Choisir le bois selon ses propriétés

Le nom d’une essence ne dit ni le poids réel du plateau reçu ni la tenue d’un insert vissé près de son bord. Les questions de « son du bois » et de propriétés générales sont discutées dans Les essences. Ici, le choix se fait sur les dimensions, la masse, le fil et les contraintes des pièces à construire.

La pièce réelle avant le nom de l’essence

Deux planches provenant d’une même espèce peuvent présenter des masses, une rigidité, une orientation du fil et une stabilité sensiblement différentes. Le bois est un matériau naturel anisotrope : son comportement dépend de la direction dans laquelle il est sollicité, de sa structure, de son taux d’humidité et de nombreuses variations propres à l’arbre et à la pièce débitée. Le Wood Handbook du Forest Products Laboratory constitue une référence particulièrement utile pour comprendre ces propriétés mécaniques et hygroscopiques. Une densité moyenne publiée pour une essence permet de comparer des ordres de grandeur. Elle ne permet pas de connaître la masse exacte du plateau que l’on tient entre les mains.

Le poids du bois ne devient pas un problème uniquement lorsque l’instrument est terminé. Il peut être estimé très tôt. Si le volume du corps est connu par le plan ou le modèle CAO, la masse approximative du corps peut être obtenue à partir de la densité de la pièce :

masse = volume × densité

Pour un matériau naturel, cette estimation restera approximative, mais elle permet déjà de comparer plusieurs solutions. Une différence de 100 kg/m³ peut représenter plusieurs centaines de grammes sur un corps plein. Elle devient encore plus importante sur une basse de grande taille. Le poids final dépend évidemment aussi du manche, du chevalet, des mécaniques, de l’électronique et de l’ensemble de l’accastillage. Nous traiterons cet équilibre global dans Ergonomie, poids et équilibre. Mais le matériau du corps représente suffisamment de volume pour qu’il soit absurde d’attendre la fin de la fabrication pour découvrir que l’instrument est beaucoup plus lourd que prévu.

Lorsqu’un plateau réel est disponible, sa densité peut être estimée simplement à partir de son volume et de sa masse. Cette mesure vaut mieux qu’une moyenne trouvée dans un tableau. Une planche d’aulne exceptionnellement dense peut se rapprocher d’une pièce légère appartenant à une essence généralement considérée comme plus lourde. Inversement, deux morceaux de frêne peuvent produire des corps dont le poids diffère considérablement. Cela ne rend pas les bases de données inutiles. Elles sont excellentes pour présélectionner des familles de matériaux. Mais au moment de choisir entre plusieurs plateaux présents dans l’atelier, la balance fournit une information directement applicable au projet.

Rigidité, masse et vibrations

Ces deux propriétés sont souvent confondues. La rigidité décrit la résistance d’une pièce à la déformation sous une charge. La dureté concerne davantage sa résistance locale à l’enfoncement, à l’usure ou au marquage. Un matériau peut être suffisamment rigide pour une fonction donnée sans présenter une surface particulièrement dure. Cette distinction devient essentielle pour le manche. Un manche doit conserver une géométrie suffisamment stable sous la tension des cordes tout en permettant au truss rod d’effectuer les corrections nécessaires. Sa conception dépend donc fortement de sa rigidité longitudinale et de la géométrie de sa section. Une touche rencontre d’autres contraintes : usure, frettes, pression des cordes et qualité de surface.

Il serait trompeur de demander simplement : « quel bois faut-il pour fabriquer un manche ? » Une pièce de grande section est plus rigide qu’une pièce mince du même matériau. Une construction laminée ne se comporte pas exactement comme une pièce monobloc. Une tête fortement inclinée introduit des contraintes différentes d’une tête presque dans le prolongement du manche. Dans La géométrie en hauteur et l’angle du manche, nous avons déjà vu que la géométrie impose une grande partie du fonctionnement mécanique de l’instrument. Le matériau ne remplace pas cette géométrie. Il travaille avec elle.

Un projet très fin ou fortement ajouré peut justifier l’emploi d’un matériau plus rigide ou d’un renfort. À l’inverse, augmenter systématiquement la rigidité sans autre considération n’est pas nécessairement utile. La conception doit trouver un ensemble cohérent.

Corps, table, manche et touche

Le choix du matériau du corps doit tenir compte des zones qui recevront vis, inserts et pivots. Un chevalet vissé directement dans le bois sollicite localement la matière. Un vibrato à deux pivots concentre des efforts importants autour de ses inserts. Un bouton de sangle doit tenir dans une zone relativement réduite. Dans Intégrer le chevalet, le cordier et le vibrato, nous avons volontairement conservé suffisamment de matière autour de ces interfaces. La nature du matériau intervient maintenant. Un matériau léger et relativement tendre peut parfaitement convenir pour un corps, mais certaines zones peuvent justifier davantage d’attention : épaisseur supplémentaire, insert correctement dimensionné, bloc local plus dense ou autre adaptation structurelle.

Le choix n’a donc pas besoin d’être binaire. Un même corps peut combiner plusieurs matériaux parce que différentes zones remplissent différentes fonctions.

Une table peut être ajoutée pour son aspect, pour modifier localement les propriétés mécaniques du corps, pour fermer des chambres internes ou pour permettre une méthode de fabrication particulière. Ces fonctions peuvent se combiner. Une table épaisse ne doit cependant pas être décrite automatiquement comme une amélioration structurelle. Son effet dépend de son épaisseur, de sa rigidité, de son collage et de la géométrie du corps situé dessous. Une fine feuille décorative de quelques dixièmes de millimètre et une table de plusieurs millimètres n’ont évidemment pas le même rôle. Le plan doit donc indiquer clairement ce que cette couche est censée accomplir.

Si sa seule fonction est esthétique, le matériau peut être choisi principalement pour son aspect et sa compatibilité avec la finition. S’il devient une partie importante de la structure, ses propriétés mécaniques prennent davantage d’importance.

Le manche est une poutre longue et relativement mince soumise en permanence à la tension des cordes. Sa stabilité est donc une préoccupation majeure. Le choix doit tenir compte de la rigidité, du fil, du débit, du séchage et de la stabilité dimensionnelle de la pièce. Une essence traditionnellement utilisée pour les manches n’est pas automatiquement adaptée si le morceau disponible possède un fil très irrégulier, présente des défauts ou n’est pas correctement stabilisé. À l’inverse, une essence moins courante peut parfaitement convenir si ses propriétés et la pièce disponible répondent au besoin. C’est là que la sélection du morceau devient aussi importante que la sélection de l’espèce.

L’orientation des cernes et du fil influence le comportement dimensionnel et mécanique d’une pièce.

Les termes « quartier », « dosse » ou leurs équivalents ne décrivent pas une qualité absolue. Ils indiquent une orientation du débit par rapport à la structure de l’arbre. Un débit sur quartier est souvent recherché pour certains manches en raison de sa régularité et de son comportement dimensionnel, mais il ne transforme pas une mauvaise pièce en bon matériau. Un fil droit et continu reste particulièrement important. Une belle figure obtenue par un fil très perturbé peut au contraire compliquer l’usinage et modifier le comportement mécanique. La destination de la pièce doit donc être connue avant de privilégier l’esthétique du débit.

Flammé, pommelé, quilted, birdseye ou fortement ondé : une figure spectaculaire peut être un objectif esthétique majeur. Mais la figure correspond souvent à une organisation du fil plus complexe. Cela peut rendre le rabotage, le fraisage et certains travaux manuels plus délicats en augmentant le risque d’arrachement. Ce n’est pas une raison pour écarter ces matériaux. Cela signifie simplement que le choix esthétique a des conséquences sur la fabrication. Une table figurée relativement mince collée sur une structure plus prévisible permet par exemple de séparer en partie les fonctions esthétique et mécanique. C’est exactement le genre de décision que permet une conception raisonnée par fonctions.

La touche doit supporter les frettes ou, sur un instrument fretless, le contact direct avec les cordes. Sa surface est donc soumise à des sollicitations différentes de celles du corps. La dureté, la stabilité, la finesse du grain et la qualité de finition de la surface deviennent particulièrement importantes. Une touche très tendre peut parfaitement être physiquement réalisable mais demander davantage d’entretien ou marquer plus rapidement. Sur une basse fretless, la situation devient encore plus exigeante puisque les cordes agissent directement sur la surface. Un revêtement ou une finition dure peut modifier cette équation, mais il faut alors considérer le matériau et son traitement comme un ensemble.