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RÉSUMÉ
La fabrication d'objets en bois se fait le plus souvent par usinage avec des outils tranchants : sciage, fraisage, perçage. Il est également possible de réaliser des opérations de transformation par des moyens autres tels que la déformation des pièces par cintrage ou estampage, ou avec des équipements tels que le laser ou le jet d'eau. Le cintrage et l'estampage sont des techniques très anciennes mais qui restent encore souvent empreintes de beaucoup d'a priori de la part des opérateurs. Le laser et le jet d'eau, pour des applications bois, sont apparus plus récemment et leurs potentialités ne sont pas encore connues de tous. Cet article fait le point sur ces technologies et détaille pour chacune d'entre elles les conditions à réunir, les limites ainsi que les évolutions attendues.
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Jacques JUAN : Ingénieur des Arts et Métiers - Chargé de mission à l'Institut technologique FCBA (Forêt, Cellulose, Bois-construction, Ameublement)
INTRODUCTION
Le façonnage du bois a de tout temps été réalisé avec des outils tranchants. Des outils déjà très élaborés étaient utilisés en Égypte du temps des pharaons. Bien sûr ces outils ont considérablement évolué, de pair avec l'amélioration des machines qui ont remplacé la main. Ces outils, que l'on peut qualifier de « classiques », avec des dents métalliques qui détachent des copeaux, continueront d'exister pour la plus grande satisfaction de leurs utilisateurs.
Parallèlement à ces modes de transformation par coupe et détachement de copeau, on a utilisé, depuis très longtemps également, la capacité du bois à se déformer de façon permanente. Les membrures et autres pièces ployées utilisées dans la construction de navires en témoignent. Mais sont apparues très récemment, il y a quelques décennies, des modes de découpe du bois résultant de découvertes du XXe siècle telles que le laser ou le jet d'eau sous pression.
Même si ces derniers modes de transformation n'ont pas l'ambition de détrôner les outils tranchants classiques, il n'en demeure pas moins intéressant de connaître leur existence et les cas d'application car, bien que de mise en œuvre récente dans l'univers du bois, ils rendent déjà des services appréciables dans des cas bien précis.
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- Version courante de nov. 2015 par Jacques JUAN
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1. Transformation par déformation
1.1 Cintrage
Le cintrage est une opération qui consiste à courber une pièce droite de manière irréversible. Cette façon de réaliser des pièces courbes est intéressante à plusieurs titres :
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le fil du bois n'est pas tranché, comme il le serait par usinage avec enlèvement de matière, d'où une résistance mécanique accrue ainsi qu'une esthétique plus agréable ;
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on obtient un meilleur rendement matière, par absence de chutes.
Le comportement naturel du bois sous faible contrainte est dit élastique, c'est-à-dire qu'il reprend sa forme initiale après avoir été déformé dès que la contrainte est supprimée. Pour que cette déformation devienne permanente, il faut dépasser la limite d'élasticité et entrer dans le domaine plastique. Pour faciliter ces déformations, il faut plastifier le matériau par échauffement, par humidification ou en combinant les deux.
Le bois subit des contraintes importantes lors du cintrage, car certaines de ses fibres sont allongées alors que d'autres sont comprimées. Tout l'art du cintrage consiste à courber le bois selon le profil souhaité sans atteindre la rupture.
Le cintrage est un mode de transformation pour lequel les caractéristiques physico-mécaniques de la pièce revêtent une importance considérable. C'est pourquoi les documents présentant le cintrage sont peu nombreux et souvent très théoriques. Cette opération fait appel à l'expérience de l'opérateur autant qu'à l'application de règles et d'abaques.
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Certaines essences sont facilement cintrables et permettent d'obtenir des pièces à faible rayon de courbure, alors que d'autres sont difficiles, voire quasi impossibles à cintrer. D'une façon générale, on peut dire que les résineux sont difficilement cintrables, ainsi que les bois exotiques, alors que la plupart des essences feuillues des régions tempérées peuvent subir avec succès cette opération. Le tableau 1 donne une information sur l'aptitude au cintrage de quelques essences courantes.
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