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FAIRE LE MOULE EN PLÂTRE D'UNE FORME SIMPLE
par Smart2000

Avant propos :

Cette page n'a nullement la prétention de donner un cours de modelage professionnel mais simplement d'expliquer les rudiments de base dans le cas de l'établissement d'un moule en plâtre en partant d'une forme simple : une sphère.

Ceci en supposant que vous disposez d'un objet sphérique dont vous souhaitez faire un moule en plâtre pour vous initier au moulage. Cet objet peut être une balle de jeu ou une boule rigide (bois, plâtre, fer, plastique...) pourvu qu'il ait une surface lisse.

Le moule d'une sphère est simple à réaliser car cette forme régulière peut être reproduite à l'aide de deux parties creuses moulant chacune une moitié de l'objet.

Nous allons concevoir ce moule de façon à ce qu'il puisse être utilisé pour reproduire des sphères en céramique par la technique du coulage de barbotine. Pour cela le moule devra comporter un trou en forme d'entonnoir pour alimenter, contenir et vider la barbotine.

Matériel nécessaire :

- un objet sphérique lisse (de la taille d'une boule de pétanque par exemple)

- de la terre molle ou de la pâte à modeler (plastiline)

- 4 planchettes (longueur et largeur = diamètre de votre sphère + 10 cm)

- du plâtre à modeler fin (aussi appelé plâtre de Paris)

- de l'eau

- un jeu de 4 serre-joints pour maintenir le coffrage

- 4 tenons en plastique pour moules en plâtre (chez un revendeur de produits pour la céramique)

- un seau en plastique pour gâcher le plâtre

- une spatule

- un fouet de cuisine

- un crayon de papier à mine grasse (2B)

- du savon de Marseille ou encore mieux du savon noir liquide.

- un pinceau

- une éponge

- une racle droite (lame d'acier fine et droite)

- un couteau

- une balance

- un bouchon conique

- un plan de travail horizontal bien plat

1ère ÉTAPE : L'ENTERRAGE :

Cette première partie ne fera pas partie du moule, c'est juste un dispositif qui permet la prise de l'empreinte de la sphère dans de bonnes conditions de stabilité et aussi d'approcher plus facilement la ligne de "dépouille" de l'objet.

Qu'est-ce que la ligne de dépouille ?

La ligne de dépouille d'un objet (ou d'une partie d'un objet) est la limite extrême où cet objet peut être recouvert et enveloppé par une matière rigide sans rester prisonnier de celle-ci et sans être endommagé lors de son extraction.

La ligne de dépouille d'une sphère est très facile à trouver puisqu'il s'agit de la ligne délimitée par la circonférence de la sphère.

1) Prendre un crayon à mine grasse et tracer le contour de la sphère sur celle-ci (attention ce n'est pas facile... libre à vous de trouver le meilleur dispositif pour y arriver).

2) Prendre une boule de terre ou de pâte à modeler, la poser au centre du plan de travail et y asseoir solidement (en pressant) la sphère en prenant soin de la disposer de façon à ce que le tracé de sa circonférence soit parfaitement à l'horizontale. La sphère pourra ainsi être surélevée de 2 à 3 cm.

3) Savonnage :

pour que le plâtre ne colle pas lors du moulage sur la sphère et éviter d'endommager l'empreinte ou le dispositif, il est nécessaire d'enduire les surfaces d'un agent de démoulage, ici nous emploierons une solution aqueuse de savon de Marseille ou de savon noir.

Le savon est gras, en séchant il laissera sur les objets une couche ayant l'aspect de la cire. Ce corps gras empêchera l'adhérence du plâtre et il neutralisera aussi la porosité des surfaces absorbantes.

Préparation du savon :

- Diluer le savon noir à 50% dans de l'eau en le chauffant dans une casserole. Laisser refroidir.

- Si vous n'avez pas de savon noir, prenez un savon de Marseille que vous poserez dans un récipient contenant de un peu d'eau (5 mm d'eau dans une assiette par exemple). La détrempe du savon est assez rapide et produit un gel blanchâtre visqueux que vous pourrez accélérer en frottant la surface humide du savon avec un pinceau.

Prendre la solution savonneuse à l'aide d'un pinceau et en enduire les surfaces devant recevoir le plâtre. Prendre soin de ne pas faire de surépaisseurs. Essorer le pinceau avec les doigts et ôter l'excédant de savon (ou utiliser une petite éponge souple contenant un peu de savon mais pas d'eau pure, cela retirerait trop le savon), laisser sécher. Recommencer une seconde fois l'opération pour mieux concentrer le savon de façon régulière sur les surfaces.

Un troisième passage peut être nécessaire dans le cas de surfaces poreuses.

Après séchage la surface de la sphère doit avoir un aspect cireux légèrement gras au toucher.

4) Coffrage :

Utiliser 4 planchettes maintenues par des serre-joints ou des vis. La précision de la géométrie de ce dispositif doit être la meilleure possible. Les planchettes doivent être savonnées sur la face en contact avec le plâtre. L'étanchéité du dispositif sera assurée par des colombins de terre ou de pâte à modeler disposés à l'extérieur du coffrage si les planchettes ne joignent pas parfaitement (attention le plâtre liquide passe facilement dans les petites fentes !). Respecter un espace uniforme de 4 à 5 cm entre le coffrage et la sphère.

5) Déterminer le volume de plâtre à couler :

Afin de ne pas gaspiller de plâtre ou d'en manquer pour remplir correctement le coffrage il est indispensable de disposer d'une méthode de calcul permettant une approche aisée de la quantité réellement nécessaire.

a) calculer le volume à remplir

Valeurs à mesurer :

Considérons une sphère de 8 cm de diamètre et un espace de 4 cm entre la sphère et les planchettes du coffrage, le tracé de la circonférence de la sphère s'élevant à 7 cm au dessus du plan de travail.

Le coffrage devra être rempli à 1 ou 2 mm au dessus du tracé de la circonférence.

Volume brut à remplir sans prendre en compte la sphère et la boule de terre :

Hauteur : 7,2 cm (7cm + 2mm au dessus du tracé)

Longueur d'un côté : 4 cm + 8 cm + 4 cm = 16 cm (la longueur des 4 côtés du coffrage sont considérés identiques).

Volume brut = 7.2 x 16 x 16 = 1843 cm³ soit 1,843 litre

Il faut ôter le volume occupé par la sphère pour obtenir le volume net :

Volume occupé par la sphère jusqu'au tracé de la circonférence : (4 x p x 4³) / 6 = 134 cm³ (demi sphère)

Volume net = 1843 - 134 = 1709 cm³ soit 1,7 litre

Nous avons négligé le volume occupé par la terre dans ce calcul.

Le plâtre devra donc occuper environ un volume proche de 1,3 litre dans le coffrage.

b) Préparation du plâtre :

Le plâtre que nous allons couler sera préparé dans les proportions de 1,5 kg de plâtre pour 1 litre d'eau, cette proportion est courante pour les moules de coulage faits avec ce type de plâtre.

Combien faut-il de ces deux ingrédients pour occuper un volume de 1,3 litre au total ?

La densité absolue du plâtre de Paris est d'environ 2,63 c'est a dire qu'un volume de 1 litre rempli à 100% de plâtre pèse 2.63 kg. Gâché dans les proportions indiquées précédemment (1,5 pour 1 d'eau) il faut ajouter 2.63 / 1.5 = 1.75 litre d'eau au 2.63 kg de plâtre pour respecter le dosage. Nous obtiendrons donc un volume de 2.75 litre de plâtre liquide ayant un poids de 4.38 kg (1.75 kg d'eau + 2.63 kg de plâtre).

Ceci va permettre d'établir la règle de mélange suivante :

Pour obtenir un volume de 1 litre de plâtre liquide il faudra 0,64 litre d'eau et 0,955 Kg de plâtre

Pour notre enterrage de volume 1,7 litre il nous faudra donc :

Eau : 0.64 x 1,7 = 1.088 litre ou 1.088 kg

Plâtre : 0.955 x 1.7 = 1.623 kg

Voici un tableau qui pourra servir pour la suite des travaux avec du plâtre préparé avec ce dosage :

Dosage PLÂTRE / EAU selon le volume du moule - rapport plâtre / eau = 1,5

Volume du moule (litre)

Volume (l) ou poids (kg) d'Eau

Poids (kg) de Plâtre

0.1

0.064

0.095

0.2

0.128

0.191

0.3

0.192

0.286

0.4

0.256

0.382

0.5

0.320

0.477

0.6

0.384

0.573

0.7

0.448

0.668

0.8

0.512

0.764

0.9

0.576

0.859

1

0.640

0.955

2

1.280

1.910

3

1.920

2.865

4

2.560

3.820

5

3.200

4.775

Ne pas oublier que le récipient gardera du plâtre sur ses parois et que la spatule en sera recouverte, il faudra donc toujours majorer la valeur calculée de 5 à 10% pour compenser cet effet.

Nous conserverons le volume de 1,3 litre pour notre enterrage car nous n'avons pas pris en compte la balle de terre qui supporte la sphère.

c) Préparation du plâtre :

Prendre un récipient proportionné avec le volume à préparer. C'est important car si vous prenez un seau trop grand pour préparer un petit volume cela vous posera des problèmes pour remuer convenablement le mélange. Faire en sorte que le volume à préparer occupe au moins 50 à 75 % du volume du récipient.

- Poser le seau vide et propre sur la balance et tarer

- Verser 832 grammes d'eau (0.832 kg)

- Tarer la balance à nouveau (*)

- Verser doucement le plâtre en pluie fine sans faire de grumeaux, jusqu'à atteindre le poids désiré de 1241 grammes (1.241 kg)

(*) Si la portée de votre balance est insuffisante pour cumuler tous les poids, peser les matières séparément.

Battre le plâtre et l'eau avec un fouet de cuisine jusqu'à obtenir un mélange homogène et lisse. Remuer lentement par alternance avec la spatule pour faire remonter les bulles d'air en surface. Procéder ainsi une dizaine de minutes jusqu'à noter une légère modification de la fluidité du mélange qui s'épaissit. C'est le moment de couler le plâtre.

Versez-le doucement pour qu'il chasse bien l'air dans tous les recoins ou il doit pénétrer. Aidez-vous d'un petit pinceau propre pour fouiller dans le plâtre coulé pour chasser les bulles d'air "collées" sur les parties à mouler tout en remplissant le coffrage. Attention de ne pas déstabiliser la sphère ou le coffrage. Ne pas trop frotter pour éviter de retirer le savon. Lorsque le niveau (tracé de la circonférence de la sphère) de remplissage est atteint, cesser le remplissage et égaliser la surface du plâtre coulé en tapotant légèrement la surface avec le pinceau.

Évacuer l'excédant de plâtre dans un sac poubelle et nettoyer les ustensiles à l'eau. Laisser prendre le plâtre.

d) Prise du plâtre :

La prise du plâtre peut être variable, selon la température, l'âge du plâtre, sa qualité, la nature de l'eau, le temps de délayage, etc... La réaction de prise correspond à la cristallisation du plâtre en gypse sous l'effet de l'hydratation. Cette réaction qui correspond à un niveau d'énergie plus bas des matériaux libère de la chaleur et le plâtre en durcissant s'élève progressivement en température jusqu'à atteindre 34 ou 35°C. Cette transformation s'accomplit avec une variation dimensionnelle (gonflement) qui dilate légèrement l'empreinte réalisée, ce qui dans notre cas va favoriser le démoulage de notre sphère puisque le plâtre qui l'enserre va devenir légèrement plus grand qu'elle. Lorsque la chauffe (cristallisation du gypse) est passée par son maximum la prise est finie.

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Ôter le coffrage. Avec un couteau retirer délicatement du plâtre sur le pourtour de la sphère pour atteindre la limite marquée au crayon gras (Ligne de couture) mais surtout sans la dépasser.

Lorsque cette ligne est atteinte sur toute la périphérie de la sphère, celle-ci doit pouvoir sortir du plâtre sans forcer.

A l'aide d'une racle égalisez la surface de l'enterrage jusqu'à atteindre la trace de crayon transférée sur le plâtre coulé. Cette face doit être lisse et horizontale.

2ème ÉTAPE : LA PREMIÈRE PARTIE DU MOULE

- Nettoyer la sphère avec une éponge et la remettre en place dans l'enterrage.

- Coller deux tenons en plastique sur la surface rectifiée dans deux angles opposés à mi-distance entre la sphère et le bord de l'enterrage (Coller avec deux petites gouttes de colle type Cyanolite).

Si vous n'avez pas de tenons en plastique vous pouvez creuser le plâtre de l'enterrage pour y pratiquer des tenons en creux qui se reproduirons en relief sur la première partie du moule. Les tenons ont pour rôle d'assurer un bon positionnement respectifs des deux parties du moule. Les tenons en plastique améliorent ce rôle en permettant une fermeture plus rigide. Ils sont rapidement mis en place et offrent un gain de temps appréciable.

Savonner le dispositif. Nettoyer les planchettes, les savonner et refaire le coffrage.

Calculer le volume de plâtre à préparer, sachant que le plâtre doit recouvrir la sphère de 4 cm.

Volume brut :16 x 16 x 8 = 2048 cm³

Volume net : 2048 - 536 (demi sphère) = 1512 cm³

Majoration de 10% pour compenser les pertes : 1512 x 1.10 = 1663 cm³ soit 1,7 litre après arrondi.

Quantité de plâtre et d'eau à peser :

Lire les valeurs pour 1 litre et 0,7 litre en les ajoutant sur le tableau :

Eau : 0.640 + 0.448 = 1.088 kg soit 1088 grammes d'eau

Plâtre : 0.955 + 0.668 = 1.623 kg soit 1623 gramme de plâtre

Doser, préparer et couler le plâtre comme précédemment. Après avoir ôté le coffrage en fin de prise, rectifier la surface du plâtre avec la racle. Insérez le fil de la lame du couteau dans le joint entre les deux parties en plâtre et frapper légèrement dessus pour permettre d'entre-ouvrir le dispositif. Procéder ainsi sur les parties opposées du moule sans forcer, jusqu'à l'ouverture.

3ème ÉTAPE : LA DEUXIÈME PARTIE DU MOULE

Après avoir démoulé la première partie du moule, disposez celle-ci au centre du plan de travail à la place de l'enterrage. Placez-y la sphère après l'avoir nettoyée et avoir pratiqué sur le dessus de celle-ci un méplat permettant de recevoir le bouchon conique destiné à mouler l'empreinte de l'entonnoir de coulée (collé avec une goutte de cyanolite). Le cône devra avoir une hauteur d'au moins 45 mm, un diamètre côté sphère de 15 à 20 mm et le diamètre opposé allant de 30 à 40 mm..

- Emboîtez deux tenons dans ceux déjà prisonniers de la première partie du moule.

- Savonnez le dispositif.

- Nettoyer les planchettes et savonnez-les. Refaire le coffrage.

Calcul du volume du moule : cette partie est identique à la précédente à l'exception du cône dont nous négligerons le volume. Donc reprenons les mêmes valeurs.

Peser, préparer le plâtre et couler comme précédemment.

Après la prise, ôter le coffrage, ôter le cône. Ouvrir les deux parties du moules avec la lame du couteau. Extraire la sphère. Faire un chanfrein sur les arêtes du moule pour qu'elles soient moins fragiles.

Séchage du moule :

Le moule est terminé. Pour pouvoir l'utiliser il faut le mettre à sécher dans un endroit chaud et ventilé pendant quelques jours (dans une chaufferie par exemple en n'exposant pas le moule à plus de 70°C ce qui détruirait le gypse du moule... qui par déshydratation trop poussée redeviendrait... du plâtre! Voir la page sur le plâtre )

Moules Mères :

La réalisation du moule est finie. Il va vous permettre de réaliser des prototypes de sphères, mais en nombre limité par l'usure du plâtre qui est assez rapide (30 à 50 coulées maximum).

Pour réaliser une production plus importante vous devrez soit refaire ce moule dans des conditions identiques ce qui est long, soit vous équiper de moyens plus professionnels et réaliser des moules mères des deux parties de ce moule (ce sont en fait des moules pour reproduire les parties de votre moule...). A partir des moules mères vous pourrez reproduire facilement les parties de votre moule que dupliquerez en nombre pour faire face à une production importante.

Retrait total :

Dans le cas où vous voudriez utiliser cette méthode pour produire des pièces simples n'oubliez pas de prendre en compte le retrait de cuisson et de séchage de vos pièces dans les dimensions du modèle à mouler.

C'est important car le retrait total d'une pâte céramique travaillée par coulage de barbotine va de 4% (Faïence) à 14% (Porcelaine). Les objets dont vous aurez à faire le modèle de moulage devront être agrandis pour compenser ce retrait et retrouver après cuisson la taille désirée.

Langage de Modeleur :

- Modèle : objet sur lequel on fait les premières parties d'un moule appelé "premier moule". Le modèle est plus grand que la pièce finale pour compenser le retrait propre à la matière moulée et les conditions de cuisson utilisées.

- Premier moule : moule prototype fait directement sur le modèle. Il sert à valider la fabrication des premières pièces (5 à 6 coulées pas plus pour ne pas abîmer le plâtre). Ensuite les parties du premier moule sont utilisées pour établir les "Moules mères" nécessaire à la duplication des moules pour la fabrication.

- Moules Mères : Moules qui permettent de dupliquer les parties des moules de fabrication (ce sont les moules des moules...)

- Ligne de dépouille : La ligne de dépouille d'un objet (ou d'une partie d'un objet) est la limite extrême où cet objet peut être recouvert et enveloppé par une matière rigide sans rester prisonnier de celle-ci et sans être endommagé lors de son extraction.

Voici plusieurs pages qui traitent d'un sujet plus complexe sur la réalisation d'un modèle et d'un moule de coulage : OURS POLAIRE, modèle et moule (sur le site cristallisations.fr)

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