L’évolution de la technologie hydroptère et l’essor du Foil Drive
Le foil, cette innovation qui a révolutionné les sports de glisse, suscite un intérêt grandissant auprès des passionnés de la glisse. C’est en 1861 que le concept du foil a vu le jour sous l’impulsion de l’ingénieur civil britannique Thomas William Moy, plaçant trois foils horizontaux en bois sous la coque d’un canot. Cette idée fut ensuite reprise par le français Charles De Lambert en 1885 avec la construction d’un catamaran équipé de tonneaux en guise de coque. En 1897, De Lambert récidive en créant le premier hydroptère autopropulsé à vapeur avec le britannique Horatio Philips. La même année, de l’autre côté de l’atlantique, ce sont les américains William & Larned Meacham qui remorquent un canot doté de foils avant et arrière. En 1906, c’est au tour de l’italien Enrico Forlanini d’apporter sa pierre à l’édifice et de faire évoluer le foil avec la conception d’un hydroptère motorisé capable d’atteindre la vitesse de 38 noeuds. Plus récemment, à la fin des années 70, le célèbre navigateur Eric Tabarly fait entrer le foil dans une nouvelle ère avec son trimaran, le Paul Ricard, avec lequel il bat le record de la traversée de l'atlantique en 10 jours et 5 heures. Aujourd’hui, toujours à la pointe des dernières technologies et du développement, Duotone foilwing propose une gamme complète de foils adaptés aux différentes pratiques du foil.
Foil Drive est un fabricant d'équipement électronique de foil qui connaît bien la technologie 3D. L'équipe utilise l'impression 3D à chaque étape du processus de développement et produit chaque semaine jusqu'à un millier de pièces finales à l'aide de la série Fuse et de ses imprimantes grand format Form 3L. Avec l'explosion de la popularité du foil, l'impression 3D offre la solution idéale pour la fabrication, car elle est rapide et réactive. « Il y a une infinité de configurations possibles que vous pouvez essayer. C'est dynamique ; il y a toujours quelque chose à améliorer ou à concevoir dans le cadre d'une expérience de surf en 3D », explique Paul Martin, fondateur et PDG de Foil Drive. Ce qui n'était au départ qu'un moyen pour M. Martin d'essayer de nouvelles configurations est devenu une entreprise mondiale de plusieurs millions de dollars au cours de sa deuxième année d'existence, et l'impression 3D a contribué au succès de Foil Drive depuis le début.
Bien que le foil élimine une partie du stress au niveau des épaules que chaque surfeur endure en pagayant constamment, il s'agit toujours d'un sport très exigeant sur le plan physique. Souffrant d'une ancienne blessure à l'épaule, M. Martin a saisi l'occasion d'utiliser ses compétences en ingénierie pour passer à la vitesse supérieure. Il a conçu un système de propulsion électrique petit mais puissant qui se fixe en tête de mât et génère suffisamment de vitesse pour soulever facilement les planches et les sortir de l'eau. « C'était la suite logique des choses. J'imprime en 3D depuis 20 ans et j'ai donc pu réaliser quelques premiers prototypes qui ont fonctionné. Dès le départ, le produit a vu le jour parce que l'impression 3D était à ma disposition », explique M. Martin. Les tests itératifs ont nécessité beaucoup de temps sur l'eau, et le design a commencé à attirer l'attention d'autres surfers. Les gens lui ont demandé s'il pouvait leur fabriquer un système de propulsion semblable au sien. Et tandis que M. Martin expérimentait différents designs, il s'est rendu compte qu'il ne lui manquait que de plus grandes capacités de production pour rendre son produit commercialement viable.
La science des composants du foil et les paramètres de conception
Le surf foil est l'un des sports qui connaît la plus forte croissance au monde. La demande pour des équipements personnalisables et modernes augmente de manière exponentielle. Le poids et la taille sont extrêmement importants pour le foil, où l'élan est primordial. Si les composants sont trop grands ou trop lourds, l'hélice ne peut pas générer une vitesse suffisante pour soulever la planche hors de l'eau. Les conceptions devaient passer par de nombreuses étapes itératives pour trouver l'équilibre parfait entre puissance et taille, et l'impression 3D était donc parfaitement adaptée.
Le mât d’un foil est une pièce en aluminium ou carbone qui fait la jonction entre la planche et le set d’aile avant et arrière (le stabilisateur). Le fuselage d'un foil est la partie centrale qui relie les ailes au mât. C'est un élément crucial de la structure du foil, car il assure la stabilité et la rigidité de l'ensemble. Le fuselage permet également de positionner correctement l'aile par rapport au mât, ce qui influence les performances du foil en matière de portance et de maniabilité. L'aile avant est la composante du foil qui génère la portance lorsque le foil est en mouvement dans l'eau. Elle est située à l'avant du fuselage et est conçue pour interagir avec l'eau afin de créer une force ascendante qui soulève le rider et le matériel au-dessus de la surface de l'eau. Une aile arrière, également appelée stabilisateur, est une partie essentielle du foil. Elle se situe à l'arrière et joue un rôle crucial dans la stabilité et le contrôle de la planche lorsqu'elle est en mouvement sur l'eau. La fonction principale de l'aile arrière est de générer une portance qui aide à équilibrer la planche et à maintenir une position stable, surtout à grande vitesse.
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Les paramètres de design d'un foil comprennent la surface de l'aile, le profil, l'aspect ratio, la longueur du fuselage et la longueur du mât. Ces caractéristiques influencent la portance, la stabilité, la maniabilité et la vitesse du foil. Plus la surface des ailes d’un foil est importante, plus elle procure de la portance, donc un foil plus facile d'accès et plus maniable. Moins de surface des ailes induit moins de portance donc un foil plus performant en vitesse mais plus technique, destiné à des riders expérimentés. L'aspect ratio d'un foil est un terme qui décrit la relation entre la longueur de l'aile et sa largeur. Plus précisément, il est calculé en divisant la longueur de l'aile par sa largeur. Un aspect ratio élevé signifie que l'aile est longue et étroite, tandis qu'un aspect ratio bas indique qu'elle est plus courte et plus large. Un aspect ratio élevé est souvent associé à une meilleure performance en termes de portance et d'efficacité car il réduit la traînée. Cela permet au foil de glisser plus facilement à travers l'eau, ce qui est particulièrement avantageux pour les vitesses élevées. En revanche, un aspect ratio plus bas peut offrir une meilleure maniabilité et une plus grande stabilité.
Méthodologies de fabrication additive dans l'industrie nautique
M. Martin a eu accès au FDM et à des unités SLA à bas prix, et a été en mesure de procéder à des itérations rapides. « Il est possible de microfabriquer des pièces très compliquées en interne sans avoir à dépenser des sommes considérables pour les développer », explique M. Martin. Cependant, au cours des essais, il s'est avéré qu'il devait trouver une solution d'impression 3D offrant des propriétés mécaniques plus solides. La charge des pales de l'hélice est un défi particulier. Elles tournent à 3000 tr/min et plongent et sortent sans cesse de l'eau ; à cela s'ajoutent la force et le couple du moteur électrique. Bien qu'elles ne pèsent que neuf grammes, les pales doivent être extrêmement résistantes pour supporter une telle force. « On attend d'une pale d'hélice qu'elle soit capable de faire face à ces forces extrêmement brutales », explique M. Martin.
L'outillage pour une pale en métal coûterait des dizaines de milliers de dollars et limiterait sa capacité à modifier la conception ultérieurement. « Je dois fabriquer ces petites hélices en petites quantités, à un prix qui permette de les vendre. Il n'y a aucun moyen de le faire si ce n'est de les imprimer en 3D », explique M. Martin. Après avoir essayé plusieurs imprimantes 3D résine, M. Martin a rencontré des difficultés pour obtenir des lots de matériaux uniformes présentant des propriétés fiables. La constance est payante pour une petite entreprise comme Foil Drive : un mauvais lot de matériau entraînerait des défaillances de pièces dans l'eau et laisserait quelqu'un sur le banc de touche. M. Martin couvre tous ses produits avec une garantie à toute épreuve, mais le service et l'expédition des pièces de rechange lui coûtaient plus cher que le coût des marchandises. « Il fallait mettre un terme à ces pièces qui se cassaient sans arrêt ». Finalement, il a pu tester sa conception en utilisant le matériau à charge de verre Rigid 4000 Resin sur une imprimante SLA Form 3+, et a travaillé avec le fournisseur Thinglab, basé à Melbourne, pour tester des pièces et finalement acheter plusieurs machines.
« Ce n'est que lorsque nous avons essayé Rigid 4000 Resin que tout a fonctionné. Elle nous a permis de fabriquer des milliers de pales d'hélice et de les envoyer dans le monde entier », confie Paul Martin. L'équipe de Foil Drive a utilisé des imprimantes résine plus grandes et peu coûteuses pour des pièces autres que les hélices, comme les supports du contrôleur. Après les avoir produits et expédiés dans le monde entier, certains clients ont commencé à trop serrer les supports et à les casser. Martin a décidé de commencer la production avec la Form 3L et Tough 2000 Resin, qui pouvait supporter le mouvement de serrage des supports et une utilisation répétée. « À partir de là, nous n'avons plus eu un seul dommage matériel. Le retour sur investissement a été immédiat. On en a pour son argent, et avec la Form 3L, nous pouvons régler la machine et la laisser tourner », explique M. Martin. Tough 2000 Resin offre résistance et durabilité, même après des mois dans l'eau de mer et des opérations répétées de serrage et de desserrage.
Cette Form 3L présentait les avantages de la fiabilité et des propriétés mécaniques avancées, mais lorsque les commandes des clients ont commencé à affluer, Foil Drive a commencé à voir encore plus grand. Pour produire des quantités plus importantes et expérimenter de nouvelles géométries tout en conservant l'agilité que permet l'impression 3D, ils avaient besoin d'un outil doté d'une puissance industrielle. Le SLS interne et puissant était la solution. « Nous en sommes arrivés au point où nous vendions beaucoup de systèmes, et nous voulions aussi concevoir des formes différentes sans supports. La Fuse nous a permis de fabriquer plus de pièces en plus grande quantité avec des coûts de matériaux plus faibles », souligne Paul Martin. L'équipe a commencé avec 100 pièces par semaine, puis 200, et maintenant, avec une deuxième imprimante Fuse 1+ 30W, environ 650 pièces en Nylon 12 Powder chaque semaine. Foil Drive a été en mesure d'adapter sa production à la croissance de sa clientèle, alors que la popularité de ce sport ne cesse de prendre de l'ampleur. « Les imprimantes Fuse nous ont vraiment offert le rendement et l'évolutivité que nous souhaitions. Elles fonctionnent 24/7 », ajoute M. Martin.
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Intégration verticale et résilience de la chaîne d'approvisionnement
Pour de tels volumes, de nombreux fabricants songeraient à mouler leurs composants de manière traditionnelle pour réduire le coût par pièce, mais M. Martin a compris les avantages d'un flux de travail intégré verticalement lors des problèmes de chaîne d'approvisionnement de ces dernières années. Lors d'une grave pénurie de puces silicone, Foil Drive a dû changer de fournisseur, et le composant qui contenait la puce n'était plus adapté. S'ils avaient utilisé des composants moulés en série comme certains de leurs concurrents, il y aurait eu un énorme gaspillage. Au lieu de cela, Martin a été en mesure de s'adapter rapidement, de modifier la conception et d'éviter tout gaspillage de composants. « Pour nous, il s'agissait d'une chose triviale : modifier quelques éléments, les envoyer à PreForm, les imprimer et obtenir le lendemain des éléments parfaitement adaptés à la nouvelle puce », explique M. Martin. « Le fait d'être intégré verticalement nous a donné un contrôle total : nous pouvions virer de bord à tout moment. »
Les imprimantes SLA et SLS de Formlabs ouvrent la voie à de nouvelles méthodes de production, qu'il s'agit d'intégrer verticalement votre chaîne d'approvisionnement pour améliorer l'agilité de la fabrication ou de créer un produit entièrement nouveau en éliminant les obstacles de l'outillage traditionnel. Les boîtiers de moteurs peuvent être personnalisés pour s'adapter à une large gamme de mâts de différentes marques, même ceux qui ont une construction conique, comme celui-ci d'Armstrong. « Les volumes dont nous avons besoin, les formes, les tailles et les géométries, les variations, le fait qu'aucun des articles dont nous avions besoin n'était disponible sur le marché… Tous ces éléments vont à l'encontre de la fabrication traditionnelle. Mais avec cette technologie, tous ces problèmes disparaissent », conclut Paul Martin.
Diversité des pratiques : Kitefoil, Windfoil, Wingfoil et au-delà
La pratique du foil est un domaine vaste où le choix du matériel est déterminant. Les débutants avec un gabarit entre 70 et 80 kg en kitefoil devront déjà maîtriser la pratique du kitesurf. Ils choisiront un set d’ailes d’une surface d’environ 1400 cm² pour plus de portance, un fuselage entre 65 à 75 cm et d’un mât d’une longueur de 80 à 85 cm. Les riders avec un niveau de pratique maîtrisée feront le choix d’un set d’aile et d’un fuselage plus petit, d’un mât plus long, entre 95 et 120 cm pour encore plus de performances et de vitesse. Pour le windfoil, les débutants choisiront un set d’ailes d’une surface d’environ 1500 cm², un fuselage entre 85 à 90 cm et d’un mât d’une longueur de 80 à 85 cm.
Débuter en wingfoil pour un rider avec un gabarit entre 70 et 80 kg nécessite un set d’ailes d’une surface d’environ 1700 cm² pour avoir de la portance et un décollage rapide, un fuselage entre 70 à 75 cm et d’un mât d’une longueur de 80 à 85 cm. Un rider intermédiaire réduira ses caractéristiques, toujours pour plus de performances. Sans oublier qu’un set d’ailes avec une grande surface reste incontrôlable dans des conditions de vents soutenues, votre foil va toujours monter jusqu'à sortir de l’eau et provoquer une chute. Le surfoil a pour avantage indéniable de pratiquer le surf lorsque les vagues sont plus petites. Il permet d’optimiser les faibles conditions de vagues. Il permet de sauver un grand nombre de sessions. Pour débuter en surf foil, nous vous conseillons de choisir un foil d’une surface de 1000 à 1300 cm² qui va maximiser le contrôle. Avec la pratique, dirigez-vous vers des types d’ailes plus petites à profil fin et un aspect ratio élevé pour plus d’accélération, plus de vitesse et plus de dynamisme. La pratique du supfoil est de plus en plus orientée vers le downwind foil. Il est essentiel de choisir un foil qui offre à la fois portance et stabilité, tout en étant capable de gérer les conditions de mer et de vent variables. Pour des conditions de vent faible, un foil plus grand avec une surface de portance plus importante est préférable.
Matériaux textiles innovants : Le polyester plissé imprimé foil
En dehors du monde nautique, le terme « foil » désigne également une technique de personnalisation textile élégante et moderne. Le tissu polaire Hanyo Foil Print combine le confort douillet de la polaire avec l'attrait accrocheur des impressions aluminium, ce qui en fait un choix unique et élégant pour diverses applications. Fabriqué à partir de polaire polyester de haute qualité, connue pour sa douceur, sa chaleur et sa durabilité, ce tissu fournit une excellente isolation, ce qui le rend idéal pour les vêtements et accessoires par temps froid. Disponible dans une large gamme de couleurs et de motifs métalliques, de l'or et de l'argent classiques aux designs multicolores vibrants, l'imprimé métallisé ajoute un effet chatoyant qui capte la lumière, donnant au tissu un look unique et glamour.
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Idéal pour les articles de mode tels que les vestes, les sweats à capuche, les écharpes et les chapeaux, ce tissu est également parfait pour les projets de décoration intérieure comme les couvertures, les housses de coussin et les couvre-lits. Il convient aux projets d'artisanat, aux costumes et à toute activité créative nécessitant une touche d'élégance. Le tissu polaire est facile à couper, à coudre et à façonner, ce qui le rend adapté aussi bien aux couturières débutantes qu'expérimentées. L'impression en aluminium adhère bien au non-tissé, garantissant qu'il reste intact même après plusieurs lavages. Il est conseillé de le laver en machine sur cycle délicat à l'eau froide et de le sécher au sèche-linge à basse température ou à l’air libre pour maintenir l’intégrité de l’impression sur feuille.
Plus généralement, les foils sont des feuilles métallisées qui permettent d'embellir les tissus et de customiser des vêtements. Elles sont simples à utiliser avec de la colle ou avec du Vliesofix, et une fois collées, elles sont lavables en machine à 30°. Les supports sont nombreux, allant des tee-shirts aux petits panneaux décoratifs. Admirez la customisation réalisée grâce aux feuilles métallisées, offrant un effet waouh garanti. Plusieurs autres personnalisations sont possibles, permettant une créativité sans limite sur une multitude de supports textiles.