CNC de decoupe au Fil Chaud.

Construction en polystyrène expansé par découpe manuelle au fil chaud.

L'utilisation de polystyrène expansé (ou extrudé), dans la construction des ailes coffrées, s'est peu à peu répandue après une longue période de construction traditionnelle (dite "tout bois"). Pour se faire, le polystyrène est découpé à la forme souhaitée grâce à une "scie thermique", composée en fait d'un fil métallique parcouru par un courant qui le fait ainsi chauffer, ce fil chaud faisant fondre le polystyrène à son contact. Cette scie agit en quelque sorte comme un fil à couper le beurre : en avançant au sein du bloc de polystyrène, elle le "découpe". Pour guider ce fil, on fabrique des gabarits, en aluminium, ou encore en Formica, à la forme du profil de l'aile. On fait alors glisser le fil sur ces gabarits pour découper la forme de l'aile. Deux gabarits sont fixés au bloc de mousse de part et d'autre. Ces gabarits sont chacun de deux sortes : l'une prévue pour découper l'extrados (le dessus) de l'aile, et l'autre prévue pour découper l'intrados (le dessous) de l'aile. Ainsi, on découpe tout d'abord la forme de l'extrados à l'aide du premier type de gabarit, puis on remplace ces gabarits par ceux de l'autre type, et on découpe alors l'intrados. En général, deux personnes sont nécessaires pour découper une aile, chacune tenant une extrémité de la scie et guidant le fil le long d'un gabarit. On inscrit des graduations le long de ces gabarits, afin de permettre aux deux personnes de se synchroniser au fur et à mesure de l'avancement, l'une des deux personnes annonçant à voix haute à quelle graduation elle se trouve. On peut ainsi découper des ailes qui n'ont pas la même corde (longueur du profil) à l'emplanture et au saumon, chacun avançant alors à des vitesses différentes. Je peux vous garantir que c'est parfois folklorique, stressant, et qu'on peut se taper de bons fous-rires, notamment quand on s'aperçoit qu'on a mixé un gabarit d'intrados et un gabarit d'extrados, ou encore lorsqu'on a on mis un gabarit en opposition de l'autre (bord d'attaque de l'un du même côté que le bord de fuite de l'autre !). Bref, il arrive parfois qu'on foire complètement une découpe, sans compter que le fil peut "décoller" du gabarit si on n'appuie pas suffisament, ou encore qu'il accroche et avance par saccade si l'on appuie trop, ou si la surface du gabarit n'est pas bien lisse. Une astuce pour aider le fil à bien glisser est de passer la mine d'un crayon gris sur la tranche du gabarit (la surface sur laquelle avance le fil en glissant).

Découpe par machine semi-automatique.

Pour améliorer la découpe, on a réussi à construire une machine de découpe "semi-automatique", permettant de supprimer l'intervention humaine durant la découpe, et limitant ainsi les défauts dûs à une mauvaise synchronisation ou pression du fil sur les gabarits. Cette machine est constituée de poulies, renvoies, et ficelles, ainsi que d'une barre articulée en un point fixe. A l'autre extrémité de cette barre, est attaché une masse qui la tire vers le bas. Le long de cette barre, en deux points bien précis, déterminés par calcul, sont fixés les ficelles qui, par l'intermédiaire des différentes poulies de renvoi, vont tirer le fil de découpe, au niveau de chaque gabarit, permettant ainsi sont avancement le long de ces gabarits. Le principe est simple : plus le point de fixation d'une ficelle sur la barre articulée est proche de cette articulation, moins la distance sur laquelle cette ficelle fera avancer le fil sera importante. Inversement, plus le point de fixation de cette ficelle sur la barre articulée est éloigné de l'articulation, plus le déplacement engendré au niveau du fil de découpe sera important. On peut ainsi régler la distance à parcourir par le fil au niveau de chaque gabarit, et permettre ainsi des déplacements de valeur différente, et donc des cordes de valeur différente entre l'emplanture et le saumon.

Seul défaut de ce système malgré tout assez efficace : il nécessite encore la fastidieuse, longue, et pénible opération de fabrication des gabarits !

Découpe par machine à commande numérique (CNC).

Par la suite, et grâce au formidable outil qu'est Internet, quelques modélistes se sont regroupés, pourtant vivant aux quatre coins de la France, et ont mis en commun leurs compétences individuelles très spécialisées pour se lancer dans un projet un peu fou : la réalisation d'une machine de découpe au fil chaud pilotée par ordinateur ! Ce groupe a un site Internet dédié : CNC@NET (voir la page "liens"). Certains se sont consacrés à la conception de la partie mécanique, d'autres à la partie électronique permettant de piloter les moteurs actionnant cette mécanique, et enfin, le dernier groupe a conçu un logiciel permettant de modéliser la forme à découper, ainsi que le déplacement du fil nécessaire pour découper cette même forme, et permettant de convertir tout ceci en un signal envoyé à l'interface électronique de pilotage des moteurs. Tant qu'à faire, cette joyeuse bande a poussé le développement encore plus loin en proposant une gestion de la chauffe également pilotée par ordinateur, afin de s'adapter à la vitesse de déplacement du fil.

La grande différence avec la découpe manuelle ou semi-automatique est que le fil ne découpe plus le polystyrène par contact au fur et à mesure de son avancement, mais par rayonnement, c'est à dire qu'il chauffe nettement plus, ce qui a pour conséquence que le polystyrène fond à distance, sans même toucher le fil. Ainsi, cela permet une découpe plus propre puisqu'elle permet d'éliminer le frottement entre le fil et la matière, sachant que cette même matière n'est pas homogène dans le cas du polystyrène expansé (l'extrudé l'est, par contre). Par contre, il faut tenir compte de ce rayonnement pour obtenir les dimensions de l'aile souhaitées, et donc prévoir une découpe "plus grande". Le développement de la partie logicielle a permis d'aboutir à une compensation automatique du rayonnement, après avoir effectué un étalonnage du logiciel pour un matériau et un fil de découpe donné. En effet, suivant la vitesse, on doit adapter la chauffe pour avoir une découpe la plus propre possible, et pour une valeur de chauffe donnée, le rayonnement varie suivant la vitesse...

Ainsi est né le monde de la CNC dans le modélisme. "CNC" étant l'abréviation de "computer numerical control", qui se traduit par "commande numérique par calculateur".

Le gros intérêt de la CNC est la mise en oeuvre simple, facile, et très rapide d'une découpe au fil chaud. De plus, au-delà du fait qu'elle évite la fabrication des gabarits et supprime tous les défauts des découpes manuelle et semi-automatique, elle permet surtout la possibilité de modifier très simplement et rapidement chaque dimension, chaque valeur (corde, flèche, vrillage, dièdre, et permet la découpe de formes assez complexes comme des tronçons de fuselage évidés, par exemple...

Par la suite, d'autres modélistes ont créé des fraiseuses CNC de la même manière, adaptées au modélisme et économiques, même si ce type de fraiseuse existait déjà depuis pas mal de temps dans l'industrie.

Très honnêtement, se fabriquer sa propre machine CNC (de découpe au fil chaud) n'a rien de bien compliqué, et est largement à la portée de tout modéliste, sans nécessiter d'outillage particulier, mis à part l'utilisation d'une perceuse à colonne (on peut toujours emprunter celle d'un ami...). On trouve tout ce qu'il faut savoir sur le site d'Olivier Segouin, CNC@NET (voir la page "liens").

Ce qu'il faut :

- un vieux PC de récupération (même très peu puissant), qui tourne sous windows 98, XP, voire Vista.

- Le logiciel de Gilles Muller, nommé "GMFC" (voir la page "liens"). Celui-ci est le plus abouti car développé depuis déjà de nombreuses années. Il est disponible en version d'essai, gratuite pendant 30 jours, puis il vous faudra acquérir une licence d'utilisation définitive. Le coût de la licence est faible : 45 euros pour la version Windows 98, et si l'on souhaite travailler sous Windows XP (pas indispensable), elle s'élève à 150 euros.

ou

- le logiciel WingEasy, payant également mais peu coûteux et bien abouti (voir la page "liens")

ou encore

- le logiciel Jedicut, qui a l'avantage d'être gratuit, mais est moins abouti que GMFC (quoique cela fait longtemps que je ne l'ai pas utilisé, donc à voir...). Il fonctionne très bien, et depuis peu, la gestion de la chauffe est intégrée. (voir la page "liens")

- la carte électronique de pilotage des moteurs pas à pas (voir la page CNC - Partie électronique qui lui est dédiée). On utilise actuellement la MM2001, qui est la carte la plus répandue, efficace, et qui pilote également la chauffe du fil. Elle se connecte au PC via le port parallèle. Si vous souhaitez utiliser un PC récent, ou un portable, dépourvu de port parallèle, il vous sera alors nécessaire d'acquérir un petit adaptateur (nommé "MM-USB") qui permet de connecter la MM2001 au PC via le port USB (coût : 59 euros), auquel s'ajoute un supplément de licence pour GMFC de 25 euros. La MM2001 en elle-même peut s'acheter toute montée chez Imprelec (coordonnées sur le site CNC@NET), mais cela revient relativement cher (XXXXX euros). Il est nettement plus intéressant de la monter soi-même, très facilement, à partir du moment où l'on sait utiliser un fer à souder afin de souder quelques composants... Dans ce cas, on peut soit se fabriquer le circuit imprimé, soit en acheter un déjà gravé (chez Imprelec, ou en demandant éventuellement à Pierre Dradin, ou par e-mail : dradin.p@gmail.com, dont le site internet est très détaillé avec de nombreuses photos), car il suffit alors de souder tous les composants, qu'on trouve en magasin d'électronique, ou sur internet (gotronic qui est très efficace, selectronic, etc...). Le PIC, seul composant à programmer, peut être programmé une fois monté sur la carte à l'aide du PC, la carte étant reliée à ce dernier, sans difficulté. Tout est très bien expliqué dans différents documents contenus dans le dossier compressé nommé "mm2001.zip", disponible sur la page "téléchargement". Téléchargez également le fichier "modif_mm2001.pdf", qui explique juste une toute petite modification à faire par rapport au dossier complet, qui consiste à remplacer un fil par une résistance (rien d'extraordinaire donc...). Sur la page de CNC@NET dédiée à la MM2001, on trouve toutes les explications contenues dans le dossier à télécharger cité plus haut, ainsi que le détail des mises à jour du programme du PIC de la MM2001, de même que les explications concernant les différents "bip" et leur signification. On prendra soin de protéger la carte dans une boîte afin d'éviter tout court-circuit ou électrocution.

- Des transformateurs d'alimentation pour la MM2001, et pour la chauffe. Un circuit imprimé dédié à l'implantation du pont redresseur et des condensateurs est plus pratique, et doit pouvoir être obtenu via Pierre Dradin : dradin.p@gmail.com. On prendra soin de protéger la carte et les transfos dans une boîte afin d'éviter tout court-circuit ou électrocution.

- 4 moteurs pas à pas unipolaires. On peut utiliser les 55SI (disponibles chez Imprelec, et chez un certain nombre de fournisseurs sur Internet), qui ont pour seul défaut d'avoir un peu de jeu axial (qu'on peut supprimer par un système bricolé), ou encore les "96 pas eBay", disponibles sur eBay (ici par 5 moteurs, ou encore ici à l'unité, sinon chercher "Schrittmotor unipolar Steppingmotor japan Set" dans le moteur de recherche d'ebay, sinon la boutique eBay où on les trouve est ici), montés sur roulements à billes, qui n'ont pas de jeu. Ces moteurs sont en tous les cas vraiment peu coûteux.

- la machine en elle-même, réalisable assez facilement par tout bricoleur (c'est le cas normalement si vous êtes sur ce site et si vous avez lu jusque-là...) (voir la page CNC - Partie mécanique qui lui est dédiée). Le plus simple est de réaliser la structure en bois "Medium", qu'on trouve dans tous les magasins de bricolage au rayon "découpe sur mesure". L'avantage justement est qu'on peut faire découper tout le nécessaire aux bonnes dimensions. Pour le reste, quelques roulements de patins à roulettes (magasin de sport : Decathlon, Go Sport, etc...), des tubes en acier, des tiges filetées de 1 mètre ou plus, et un peu de visserie suffisent...

- l'arc de découpe, qui est réalisé en tasseaux de bois (ne pas prendre une section trop grosse pour ne pas aboutir à une masse trop importante), et sur lequel est tendu un fil métallique. On peut utiliser de la corde à piano de 0.4mm pour commencer, qui convient très bien (dispo en "bobine" de quelques mètres en magasin de bricolage, rayon accastillage, chaînettes, etc...).