations sous vide. Le poids des tubes est de 115g. C’est pas tout à fait ce qu’on à gagné avec les évidements, car en découpant, il se forme une croute qui pèse quelques grammes.

Après la première peau, j’arrive à un poids de 500g. Elle pèse donc 191g pour 50dm2, soit 382g/m2. C’est 50g de plus que prévu. Pour réaliser la peau, il faut d’abord imprégner de résine la première couche de fibre sur une bâche plastique, puis transférer la fibre sur le noyau. Ensuite, on pose l’Airex, et enfin la deuxième couche de fibre qui a été imprégnée sur le mylar peint au préalable. Je met donc plus de résine que d’habitude, et l’Airex en absorbe également. Après découpe de la première peau aux dimensions exactes, il faut poncer en biseau le bord de fuite pour diminuer l’épaisseur.

Le longeron est réalisé comme décrit dans le post: longeron carbone, mais avec des mèches carbone de manière dégressive en largeur. On part de 8 mèches sur 400mm depuis l’emplanture, puis on en enlève une tous les 100mm, jusqu’à la longueur de 1mm.

Mèches 8 7 6 5 4 3 2 1
Cote (mm) 400 500 600 700 800 900 1000 1100

Le longeron fait 23mm de large à l’emplanture et 10mm coté saumon. Une mèche fait 10mm de large, il y en a donc 2 cote à cote à l’emplanture et une au bout. Le tube de clef d’aile est intégré avec le bon dièdre. La clef fait 200mm avec 10mm de bouchon dans le tube. Le poids du longeron est de 165g.

La seconde peau est un peu plus lourde, 215g, car l’aile va reposer sur le fuselage, et il faut des renforts: une bande de carbonne et 2x100g pour la largeur du fuseau.

Comme l’Airex fait 1.2mm d’épaisseur, les deux peaux ne se rejoignent pas. Il faut donc faire un bord d’attaque en microballon dans lequel on met de la peinture.

Pour récapituler:

Noyau: 194g
Peau 1: 191g
Longeron avec tube clef d’aile: 165g
Peau 2: 215g
————
Total: 765g

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Bilan

Le point négatif est que faire des évidements avant la découpe ne marche pas. Même si les tubes sont parfaitement ajustés, il y a des différences de densité, et il se forme des défauts avec le vide. En plus, il est très difficile d’enlever les tubes après coffrage.

Le point positif est que le coffrage avec de l’Airex marche très bien. Le résultat est très beau. Même si cela masque les défauts du polystyrène, on voit quand même des ruptures. La finition est superbe, donc tout défaut se voit d’autant plus. Attention, avec un coffrage au 50g, l’aile se marque très facilement….

L’aile est très légère à ce stade. Il me reste à faire la découpe de l’aileron et l’articulation au silicone, les renforts de fixation sur l’aile, et enfin le montage du servo. J’estime le poids de l’aile finale à 900g, soit 200g de gagné par rapport à l’aile originale.

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Réalisation et montage des ailerons pour aile en fibre

Un des avantages des ailes fibres est la faible épaisseur de la peau. De ce fait, on peut réaliser une lèvre en microballon qui va s’enfoncer dans la partie fixe de l’aile. L’intéret est la quasi absence de jour lorsque l’aileron a des petits débattements. La méthode décrite ici a été développée initialement par Pierre Emery.

Pour vous donnez envie, voici ce qu’on obtient.

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La première étape est de couper l’aileron. Pour cela il faut utiliser un grand réglet fixé avec du scotch, sinon il ripe… cela m’arrive malheureusement… La coupure doit être verticale, de façon à ce que l’épaisseur soit minimale. L’aileron doit pouvoir s’incruster dans la partie fixe de l’aile.

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Une fois l’aileron détaché, il faut préparer le flanc de l’aileron avec un congé de microballon. Il faut aussi creuser la partie fixe de l’aile pour que l’aileron puisse s’effacer dedans. J’ai fait des simulations de mouvement sous solidworks pour déterminer le retrait. Une valeur de 8mm est suffisante. N’oubliez pas éalement d’enlever entre 1-1.5mm de peau à l’intrados, toujours pour que l’aileron puisse rentrer.

haut

Pour réaliser la lèvre, on va créer un moule pour la lèvre dans lequel on positionnera l’aileron. Ce moule va être obtenu par la dépouille de la découpe d’un aileron via GMFC. Pour cela, on retravaille le profil d’origine à partir d’une exportation sous GMFC vers un fichier dxf, puis on dessine une lèvre et un bord d’attaque fictif.

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Il faut faire cela pour le coté emplanture et coté aileron. Ensuite vous créez un projet GMFC à partir des deux fichiers dxf. N’oubliez pas de calculer la flèche pour recréer le même alignement au bord de fuite. Ne pas mettre de prolongement au bord de fuite, de façon à ce que le bord de la dépouille soit aligné avec celui de l’aileron. Vous découpez et ne conservez que la dépouille.

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Mettre du scotch de qualité sur la dépouille pour la transformer en moule. Il faut trouver une marque qui adhère bien au polystyrène. J’ai eu des bons résultats avec du 3M. Mettre également du scotch sur l’intrados de l’aileron pour que du microballon ne coule pas dessus. Il faut aligner le bord du scotch avec celui de l’aileron. Mettre en place l’aileron dans la dépouille et immobiliser.

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Maintenant, il suffit de déposer le microballon à l’aide d’une petite seringue.

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Mettez sous presse ou sous vide le temps de la polymérisation. Après enlèvement des scotchs, vous avez maintenant un bel aileron. Adaptez la lèvre à la poncette pour les finitions de détail.

Je fais ensuite une fixation et articulation au silicone. L’aileron est monté à blanc avec du scotch, ce qui vous permet de vérifier le montage. Il doit y avoir quelques dixième de millimètre de jeu entre la partie fixe et l’aileron. Ouvrez l’aileron largement et mettez à la seringue un filet de silicone. Avec un petit batonet de glace retaillé, vous lissez le silicone. Ensuite refermez l’aileron neutre et laissez sécher. Un truc important pour la finition est de lisser le scotch avec l’ongle pour repousser le silicone qui est venu coté extrados. Après une nuit, vous pouvez enlever le scotch.

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Voici les deux outils indispensables à cette réalisation.

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Finalement, j’ai réalisé une commande encastrée. Au niveau de l’aileron, il faut fixer un embout permettant le montage d’une chape. Coté servo, il faut monter une chape à boule au plus court du pignon.

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Sur mes ailes d’ASW15, j’ai appliqué cette technique aux ailerons, mais aussi aux volets. Pour ces derniers, l’articulation est réalisée à l’intrados.

Longeron en carbone

Voici comment réaliser un longeron carbone pour aile fibre avec GMFC EXPERT pour une aile d’ASW15 de 4m. Je ne vais pas innover beaucoup ici, cette technique est connue et pratiquée par beaucoup de modélistes. Je reprend les tuyaux que m’ont donné les copains.

Tout d’abord, il faut réaliser préparer l’aile comme indiqué dans le tutoriel Découpe d’une aile pour finition plastique. La peau d’extrados est ensuite coffrée, en ayant posé au préalable la nervure d’emplanture. Le remplissage du longeron est ensuite enlevé et le polystyrène restant est gratté jusqu’à atteindre la peau.

On a quelque chose qui ressemble à cela, mis à par la bande de carbone posée pour montage à blanc.

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Le longeron est réalisé en polystyrène extrudé avec une semelle de carbone de chaque coté, intrados et extrados. La semelle est dégressive en épaisseur par tiers. On a 3 épaisseurs de ruban carbone à l’emplanture, 2 au milieu et 1 en bout d’aile. Pour éviter tout délaminage, il faut mette à intervalle régulier des ligatures en fil de carbone autour du longeron. Pour compenser les dixièmes manquant, on utilisera au final une planche de balsa qui sera poncée à niveau.

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La première opération à réaliser est de protéger les bord du longeron avec du scotch d’emballage. Celui ci ne sera enlevé qu’une fois le longeron terminé.

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Il faut ensuite réaliser le longeron en extrudé au moyen de la fonction “Découpe/Découpe longeron” de GMFC. Vous devez calculer l’épaisseur du longeron d’extrudé en enlevant celle des deux semelles de carbone. Il est préférable d’être plus fin de quelques dixièmes de millimètre, la planche de balsa compensera le manque. Réaliser un montage à blanc pour s’assurer que les dimensions sont correctes.

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La clef d’aile est également incorporée au longeron. Un tube en fibre est préalablement réalisé. Il s’encastre d’un coté dans la nervure d’emplanture.

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De l’autre coté, il faut réaliser un petit couple en contre-plaqué. Le dièdre est intégré dans les dimensions du couple. Un fourreau en extrudé est découpé en utilisant la fonction “Découpe Longeron” de GMFC en 2 passes. Il faut d’abord découper le morceau de longeron en extrudé, puis réaliser le fourreau à l’intérieur de celui-ci. N’oubliez pas de calculer le dièdre.

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La fente est ensuite rebouchée au Polyfilla. Il faut ensuite préparer la planche de balsa.

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Pour la pose, on commence par mettre les ligatures, puis la première semelle en carbone, le longeron en extrudé, puis enfin la deuxième semelle. La planche de balsa vient par dessus. Elle doit être en sur-épaisseur. Mettre sous presse dans la dépouille de l’aile, ou sous-vide.

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Une fois que la résine à polymérisé, il faut poncer le balsa pour le mettre à niveau. Il est important de ne pas avoir enlevé le scotch, car cela va éviter d’abimer le polystyrène. Si il reste quelques fentes, il suffit de les mastiquer au Polyfilla.

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Voila, maintenant on peut passer au coffrage de l’intrados…

How to synchronize two different profiles using GMFC Expert

GMFC Expert allows to chose the number of cutting points within a DXF object such as an arc or a spline. This is useful for synchronizing two different profile. Here is an example for a turtle deck like project. We will use two dxf files turtle_root and turtle_tip. Save them into a local directory before starting this tutorial.

Let’s start … Run GMFC Expert which creates a new project at startup. Double-click on the background that is a short-cut to the panel dialog and set the “Different Root/Tip” box. Exit the panel dialog.



Then, click on the “File/ Dxf-Hpgl Import” menu. A file explorer window appears. Navigate to the directory in which you saved the dxf files and chose “turtle_root.dxf”. The profile is now displayed with a circle at the end of each dxf object. Right-click on the background, then chose “Exit and save/Save to root”.



Import now the “turtle_tip.dxf” in the same way as for the root. Just chose “Exit and save/Save to the tip”.

Go to the alignment mode. There is a shortcut in the tool bar, click in the red circle inside the black box under the cursor as shown in the picture below.


Now both profiles are displayed on top of each other. First, it is convenient to set point numbering to 1 so as to show the number of points in each dxf object.



Note that you may chose to not display one of the profiles. This is sometimes useful when the profiles are intertwined. Right-click on the background, then unselect the undesired profile.


Let’s just display the root for now since we need to change the entry point, i.e., the point 0. Move the cursor to point 1148 which is on the bottom-right of the profile. When the cursor is on a point, it switches to a red cross.



Click-right and select “Define 0 point here”. That’s it…

Now let’s do the synchronization job. Remember that the goal is to decide where the wire should be on each side of shape at a given time. So, we need to assign a number of points to each dxf object and we will do this for each profile. In this example, both profiles are similar ; they contain the same number of dxf objects and they only differ in size. The task is easy ; every dxf object on each side will be given the same number of points.

The first dxf object is a straight line, it contains 2 points. No need to change that. The second object is an arc. To change the number of points, move the cursor to the object start circle and double-left click. A window with the current number of points in the object appears.



The current values is 348. Let’s change this to 100. Now repeat the process for each dxf object. Adjust the number of points to the desired cutting precision. Here is the result for the root using 30 points for the smaller dxf objects.



Now switch to the tip side and repeat the point setting process. Exit the synchronization menu and you are done !!!

Final tip: If the two profiles do not contain the same number of dxf objects, you have to decide of where are the synchronization points. Therefore, an object on one side may correspond to several objects on the other side. Adjust the number of points accordingly.

Cutting a wing panel with GMFC Expert for fiberglass bagging

This tutorial was developed in collaboration with Pierre Emery.

The main goal of this project is to obtain a perfect finish for the upper surface after bagging. This means that the openings, e.g., the spar box and the wire opening, must be cut from the lower surface. Since the spars are perpendicular to the tip, they have to be cut in a separated pass. This also means that the profile has to be inverted so that the lower surface is now on top (and becomes the upper surface).

Here is the GMFC Expert project:



Both sides, root and tip, are vertically aligned using the lower surface (in fact the upper surface) as reference. Additionally, X cut at the leading edge should be used so that the upper bed can be removed after cutting the upper surface.

The hole for the servo wires is made using a perpendicular upper round spar, that is vertically positioned at the middle of the profile.



The spar box is made using a perpendicular upper spar. The spar depth is adjusted so that there remains a layer of foam of few millimeters. This foam layer will be removed after bagging the profile upper surface with fiberglass. This makes possible to realize a carbon sole against the glass skin and later to place the spar box while ensuring no deformation of the skin.



Let’s start cutting the project:
Since the foam bloc will be touched between the cutting phases, it’s likely that it will move. To ensure a correct positioning at all times, I place two rulers made from foam on the table using double side tape. The foam bloc will be placed against the rulers.



Note the vertical lines traced with a pen on the foam side. This will helps later positioning of the wing panel in the beds.



The initial step is to come up with a rectangular block that is about 10mm longer than the final block. It will be shaped to the final dimensions during the last phase. For now, the block sits against the ruler 20mm away from the 0 position of the wire.

Now run the “cut panel” with the option “Upper surface only”. Note that X offset is set to 25mm, while the block sits at 20mm. This trick allows the usage of a rectangular block which simplifies positioning while the final block is shaped with taper.


Few pictures taken while cutting the upper surface:



After cutting the upper surface, the wire stops outside the foam block. Now the upper bed should be removed. If the block moves, just put it back against the rulers.

Now run the “cut panel” again and select the option “Spar & Lower surface”.



Note that GMFC Expert pauses after cutting the spars. You have to press on the button “Start again”.



Now we have to shape the block to the final dimensions using the “cut panel” dialog again and the “Trimming only” option. I have defined a negative margin at the leading edge that is within 0.5mm the panel size, so the mylar will be adjusted against the LE during bagging.



The negative margin implies that that the wing panel must be removed during shaping. Thanks to the X cut at LE, both beds sit against each other.



Note that the upper bed will fall down after the LE part is cut. Therefore, you must halt cutting while the wire sits down on the table and remove the top bed before the up phase.

Here is the result after shaping:



When making a wing from several panels, it is necessary that the final foam blocks have the exact same heights. This can be done by making a final horizontal cut with the wing within the beds. This can be done either with the “foam cut dialog” or using the “Block heightening” option together with “Trimming only”.

Finally, for vaccum bagging the upper surface, the main spar hole should be filed. The remaining of the cut spar can’t be used since it is too small due to kerf. Another one should be cut with correct dimensions…. stay tuned, there will be a next lesson…