Fabriquer un monocycle en bois et carbone

Il est temps de ressortir mon projet de fabrication de monocycle 24" avec une fourche bois carbone, et frein à disque pour faire du tout terrain.

Ma base de départ:
Axe Quaxle
Disque 160mm
Manivelles QX 145mm
Jante KH 24" 36 trous de 47 mm
Pneu Duro 24" x 2,6" mais possibilité de passer à plus gros ensuite…
Tube de selle One piece 27,2 mm en alu pour le moment mais évolution possible en tube maison.
Selle KH Fusion Free Ride

Comme je manipule le bois et la stratification pour le kayak et d’autres bricolages, je tente l’aventure de me faire une fourche efficace et jolie en sandwich bois carbone. Mon challenge est de faire plus léger sinon aussi lourd que les fourches alu du commerce.
L’idée est de former deux branches sur un moule et de les assembler ensuite autour du tube de selle.
Jouant aussi avec l’impression 3D, les pièces plus complexes comme les emboitements des roulements et le support de frein à disque seront faits en impression 3D.
Ayant beaucoup de méfiance sur la résistance de certains plastiques courants (PLA), je vais essayer en ABS, mais l’impression est plus délicate.
Sinon, ces pièces seront moulées en résine et fibre carbone dans un moule fait en 3D.

Je suis encore assez débutant en Muni, et donc ma conception est fonction de mon expérience dans ce domaine, mais j’ai constaté des sensations très différentes entre mon ancien mono 24" (pourri ) et celui plus haut de gamme des copains…

 Voila les croquis de départ avec quelques idées jetées en vrac…

 Les contraintes sont très importantes au niveau du T. Avec ce triangle, je souhaite répartir les efforts autrement. L’association bois-carbone me permet des formes « tendues » mais ne résisterait pas à un dessin similaire à un cadre « métal ». Je vais essayer de descendre le poids au minimum pour une rigidité acceptable grâce à ce dessin. C’est mon challenge.

Pour que le montage soit possible avec mes moyens, j'imagine un bâtit me permettant de placer les bras de façon bien symétrique et pratique pour le collage. Il sera construit autour d'un tube et de pièces imprimées en 3 D.

Il est temps de faire des plans cotés.
Je fais donc quelques simulations pour valider mes options.

  Avec un pneu de 24" x 3"

Avec un pneu de 24" x 4"

Et pourquoi pas avec un pneu de 26" x 3".

Le dessin prend forme. Je ne voudrai pas faire trop massif mais pas trop fragile pour une première...

Avec un gros pneu (4"), c'est sympa ! Je ne suis pas certain que sur le terrain, ce soit mieux...

Un aperçu.

Un autre plus réaliste.

Il faut être certain que tout passe...

Comme le monocycle est un tout-terrain, il faut de l'espace entre pneu et fourche. Pour quand je dévalerai des pentes boueuses. On peut rêver...

Le plan à l'échelle 1 me permet de placer les éléments essentiels et de faire un gabarit en papier épais.

La roue avec ses roulements et la tige de selle viennent du Cri du Kangourou, pourvoyeur, très compétent et sympathique, de nombre de monocyclistes. 

Le dessin est reporté sur un morceau de CTP puis découpé.

Il me permet de tracer la forme sur du Red Cedar, bois léger, qui se stratifie bien et qui est l'âme du profil.

Pour ne pas faire trop lourd, du polystyrène est intercalé. Il a l'avantage de ne pas fondre sous la résine époxy lors de la stratification.

Le bâtit, qui me sert pour les deux bras est construit avec les éléments imprimés et une bonne base rigide en bois, pratique pour visser mes butées.

Une feuille de plastique est placée sur la planche et les butées sont enduites de démoulant. Les morceaux de fibre de carbone sont découpés et placés à proximité pour faciliter le travail.

L'ensemble est mis sous presse modérée pour ne pas écraser le polystyrène.

Instant de vérité ! Tout est démonté.

Pour le moment, tout va bien... Le deuxième bras est stratifié luis aussi.

Après coupe et ponçage des excédents, la face externe est stratifiée.

Puis la face interne...

Une feuille de placage en érable pommelé est placée en finition à l'extérieur. Le résultat brut est prometteur.

Ça commence à ressembler à quelque chose...

Et nettoyé encore plus !

Maintenant que j'ai les cotes de mes profils, je peux modéliser avec précision le bas de la fourche et les logements des roulements.

Et le coté du frein à disque...

Après quelques déboires avec l'impression de l'ABS, je peux faire un montage "à blanc". Je commence à y croire fort...

Et plus délicat, le coté frein.

Après un peu d'ajustements, le banc de montage installé.

Et le collage final.

Démoulage et ponçage. La rigidité semble excellente en comparaison de mes autres monocycles.
Je jubile !

Une couche d'époxy plus tard et un peu de ponçage. 

Petite pesée avec un pèse valise. 6,150 kg presque complet sauf les vis du frein et les guides-gaine.
Donc à la louche, 6,2 kg.

Les guides-gaine et le serrage de selle sont imprimés en ABS.

Le tube de frein...

L'extension du levier de frein...

Le montage complet enfin !

C'est pas laid...
Reste le montage de la roue et des manivelles.

Youpi !!! Il roule !
La sensation est tout de suite agréable. La forme évasée ne gène pas ma façon de pédaler. Il est rigide. (Plus que mon Quaxle 27,5 quand je pousse sur la jante // à l’axe).
Le frein marche parfaitement en tout cas sur le plat…et dans mon jardin.
Je n’avais pas fait de mono depuis 2 mois et je me suis tout de suite senti bien dessus !
Et pesé tout mouillé, 6,150 kg. Je suis dans mes objectifs.
C’est mon petit Noël avant l’heure.
Reste à tester « en vrai » dans quelques temps…

Le mono enfin en situation. Première sortie et test « en vrai » !
Il a l’air très sain. Pas d’effet bizarre ni de couinement mal venu. Malgré cette reprise en douceur, je me suis senti tout de suite bien dessus. Il est rigide.
Après ce petit tour, rien de cassé, la roue ne bouge pas latéralement. Les plaquettes ne frottent pas et le frein est progressif. Bien assez puissant pour moi qui l’effleure pour l’instant…
La forme, assez large au niveau du pneu, ne gène pas du tout. Il est léger et agréable à manipuler.
Il est chaussé d’un 24"x 2,5" pour le moment et c’est très bien pour cette reprise et les chemins très plats parcourus. A terme, je voudrai l’emmener dans de belles descentes.
Très heureux de constater que c’est faisable, beau et efficace. Pour ce programme…
J’attends l’avis des experts avant de trop frimer ! La casse viendra peut être quand on va le pousser un peu plus…
Bon, les copains du forum "Monocycle info", c’est pour bientôt. En passant, grand "Merci" aux membres du site et aux copains pour leurs avis constructifs et bienveillants.

Un lien extra:  https://monocycle.info/

Après un peu de roulage, je suis très heureux du résultat même si les défauts me sautent au visage. 

Si je devais en faire un autre ( j'en connais qui rit déjà ), je ferai les bas de fourche en moulage carbone-époxy. L'impression en ABS ne semble pas si résistante, avec le matériel que j'ai sous la main.

Je prendrai des précautions plus grandes pour avoir une belle finition. Mais ça ne me chagrine pas trop. Comme pour la fabrication de mon kayak bois-époxy, trop beau, on ne veut plus le sortir... et l'exposer aux coups et rayures inévitables, à l'usage et vu mon faible niveau...

A suivre...