Renforts carbone: entre mythe et réalité, ce qu'il faut ne pas faire

[benoit suaudeau]

Donc si je comprend bien, le renfort placé sous la touche travaille en compression, ce qui valide la position horizontale (plus de matière là ou la compression est la plus forte).

[mexuku]

Donc si je comprend bien, le renfort placé sous la touche travaille en compression, ce qui valide la position horizontale (plus de matière là ou la compression est la plus forte).

Voila l'image de la répartition des contraintes dans une poutre (ou un manche de guitare) de matériau homogène (donc un manche tout bois).

fibre neutre.png

Les contraintes (les flèches bleues) et les déformations sont maximales à la surface. Le principe du sandwich (et du renfort carbone) est de mettre un matériau beaucoup plus rigide à cet endroit pour diminuer la déformation.

[benoit suaudeau]

Personnellement je met un truss road sans renforts sur toutes mes guitares, classiques comprises, mais c'est toujours bon à savoir.

[stephane isiar]

c'est forcement intéressant cette simulation, il me semble essentiel d'ajouter la touche dans la simu avant de tirer des conclusions.

une autre chose qui me choque c'est qu'en lutherie on choisi du bois dont les fibres sont orientées dans le sens de l'effort , ce que je peut rconstater sur un morceau de table sur quartier c'est qu il a un sens avec une rigidité remarquable et un autre ou c'est un véritable chewing gum , suivant l'orientation des fibres .
dés lors il me semble que l'on peut difficilement simuler les effort sur un manche en appliquant un seul coefficient de résistance comme si le bois était une matière homogène comparable au plastique .

il en faut deux , un pour l'effort dans le sens des fibres et un pour le sens perpendiculaire aux fibres , et pareil pour la touche
(bon en meme temps si on simule l'effort dans un seul sens ,,, pas sur que ce soit si différent )

sinon il y a aussi des renfort carbones qui sont installés au dos du manche chez vigier par exemple , répondant ainsi au principe de l'éloignement de la fibre neutre

[Dagda]

C'est ce que j'allais dire, la touche est bien horizontale, elle est où dans la simulation ?

[mexuku]

C'est ce que j'allais dire, la touche est bien horizontale, elle est où dans la simulation ?

J'ai prévu de parler de l'influence de la touche plus tard. Avant, il faut répondre à la question de la première réponse qui seulement une fois répondue permettra de parler de la touche.

Je la remet en clair ici:
Question suivante:
Les barreaux de fibre de carbone extrudés ("pultruded carbone fiber") sont il plus rigides que l'acier?

[Enrico]

J'ai prévu de parler de l'influence de la touche plus tard.

Et si tu étudies la vitesse d'un vélo, tu commences par retirer la roue de derrière ?

[mexuku]

Et si tu étudies la vitesse d'un vélo, tu commences par retirer la roue de derrière ?

Oui, c'est exactement comme cela qu'il faut procéder. Voir ici par exemple.
L'ajout de matière ne diminue jamais la rigidité.
Il vaut mieux parler de la rigidité effective du carbone avant de parler de touche sinon, ce sera incompréhensible...

[caribou]

Ce qu'il y a c'est que la touche est beaucoup plus rigide que la même épaisseur de bois du manche, enfin en général (sauf pour les touches érables ou les cas particuliers de manche wengué ou palissandre mais restons sur le tout venant), et elle a une épaisseur parfois conséquente. Aussi l'oublier dans un premier temps ne parait pas très pertinent, ne serait-ce que parce que ça va justement rapprocher le renfort carbone du "plan des fibres neutres".
Et d'ailleurs, le carbone est excellent pour supporter l'extension mais plutôt pas terrible pour la compression.

Enfin je m'en fous, j'en mets jamais de renforts carbone, comme le gros de la troupe des luthiers d'ailleurs
En revanche j'avais fait des essais de "peau" carbone, avec de l'unidirectionnel et du sergé, en doublure sur l’extérieur du manche, coté dos pour reprendre une terminologie d'archerie. Ce qui le mettait uniquement coté extension. Et c'était super efficace, sur une basse j'avais descendu au max l'épaisseur du manche en cedro (déjà pas ultra rigide au départ), doublé et remonté les cordes, avec le truss complètement desserré, ça restait bien comme il fallait (c'est à dire avec un très léger creux) et sans bouger dans le temps.

SI je peux me permettre, je pense que les renforts sont installé de facon verticale c'est aussi pour un soucis de "place" dans le manche non? Parce que truss rod + 1 ou 2 renforts dans le manche ca commence à faire du monde et faut penser au futur galbe.

Assurément, vu qu'on a déjà les 9mm de profondeur du truss, voire 10 suivant les modèles, si on y rajoute par dessus 2 ou 3mm de carbone ça commence à plus laisser beaucoup de bois entre le fond de la rainure du truss et le dos du manche, sauf à faire une touche fine (ce qui n'est jamais une très bonne idée à mon avis). Ou alors faire comme l'exemple au dessus, Vigier, avec le renfort en "skunk stripe", ce qui est assez malin.

[mexuku]

Il est facile de placer deux barres de 8x3 à l'horizontal dans un manche.

profile-manche.png

C'est même plus facile que vertical . Personnellement j'ai pas de fraise de 3 mais j'ai du 8mm.

En revanche j'avais fait des essais de "peau" carbone, avec de l'unidirectionnel et du sergé, en doublure sur l’extérieur du manche, coté dos pour reprendre une terminologie d'archerie. Ce qui le mettait uniquement coté extension. Et c'était super efficace, sur une basse j'avais descendu au max l'épaisseur du manche en cedro (déjà pas ultra rigide au départ), doublé et remonté les cordes, avec le truss complètement desserré, ça restait bien comme il fallait (c'est à dire avec un très léger creux) et sans bouger dans le temps.

Effectivement, l'idéal est de mettre le carbone à l'extérieur ou mieux faire un manche tout carbone.

Et d'ailleurs, le carbone est excellent pour supporter l'extension mais plutôt pas terrible pour la compression.

C'est rare que les fabricants donnent le module de compression.
Sur ce lien, le module de traction est de 160GPa et celui de compression de 120GPa. Ça reste raisonnable mais c'est effectivement mieux de mettre au dos (mais pas facile en pratique).

[stephane isiar]

on a donc déjà deux systèmes qui semblent "idéaux" dans la mesure ou ils tirent partie du principe de l’éloignement de la fibre neutre et qu ils apparaissent équilibrés avec du renfort de part et d'autre du manche

la peau carbone Caribou je suppose qu on enroule autour du manche et qu on referme en collant la touche par dessus?



le 90/10 de vigier


et deux systèmes relativement équivalent si ce n'est le positionnement horizontal/vertical des renforts carbones

renfort a plat , et renfort verticaux dans les deux cas les renfort agissent en doublon avec la touche et il n'y a rien coté dos ,
dans le cas des renforts a plat , une meilleure utilisation du renfort carbone situé plus a l’extérieur mais un doublon encore plus prononcé du rôle de la touche


dans le cas des renforts verticaux, a mon avis un peu meilleur au vrillage , et donc un peu moins bon a la rigidité dans l'axe rien coté dos non plus

[Dagda]

Pas de truss chez Vigier.

[stephane isiar]

hop la , merci c'est corrigé

et il y a cette discussion sur le sujet dans le forum qui est bien fournie
http://www.lutherie-amateur.com/Forum/v ... .php?t=664

[caribou]

la peau carbone Caribou je suppose qu on enroule autour du manche et qu on referme en collant la touche par dessus?

Non, c'était juste sur le dos, avec la touche déjà en place. C'était seulement des essais pour voir si ça fonctionnait, je n'ai même pas mis de gel-coat. Je ne suis pas allé plus loin parce que je n'aime pas du tout bosser avec ce genre de matériau (et surtout avec l'epoxy) et qu'après tout, on n'en n'a pas besoin...

[36seb]

dans le cas des renforts verticaux, a mon avis un peu meilleur au vrillage , et donc un peu moins bon a la rigidité dans l'axe rien coté dos non plus

Comme ça j'aurai peur que ça créée une certaine déformation en applatissant le manche.

Un peu comme ça.


















Capture by 36 seb, sur Flickr





:sors: ok ok

[6ri.l]

Enfin je m'en fous, j'en mets jamais de renforts carbone, comme le gros de la troupe des luthiers d'ailleurs .

pareil, sauf demande spéciale.
j'ai fait des manches (de basse principalement), avec un renfort et deux trussrods, l'inverse, multiplis, pas multiplis, sans renforts... ben franchement, je ne vois pas grande différence, Tous se règlent et sont stables, même ceux en tilleul sans renforts.

Autant sur un manche large et fin voire très fin deux trussrods ont leur importance si on cherche un réglage ultra bas (ça permet de creuser plus coté grave par exemple), autant les renforts...

[mexuku]

Suite de Torsion du manche
Puisque personne ne veut débattre sur la rigidité effective du carbone avant d'avoir parlé de touche, je vous livre mes résultats.
La rigidité du carbone est très variable selon le fournisseur.

Voila ce que j'ai pu trouver comme module d'Young à la flexion sur le net. Ce sont les données en flexion mais ce serait plus intéressant d'avoir traction ou compression selon l'utilisation que l'on en fait. Je n'ai relevé que le "putruded carbone fiber", c'est a dire la fibre de carbone extrudée unidirectionnelle. Je n'ai pas regardé les plaques à base de tissus ni les kits à base de tissus+résine. Attention, il ne faut pas confondre le module des fibre seules avec celui du produit fini. Le module des fibres seules est souvent mis en avant (exemple DDP: E=430 GPa) mais ne nous sert à rien!

Liste des fournisseurs potentiels:
Pour mémoire pour l'acier E=210GPa
http://easycomposites.co.uk
20 à 30GPa
https://www.carbonwebshop.com (ne font que du rond, pas de rectangle)
110 GPa
https://www.dpp-pultrusion.com revendeur: https://www.r-g.de
standard: 140 GPa
high modulus: 240 GPa
https://compositesplaza.com (pas de high modulus en vente!)
Standard: 140GPa
High modulus: 240 GPa

Fournisseurs populaires sur le forum pour lesquels je n'ai pas trouvé de données:
http://www.carbonetube.net
https://www.stewmac.com
https://dragonplate.com
http://www.sever.si
http://www.vda-partsandwoods.fr
https://www.emma-music.com

Si vous avez d'autres fournisseurs qui communiquent les données techniques, merci de m'indiquer, je compléterais la liste.
Autre approche: si vous avez du carbone en stock, il vous faut une règle et une bouteille d'eau pour déterminer le module Young: fixer la barre sur la table, poser la bouteille sur la barre et mesurer de combien la barre à fléchi. Envoyez-moi la longueur, largeur et hauteur de la barre et le volume d'eau (ou la masse).

Bilan:
Les caractéristiques sont très variables selon le fournisseur. Un mauvais carbone égale un bon bois et un bon carbone égale un acier.
N'utilisez que des carbones dont le module est supérieur à 140GPa, sinon ça ne sert à rien. Idéalement, il faudrait du haut module (ou mieux ultra haut module) mais le seul fournisseur de la liste qui en a est DPP en section 3x0.6
Les fournisseurs retenus sont donc (en attendant mieux):
composite plaza
dpp

Pourquoi ne pas utiliser de l'acier alors?
Il y a la masse, importante pour les cerf-volants mais moins pour nous: un jonc 4x8 de 1m fait 42g en carbone et 250g en acier.
C'est le coefficient de dilatation qui est intéressant:
12 ppm/°C pour l'acier
23 ppm/°C pour l'aluminium
-0.5 ppm/C pour le carbone
Pour le bois, c'est humidité qui pose problème plus que la température, mais les séchage/prise d'humidité du bois sont lents.

Ceux qui ont utilisé de manche aluminium se sont rendu compte que les variations de température sont problématiques.
Les renforts acier ne sont pas collés à ma connaissance (voir ici) pour limiter les problèmes de dilatation différentielle à mon avis. Du coup, ça limite l’intérêt. J'essayerais de faire une simulation thermique.
La suite: Effets de la température

[caribou]

Enfin je m'en fous, j'en mets jamais de renforts carbone, comme le gros de la troupe des luthiers d'ailleurs .

pareil, sauf demande spéciale.
j'ai fait des manches (de basse principalement), avec un renfort et deux trussrods, l'inverse, multiplis, pas multiplis, sans renforts... ben franchement, je ne vois pas grande différence, Tous se règlent et sont stables, même ceux en tilleul sans renforts.

Autant sur un manche large et fin voire très fin deux trussrods ont leur importance si on cherche un réglage ultra bas (ça permet de creuser plus coté grave par exemple), autant les renforts...

Par contre je mets régulièrement des renforts en bois bien raide (ipé par exemple, ou certains palissandres), mais à l’intérieur, pas en multipli qui se voit (parce que je trouve ça moche).

[benoit suaudeau]

Pour alimenter et des-centrer le débat, quid de l'introduction d'un manche super rigide dans un ensemble vibrant qui l'est moins (corps/caisse)?

[docteur.bondage]

Les parker originelles étaient comme ça, un bois très quelconque et léger, la touche en composite qui faisait office de renfort (et il y en avait peut être un autre en dessous), pas de truss et une peau en composite tout autour de la guitare.