Le 3DL au microscope


Bill Pearson est le directeur technique de l'usine 3DL de Minden, Nevada. Voilier de formation avec un fort penchant pour la technique, Bill fait aussi le lien entre les 6 ingénieurs en poste à Minden et les équipes de production et de vente de North Sails.  C'est souvent par son intermédiaire que les nouveautés arrivent...
Electron microscope image of 3DL laminate demonstrates how vacuum bagging at one atmosphere of pressure (approx. 1,800 lbs. per square foot) conforms Mylar laminate films closely around yarns to minimize harmful voids in the laminate.© North Sails “J'ai étudié récemment au microscope électronique un certain nombre d'échantillons de voiles 3DL afin de pouvoir les comparer aux produits "ressemblants" qui existent maintenant sur le marché.
Il y a de grosses différences dans la qualité des laminés notamment par que les voiles qui sont laminées à plat puis assemblées ne sous pas mise sous vide ou pas suffisamment. L'étude au microscope montre bien que sur une voile 3DL les fibres adhèrent parfaitement aux différents types de films (voir ci-dessus) alors qu'il y a de nombreux  soucis sur les voiles concurrentes : des endroits où il manque de la colle, d'autre où l'air passe alors qu'il devrait y avoir des fibres etc...
Ce sont inévitablement des points de faiblesse qui ne mettront pas longtemps à céder ou se déformer en navigation."

Closeup of 3DL laminate shows laminate films tightly conforming to structural yarn with a minimum of voids.© North Sails “Autre aspect mis en évidence grâce au microscope, les différences de mise en œuvre avec d'un côté le 3DL qui utilise la mise sous vide  (124 bars) et de l'autre les autres procédés où les fibres sont pressés entre des films par des rouleaux, sans aucun vide. Le vide + les adhésifs et les films qui réagissent à la chaleur font que les fibres sont véritablement "encapsulées" individuellement. Nous appelons cela "consolider le laminé" car le vide appliqué à toutes les couches permet vraiment de former un ensemble fibres + films très cohérent.
Cette ensemble est impossible à obtenir uniquement avec de la pression externe car quelle que soit la pression appliquée il y aura toujours des endroits où le film ne sera pas parfaitement collé aux fibres."

© North Sails “Les laminés traditionnels utilisés dans les voiles panneaux sont bien fabriqués par des systèmes à rouleaux donc pourquoi cela ne fonctionnerait-il pas pour les voiles qui ressemblent au 3DL ? A cause de la symétrie.
Dans un tissu à voile laminé, les fibres sont symétriques, orientées dans la même direction et avec la même densité sur la largeur du rouleau. On modifie donc la densité de fibres en associant dans la voile des tissus de différents grammages.

L'idée avec les voiles "membranes" modernes est d'utiliser au mieux la fibre, c'est à dire d'adapter la densité aux différents points de la voile : peu de fibre là où les efforts sont faibles et un maximum là où les tensions sont importantes.
Tout en essayant bien sûr de faire une voile légère.
De plus l'épaisseur de la voile varie beaucoup souvent faible sur le guindant et plus forte sur la chute, en drisse, amure et écoute et aux ris. Rajoutons à cela que les fibres sont orientées dans une multitude de directions pour reprendre les efforts et et donc se chevauchent en de multiples points et on comprend aisément qu'il est quasiment impossible pour un rouleau même très mobile d'appliquer une tension uniforme sur toutes les fibres.
C'est pour appliquer une pression uniforme en tout point de la voile que nous avons choisi le vide pour nos voiles 3DL."

Dernier point j'ai aussi découvert que nos concurrents imprégnaient leurs fibres avec de la résine. Notre expérience montre qu'enduire les fibres est bien meilleur car l'imprégnation qui est la technique utilisée dans la fabrication des bateaux créé un ensemble rigide.
C'est parfait pour construire une coque de bateau ou une aile d'avion mais quand nous fabriquons une voile nous recherchons aussi une certaine forme de flexibilité de la membrane. L'enduction permet aux fibres extérieures d'adhérer au film mais laisse quelque liberté aux fils "intérieurs" pour bouger et s'aligner sous charge et quand la voile bouge.