CONSTRUCTION D'UNE TABLE D’HARMONIE DE GUITARE COMPOSITE

Résumée

Au festival de guitare Corde Factum,14 mai 2010 Gernot Wagner a donné un exposé sur la fabrication d'une table d’harmonie composite¹ pour guitare. Matériaux, outils et méthodes de travail ont été discutées.

Introduction

La première guitare avec table d’harmonie double a été construite par Matthias Dammann (MD) en Allemagne dans les années 1980. MD a eu l'idée de construire une table d’harmonie à partir de 2 feuilles très minces de bois de lutherie intercalées d’une structure de barres collées en diagonale. Le résultat était très satisfaisant, mais la structure en elle-même était fort compliquée.

Continuant sur cette idée de MD, Gernot Wagner (GW) était le premier à développer indépendamment de MD une table d’harmonie composite pour guitare où les barres diagonales étaient remplacées par du Nomex², un produit initialement conçue comme matériel de construction léger pour l'industrie aéronautique. Depuis lors, on entend en général par table d’harmonie double une table d’harmonie composée de Nomex structure en nid d'abeille collé en sandwich entre deux fines feuilles de bois de lutherie.

La première guitare construite selon ce principe par GW en 1996 est toujours en très bon état.

Dans les années 1950-1980, plusieurs luthiers (par exemple, Ovation, Rainsong, Canadian Schwartz Guitars, ...) ont introduit le graphite dans la construction de leurs modèles. Le problème avec le graphite dans ces guitares est que les aigues prédominent et que les basses ne sonnent pas juste.

Nomex structure en nid d'abeille³

Nomex est fabriqué à partir du méta-aramide (un polyamide aromatique). Il est sur le marché depuis 1967, à la fois sous la forme de fibres et de feuilles. La production de Nomex structure en nid d'abeille se fait à partir de feuilles d'aramide calandrées comme habituel dans l’industrie papetière. Les feuilles d'aramide sont collées ensemble avec un adhésif spécial suivant un dessin spécifique, après le sciage et l'étirement se produit la structure de cellules hexagonales. Enfin, les feuilles sont encore imprégnées de résine phénolique et cuit à 180 ° pour stabiliser la structure.

La raison pour utiliser le Nomex structure en nid d'abeille (dorénavant abrégé ‘Nomex’) sont la légèreté (densité 29kg/m³- 1/20 de la densité de l’épicéa), la qualité de pouvoir être collé avec l'époxy ou le polyuréthane (PUR) sous vide et une structure ouverte qui ressemble plus ou moins à la structure de l’épicéa quand on l’observe sous un microscope. Nomex résiste à une pression de 50.000 kPa (50 kg/cm²).

Le Nomex utilisé dans la construction des guitares a une épaisseur de 1,5 mm, la plus petite épaisseur qui est disponibles dans le commerce⁴. Les feuilles ont une rigidité différente dans la direction longitudinale et transversale, ce qui permet d’influencer légèrement le comportement de la table d’harmonie.

Méthode de construction

Les 2 feuilles de bois de lutherie (généralement une feuille d’épicéa une feuille de cèdre) sont menés à une épaisseur de 0,6 mm. GW ne vas pas plus bas parce qu’il y a un grand risque que le Nomex devienne visible à travers la feuille d’épicéa. L'épaisseur est contrôlée à l’aide un appareil de mesure d'épaisseur en maintenant la feuille verticalement contre une planchette de MDF d'épaisseur uniforme.

La feuille supérieure de la table d’harmonie (épicéa) n’est cependant pas menée à 0,6mm sur toute sa surface. Tout d'abord un côté est raboté et une rosace de 0,3 mm d'épaisseur incrustée. Initialement, la rosace est évidemment plus épaisse, mais lorsque la feuille d’épicéa est terminée, elle ne doit pas être plus épaisse sinon elle risque de tomber à travers l’épicéa. La finition de la feuille d’épicéa (côté extérieur de la table d’harmonie) doit à ce stade être parfaite, une fois la guitare construite, il n’est plus possible de poncer la table d’harmonie, car alors la structure du Nomex ressortirait nettement.

Pour achever la partie supérieure de la table d’harmonie on a besoin d’un plateau de travail à vide qui consiste en un panneau de MDF perforé d’environ 1300 trous de 1,5 à 2 mm de diamètre). Ce plateau est complètement plat (GW construit la table d’harmonie complètement plate).

La construction d'une table d’harmonie bombée serait difficile, mais néanmoins possible, cependant la table d’harmonie deviendrait alors trop rigide. Le plateau de travail à vide doit être égalisé de temps à autre, à cet effet GW fait usage d'une plaque de verre de 8 à 10 mm d'épaisseur revêtue de papier de verre.

On utilise de préférence une pompe à vide du type sans huile (dans le cas d'une utilisation inadéquate d’une pompe à huile, l'huile peut refouler dans la presse à vide). GW utilise une pompe pour utilisation en continu avec un débit de 50 l/min. La pression souhaitée est de 50 à 60 kPa, ce qui est plus élevé que le vide la pompe peut délivrer. Afin d'obtenir le vide désiré on crée une fuite contrôlée au niveau de la presse à vide (voire aussi commentaire plus loin). En principe on pourrait également utiliser un aspirateur  comme source de vide (environ 80 kPa), mais dans ce cas vérifiez d'abord si l’aspirateur peur fonctionner suffisamment longtemps (au moins 20 min) avant que la protection thermique enclenche. Avec un aspirateur d’atelier cela pourrait marcher étant donné que ces dernier sont conçus pour une utilisation en continue.

En outre, nous avons besoin de:

• Un gabarit en MDF avec contour de la zone où le Nomex sera collé (voir photo ci-dessus)⁵.
• Une défonceuse stable avec 2 anneaux concentriques (1 pour la profondeur complète et 1 pour les chanfreins), avec une pince de 12 mm, montée sur un disque en bois (voir photo ci-dessus)⁵.

Fraiser

La feuille en épicéa se place sur le plateau de travail à vide (rosace en bas) et là dessus le gabarit en MDF. La profondeur du défonçage est réglée à l’aide d’une jauge d'épaisseur. A l’aide du guide de copiage le plus grand la feuille est usinée à une épaisseur de 0,6 mm, ce qui peut mieux être fait en 2 étapes. Puis on monte le guide de copiage plus petit et on achève les chanfreins de 2,1 mm à 0,6 mm (voir photo ci-contre⁶). Sous le chevalet, la rosace, le centre et le bord de la table d’harmonie l'épaisseur reste 2,1 mm. Après on ponce avec du papier de verre grain 240.

Coller

Avant de commencer le collage il faut mesurer l'humidité du bois à l’aide d’un hygromètre à bois. Une humidité du bois de 6% est acceptable, mais 8% est préférable. En fait, l'humidité du bois n'est importante que quand on utilise la colle PUR et c'est le genre de colle que GW utilise normalement. La colle PUR nécessite notamment de l'humidité pour prendre. L'humidité du bois n'a pas d'importance quand on utilise la colle époxy.

Il est recommandé de tester le temps ouvert de la colle PUR. Celui-ci doit au moins être de 20 minutes avant qu’elle commence à mousser. Un temps de 20 minutes est nécessaire afin de pouvoir travailler confortablement.

La feuille d’épicéa est placée dans la presse à vide, rosace en bas.

Sur le Nomex on colle un film plastique auto-collant qui permettra de manipuler le Nomex plus facilement (le genre de film auto-adhésif utilisé pour les couvertures de livres ; de préférence un film assez solide). Nomex collé sur son film plastique est coupé de façon qu’il couvre la surface usinée en profondeur y compris les bords biseautés. Sur 2 extrêmes du film plastique GW adhère également 2 bouts de ruban de masquage afin de pouvoir saisir l'ensemble Nomex / film plastique quand la colle est appliquée.

La colle PUR est appliquée au Nomex à l’aide d’un rouleau en néoprène à surface lisse sans appliquer trop de pression et le Nomex est placé dans la partie défoncée de la feuille d’épicéa (adhésif en dessous). Là-dessus on place un film perforé en matière plastique, puis un feutre (tels que filtre utilisé dans les hottes de cuisine) et finalement le film de fermeture de la presse sous vide. Le vide est appliqué et la pression régulée à environ 50 à 60 kPa, en créant une fuite au niveau de la presse sous vide. Ceci résulte en une admission en continu d’air frais dont l'humidité contribuera au durcissement de la colle PUR.

Après durcissement de la colle, le film de matière plastique est enlevé, la surface du Nomex est poncée avec un bloc de ponçage long (grain 240) et brossée pour enlever toute impureté. Avec le rouleau en néoprène on applique de nouveau de la colle PUR sur toute la surface du Nomex y compris sur les parties bois et on applique la feuille de cèdre. De nouveau on couvre par le feutre et on ferme  la presse sous vide. Puis tout l'ensemble est inversé de sorte que la couche cèdre se trouve maintenant en dessous et que la colle PUR peut s'écouler sur le cèdre, puis le vide est connecté. Après durcissement de la colle on disposera d’une table d’harmonie qui est aussi rigide qu'une table d’harmonie classique, mais qui pèse 40% en moins. Cette table d’harmonie ne doit pas être poncée ou la structure du Nomex deviendrait trop visible à travers le bois. Un nettoyage avec du naphte ou de l'acétone reste toujours possible.

En principe, on pourrait utiliser la colle époxy au lieu de PUR, le problème est que cette colle imprègne dans le bois. En utilisant la version thixotrope on pourrait cependant minimiser ce problème. De toute façon il faudrait une couche de colle d'une épaisseur suffisante car la colle époxy ne gonfle pas en durcissant.

En principe le collage sans presse à vide devrait aussi être possible. Dans ce cas, GW recommande l'utilisation d'un matelas de filtre pour égaliser la pression et une planche en MDF chargée des poids.

Barrage

GW applique le barrage en éventail classique.

Colles utilisées

Table d’harmonie: Tidebond

Barrages: colle PUR

Contre-plaqué: colle PUR

Raccord du manche: colle PVA (acétate de vinyle)

Touche: colle PUR

Filetterie: colle PVA

GLOSSAIRE

1. Autres noms pour table d’harmonie en composite (composite top): table d’harmonie double (double top), table d’harmonie sandwich (sandwich top)
2. Marque déposée de DuPont Chemical Co.
3. Photo du site internet de Fritz Mueller, classicalguitars.ca/doubletops.htm
3. Nomex en petites quantités non industrielles est disponible chez R&G Faserverbundwerkstoffe GmbH Postfach 1145 D-71107 Waldenbuch, Aerospace Composite Products, LMI, ...
5. Photo G Wagner
6. Foto G Wagner