Bibliographie & annexes
Présentation
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 - cintrage, estampage - ou avec des équipements encore peu développés dans le secteur du bois, tels que le laser ou le jet d'eau. Le cintrage et l'estampage sont des techniques très anciennes mais auxquelles peu d'articles ont été consacrés et 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 bien 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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Manufacturing wooden objects is usual by machining with cutting tools (sawing, milling, drilling...). It is also possible to perform processing operations by other means, such as deformation of the parts (bending, stamping) or with equipments still underdeveloped in the timber sector, such as laser or high pressure water jet. Bending and stamping are very old technical operations but very few articles have been written about. This article reports on these processes and details for each of the required conditions, limitations and expected developments.
Auteur(s)
-
Jacques JUAN : Ingénieur diplômé de l'École nationale supérieure des arts et métiers - Ancien professeur à l'École supérieure du bois - Consultant indépendant, Paris, France
INTRODUCTION
L'usinage du bois par outil tranchant et enlèvement de matière est pratiqué depuis la plus haute antiquité. Aujourd'hui encore, l'utilisation d'outils métalliques est la solution la plus utilisée pour fabriquer des objets en bois.
Il existe pourtant d'autres procédés pour transformer la matière. Certains, comme le cintrage ou l'estampage, sont connus depuis fort longtemps, mais les professionnels qui les pratiquent le font souvent de manière empirique. Les phénomènes mécaniques, physiques ou chimiques qui les régissent leur sont le plus souvent méconnus, ce qui les oblige à de multiples tâtonnements pour atteindre des résultats pas toujours à la hauteur de leurs espérances (en termes de qualité et de productivité notamment).
D'autres procédés, tels le laser ou le jet d'eau à haute pression, sont bien plus récents (seconde moitié du XX e siècle). Ces technologies ont été développées pour être utilisées dans d'autres secteurs industriels (soudure, découpe, traitements thermiques des métaux pour le laser ; découpe de pierres, de bétons, de cartons ou d'aliments surgelés pour le jet d'eau). Ce n'est qu'après avoir équipé ces industries que les concepteurs et fabricants de matériels se sont intéressés au marché de la transformation du bois. Ce marché, de par la nature du matériau bois et des spécificités des pièces usinées, requiert des adaptations qui sont en cours, car les transferts technologiques ne sont pas encore achevés du fait de l'évolution continue des lasers eux-mêmes.
Tous les procédés décrits et étudiés dans cet article ont pour point commun de n'être pas généralisés dans l'industrie, et que, restant marginaux, les données fondamentales sont rares. Leur enseignement (écoles, formation professionnelle) est très peu répandu, les transmissions se faisant par compagnonnage.
L'objectif de cet article est de présenter ces différentes technologies aux mécanismes encore méconnus, d'expliquer les phénomènes qui les régissent et de préciser leurs champs d'applications.
L'expertise technique et scientifique de référence
KEYWORDS
Bending | stamping | laser | waterjet
VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 2008 par Jacques JUAN
DOI (Digital Object Identifier)
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Découpe sans outil tranchant1. Transformation par déformation
1.1 Structure du bois
Le bois est un matériau composite naturel composé essentiellement de trois polymères naturels :
-
la cellulose, composée de glucose cristallin, représente l'élément principal du bois (environ 40 à 50 % de la masse). Elle constitue la paroi des cellules du bois. C'est elle qui confère au bois une grande partie de sa résistance mécanique ;
-
la lignine qui joue le rôle de matrice dans laquelle se trouve la cellulose. Elle représente 20 à 30 % de la masse du bois ;
-
les hémicelluloses, dont les proportions et les compositions varient selon les essences, représentent 25 à 30 % de la masse du bois. Elles facilitent les liaisons entre les molécules de cellulose et de lignine.
Chacune de ces trois substances possède sa propre température de transition vitreuse, passage d'un comportement vitreux à un comportement caoutchoutique : 200 à 250 °C pour la cellulose, 150 à 200 °C pour les hémicelluloses et 150 à 190 °C pour la lignine. Ces valeurs correspondent à un état du bois anhydre et sont fortement modifiées par la présence d'eau, qui agit comme un plastifiant (figure 1).
HAUT DE PAGE1.2 Cintrage du bois massif
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 :
-
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 ;
-
un meilleur rendement matière, par absence de chutes ;
-
une réduction du nombre (et parfois de la complexité) des opérations d'usinage et de collage.
Aux conditions normales d'utilisation (température et humidité), le bois se comporte comme un matériau élastique qui reprend sa forme initiale après une sollicitation mécanique. Pour rendre cette déformation irréversible, il faut franchir le seuil d'élasticité et bloquer...
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Transformation par déformation
BIBLIOGRAPHIE
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Salons :
LIGNA – Salon international sur la transformation du bois – Hanovre (Allemagne) les années impaires.
XYLEXPO – Salon international sur la transformation du bois – Milan (Italie) les années paires.
EXPOBOIS – Salon international sur la transformation du bois – Paris Villepinte (France) les années paires
HAUT DE PAGE
NF-EN 60825 - Sécurité des appareils à laser, classification des matériels, prescription et guide de l'utilisateur - -
NF-EN 207 - Protection individuelle de l'œil – Filtres et protecteurs de l'œil contre les rayonnements laser (lunettes de protection laser) - -
NF-EN 208 - Protection individuelle de l'œil – Lunettes de protection pour les travaux de réglage sur les lasers et sur les systèmes laser (lunettes de réglage laser) - -
NF-EN 1829-1 - Machines à jet d'eau à haute pression – Prescriptions de sécurité – Partie 1 : machines - -
NF-EN-ISO 11553-1 - Sécurité des machines – Machines à laser – Partie 1 : prescriptions générales de sécurité - -
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