LE COIN TECHNIQUE

Des origines de la fonderie aux technique modernes du travail avec le bronze, decouvrez notre métier à travers cette présentation !

CHAPITRE 1

Les origines de l'alliage

Historique
Le commerce longue distance
Napir Asu
Les premiers fours

Les origines de l'alliage

Historique
Le commerce longue distance
Napir Asu
Les premiers fours

CHAPITRE 2

Le moulage en élastomère

L'oeuvre originale
Le moulage

Le moulage en élastomère

L'oeuvre originale
Le moulage

Chapitre 3

Création du modèle en cire

Confection du modèle en cire
Coulée au renversée du modèle en cire
Modèle en cire

Création du modèle en cire

Confection du modèle en cire
Coulée au renversée du modèle en cire
Modèle en cire

Chapitre 4

Moulage de la cire, méthode moderne

Système d’alimentation
Préparation au moulage sous vide
Moulage sous vide
Schéma de principe du moulage sous vide
Etuvage

Moulage de la cire, méthode moderne

Système d’alimentation
Préparation au moulage sous vide
Moulage sous vide
Schéma de principe du moulage sous vide
Etuvage

Chapitre 5

Du bronze brut au bronze fini

L’alliage
Le décochage
Bronzes bruts de fonderie
Ebarbage, ébavurage
Ciselure
Bronze d’art
La patine

Du bronze brut au bronze fini

L’alliage
Le décochage
Bronzes bruts de fonderie
Ebarbage, ébavurage
Ciselure
Bronze d’art
La patine

ANNEXE 1

Réalisation d’un moule de potée traditionnelle

Réalisation d’une cire
Installation du départ du système d’alimentation
Réalisation d’un muret en plâtre réfractaire autour de l’entonnoir
Remplissage du noyau
Démoulage de l'élastomère
Retouches de la cire
Installation du système d’alimentation
Élaboration d'un mur en plâtre
Projection de plâtre pour l’empreinte
Consolidation du moule et ajout d’une grille de renfort
Lissage du moule
Le coulage du noyau au travers des debuts de jets et d'events en cire

Réalisation d’un moule de potée traditionnelle

Réalisation d’une cire
Installation du départ du système d’alimentation
Réalisation d’un muret en plâtre réfractaire autour de l’entonnoir
Remplissage du noyau
Démoulage de l'élastomère
Retouches de la cire
Installation du système d’alimentation
Élaboration d'un mur en plâtre
Projection de plâtre pour l’empreinte
Consolidation du moule et ajout d’une grille de renfort
Lissage du moule
Le coulage du noyau au travers des debuts de jets et d'events en cire

ANNEXE 2

Moulage au sable naturel

Malaxage du sable
Mise en place des modèles
Tamisage fin du sable sur le modèle
Serrage aux doigts
Serrage au battoir
Serrage à la batte
Outils de mouleur au sable naturel
Mise à niveau du moule
Saupoudrage du poncif (talc et graphite)
Traçage des repères en négatif
Mise en place et remplissage du 2e châssis après avoir retourné le premier
Serrage aux pouces en compagnie de mon ami fondeur J.-M. Bancel
Serrage à la batte
Ouverture du châssis puis démoulage des modèles
Traçage du système d’alimentation

Moulage au sable naturel

Malaxage du sable
Mise en place des modèles
Tamisage fin du sable sur le modèle
Serrage aux doigts
Serrage au battoir
Serrage à la batte
Outils de mouleur au sable naturel
Mise à niveau du moule
Saupoudrage du poncif (talc et graphite)
Traçage des repères en négatif
Mise en place et remplissage du 2e châssis après avoir retourné le premier
Serrage aux pouces en compagnie de mon ami fondeur J.-M. Bancel
Serrage à la batte
Ouverture du châssis puis démoulage des modèles
Traçage du système d’alimentation

LES ORIGINES DE L'ALLIAGE

1. Historique

Le cuivre est le premier métal travaillé, le plus utilisé, et ce dès le IXe millénaire avant notre ère. Le cuivre natif est d’abord façonné à froid, écroui et martelé pour la fabrication d’artefacts : épingles, perles, petits outils… Le façonnage à chaud permet de dompter le métal plus facilement et amorce le début d’un virage vers l’utilisation des techniques du feu.Très vite, une seconde étape inaugure les techniques à bas point de fusion (800°C) utilisées pour traiter les minerais : les carbonates de cuivre (azurite et malachite) et les oxydes (cuprite et mélaconite). Il s’agit d’extraire le métal de son minerai. Des galeries sont creusées par les premiers métallurgistes, l’accès se faisant par des puits, et lorsque la roche ne peut être brisée, elle est attaquée par le feu. La vapeur d’eau sous pression éclate la roche.A partir du Ve millénaire avant notre ère, les forgerons (nom donné aux fondeurs de l’époque) utilisèrent les premiers fours pour fondre un alliage composé de cuivre et à forte teneur en arsenic. Sa présence n’était certainement pas intentionnelle mais pouvait résulter de la composition naturelle du minerai. C’est le début de la coulée dans des moules en terre puis dans des moules en pierre pour réaliser des pièces en séries. A ce stade, on peut couler des objets d’assez grandes dimensions (haches plates par exemple).Le cuivre allié à un autre métal diminue le point de fusion et facilite la mise en oeuvre. C’est sans doute à cause de son point de fusion plus élevé (1535°C) que le fer a connu son essor 1400 ans plus tard.C’est 3200 ans avant notre ère que le bronze (l’airain de l’antiquité classique) associe au cuivre environ 10 % d’étain – il constitue alors un alliage. Sa plus ancienne production se situe en Mésopotamie : c’est l’âge du bronze.Le bronze est un alliage plus dur que le cuivre et transforme considérablement la vie quotidienne. Il ouvre la voie au monde moderne. »

2. Le commerce longue distance

La Mésopotamie est dépourvue de gisements métallifères mais des mines existent dans les autres régions du Proche, du Moyen-Orient et de la Méditerranée Orientale. Pour leur transport, les métaux sont conditionnés en lingots de formes diverses (anneaux, barres, disques…). Le métal est aussi vendu sous forme de minerais bruts.La circulation du métal sur de longues distances est attestée par les textes et par l’archéologie. Le cuivre a été recherché dans les mines du Taurus à l’Est de l’Anatolie, du plateau iranien, d’Oman, dans les mines de malachite du Wadi Fenan au Sud-est de la mer morte, en Israel, au Sinaï ou sur l’ile de Chypre. Quant à l’étain nécessaire à la fabrication du bronze mais dont le minerai (cassitérite) est rare, il est exploité au IIIe millénaire avant notre ère en Anatolie et au IIe millénaire avant notre ère il transite par l’Elam en provenance d’Ouzbékistan. La route de l’étain rejoint l’Anatolie en passant par Mari.La ville de Mari est un centre métallurgique dès sa création. La formation de la ville serait liée au contrôle et à la transformation du métal sur la route entre le Taurus et la Babylonie.Le cuivre à l’arsenic est largement utilisé au IVe et IIIe millénaires avant notre ère et la métallurgie du bronze se développe au IIe millénaire avant notre ère parallèlement au travail du cuivre.

3. Napir Asu

Les métallurgistes ont produit des oeuvres remarquables comme en particulier la statue grandeur nature de la reine élamite Napir-Asu (XIVe siècle), pesant 1750 kilos et constituée d’une coque en cuivre sur un noyau plein en bronze.Cette sculpture qui mesure 1,20 m de haut est considérée comme l’un des plus beaux bronzes de cette période. Grâce à la fonte à la cire perdue, le mouleur parvint à la mouler de manière extrêmement minutieuse.Une inscription gravée sur le socle de la statue menaçait quiconque la mutilerait de tous les malheurs du monde : la statue n’en fut pas moins décapitée.Le forgeron fût l’un des tout premiers spécialistes à émerger des ténèbres de la préhistoire. Bien qu’il travaillât dur, sa personnalité rebutait : le visage noircit, les vêtements brûlés par la fumée et les flammes. Mais les objets qu’il fabriquait étaient fonctionnels et esthétiques.De plus, il pouvait transformer une roche sombre en un métal scintillant et rendre à volonté le matériau liquide ou solide, rigide ou malléable.Dès la plus haute antiquité, ces mutations furent tenues pour le reflet de forces bien souvent spirituelles, inhérentes à la matière même.

4. Les premiers fours

Les premiers fours de fusion étaient en partie creusés dans le sol pour concentrer la chaleur, et en partie construits en élévation avec des blocs en terre ou en terre façonnée. Au centre de ce four un creuset en terre contenait l’alliage composé de cuivre et d’étain (l’airain).Le combustible dont se servait le forgeron – du bois ordinaire – fût bientôt détrôné par le charbon de bois beaucoup plus efficace. Afin de tirer partie des vents dominants, les forgerons s’installèrent sur les collines les mieux exposées et réussirent à diriger les vents vers la sole (bas du four) de leurs foyers en aménageant des conduits efficaces à même les pentes.Avec l’argile, les forgerons parvinrent à façonner des tuyères qu’ils utilisèrent en sarbacanes pour attiser les foyers. Plus tard, avec l’invention du soufflet, ils purent insuffler de l’air par le moyen d’une tuyère pour accroitre l’intensité des flammes. Ce dispositif pouvait être double et fonctionner avec les mains et un peu plus tard, avec les pieds, debout sur les soufflets.

Le moulage en élastomère

1. L'oeuvre originale

Œuvre Modelée par Christine DELESSERT.
L’artiste Christine Delessert a rencontré Paul Bocuse et l’a pris en photo. A partir de cette photo, elle a réalisé des dessins de Paul Bocuse lui permettant de se rapprocher de la personnalité du grand Chef et d’affirmer les proportions pour son futur modelage.
Dès la première ébauche en terre achevée, l’artiste finalise le maître modèle en plâtre pour le livrer à la fonderie.

2. Le moulage

a. Le modèle original est mis en couche dans un lit de plastiline (pâte à modeler pour le moulage) qui détermine le plan de joint (séparation entre les deux parties du moule). Une gorge (rigole) tracée dans la plastiline tout autour du modèle ainsi que des repères (encoches triangulaires) positionneront correctement les deux parties (élastomère contre élastomère et plâtre contre plâtre).
b. Passage d’une première couche d’élastomère liquide au pinceau pour prendre l’empreinte du modèle au micron. L’élastomère est une huile silicone qui polymérise (durcit) à l’aide d’un catalyseur ajouté.
c. La première couche d’élastomère est renforcée par une couche thixotropée (ajout d’un produit dans le silicone l’empêchant de trop couler).
d. L’empreinte souple en élastomère est maintenue par une chape en plâtre armée de sisal (fibre végétale utilisée pour la fabrication de cordes).Une fois le process exécuté, il faut le répéter pour faire l’ensemble des chapes permettant d’ouvrir le moule pour la réalisation du modèle en cire.

Création du modèle en cire

1. Confection du modèle en cire

Dépose d’une couche de cire liquide chaude au pinceau sur toute la surface du moule en élastomère. Les arrêtes sont renforcées à l’aide d’un mélange de cire composé de paraffine et de colophane (sève de pin). Ces renforts assurent une épaisseur suffisante sur les parties sensibles de la pièce.

2. Coulée au renversé du modèle en cire

Le moule refermé est rempli de cire tiède pour ne pas refondre la cire étalée précédemment au pinceau. La cire est vidée progressivement en tournant le moule, et ce avant qu’elle ne refroidisse et ne durcisse entièrement. Il s’en dépose une épaisseur régulière de quelques millimètres sur toute la surface du moule en élastomère.

3. Modèle en cire

Le moule est ouvert. L’élastomère est délicatement retiré. Le plan de joint du modèle en cire sera retouché, à cette étape, l’artiste peut intervenir et modifier des détails de volume sur le modèle en cire.Cette sculpture en cire creuse est l’exacte réplique du modèle original en plâtre. Le bronze sera la copie conforme de cette épreuve en cire.

Moulage de la cire, méthode moderne

1. Sytème d'alimentation

Le système d’alimentation permet de canaliser le métal lors de la coulée. Il est composé d’attaques ou tranches de coulées reliées à des jets secondaires (de plus gros diamètre) qui sont eux même reliés à des jets primaires plus épais. L’ensemble est soudé à un entonnoir en cire. On remarque que le système d’alimentation est monté dans le sens inverse de la coulée du métal (entonnoir vers le bas). Avant le remplissage du cylindre par un matériau réfractaire (voir Diapo 2), des clous transpercent la cire pour maintenir le futur noyau en plâtre (partie vide à l’intérieur de la cire) avec le reste du moule lorsque la cire aura fondu.La partie haute du modèle en cire est percée pour laisser l’air s’échapper et permettre au noyau de se remplir de plâtre.

2. Préparation au moulage sous vide

Un cylindre en inox réfractaire est descendu autour des modèles en cire alimentés. Plusieurs « Bocuse d’Or » sont regroupés dans le même cylindre afin de les couler simultanément.Le cylindre, recouvert de scotch pour le rendre étanche, sera rempli de plâtre réfractaire.

3. Moulage sous vide

4. Schéma de principe du moulage sous vide

5. Etuvage

Le cylindre sorti de la machine à mouler est installé sur la plaque de décirage de l’étuve (support sur lequel le moule est déposé pour que la cire fonde). L’entonnoir est orienté vers le bas pour favoriser le décirage. La cuisson du moule s’effectue par paliers : environ 1h par cm de rayon du cylindre pour l’ensemble du processus de cuisson.

– Premier palier: Il dure quelques heures, entre 150 et 200 degrés selon de la taille du moule. Durant cette opération, la cire s’évacue lentement, d’où l’expression « fonte à la cire perdue », ainsi que l’eau contenue dans le mélange de plâtre réfractaire. Environ un tiers de la cire contenue dans le moule est recyclée après l’étuvage.

– Second palier : Il atteint 650 à 700 degrés et, pendant plusieurs heures, les cires résiduelles sont calcinées et l’eau de constitution du plâtre réfractaire est supprimée.

– Troisième palier : La température redescend progressivement jusqu’à 350 degrés. Le moule cuit peut recevoir le métal en fusion.

Du bronze brut au bronze fini

1. L'alliage

Le bronze est un alliage essentiellement composé de cuivre et d’étain, mais on y trouve aussi du zinc et du plomb en plus faibles quantités. Les traces d’autres métaux sont considérées comme des impuretés. L‘étain durcit l’alliage, le zinc le désoxyde et le plomb en augmente la coulabilité (fluidité).Le point de fusion avoisine les 1040 degrés, mais pour le couler dans le moule il est indispensable d’élever la température du bain aux alentours de 1150 degrés.Le bronze est un alliage d’une densité de 8,5 kg/l. A l’atelier, la coulée est réalisée par dépression : le cylindre est descendu dans la cuve à dépression reliée à la pompe à vide. Le métal en fusion versé dans le moule est en même temps aspiré par la pompe à vide à travers les porosités du plâtre contenu dans le cylindre. Cela permet d’obtenir une peau de modèle (état de surface) d’une excellente qualité.La coulée est un instant magique qui concrétise toute une partie du travail.

2. Le décochage

Le décochage Le décochage est l’opération qui consiste à casser le moule en plâtre pour y découvrir le bronze brut de fonderie. Ce travail est effectué avec un nettoyeur à haute pression d’eau (250 bars).

3. Bronzes bruts de fonderie

A ce stade, on retrouve la réplique exacte de ce qui a été réalisé initialement en cire. Le bronze sorti du moule réfractaire est calaminé ce qui lui donne cette couleur particulière. Les bavures sont le résultat de micro fissures à l’intérieur du moule lors de l’étuvage.

4. Ebarbage, ébavurage

Toutes les parties étrangères à la sculpture – entonnoir, jets primaires, jets secondaires, tranches de coulée ainsi que les éventuelles bavures sont tronçonnées à la disqueuse pour séparer les pièces. Les « fers » qui maintenaient le noyau en place à l’intérieur du moule après le décirage sont également enlevés. Le noyau est alors vidé à l’aide d’un nettoyeur à haute pression. Le bronze creux est microbillé. Cette opération consiste à pulvériser de la microbille de verre sur toute la surface du métal afin de le nettoyer, d’enlever la calamine et de le mettre à nu.

5. Ciselure

Les clous (généralement en inox) retirés laissent place à des trous qui seront rebouchés par soudage. Le trou volontairement percé sur la toque (partie haute) est également rebouché par soudage. Les tranches de coulée (alimentations) sont meulées. La ciselure dissimule les traces de tronçonnage et d’ébavurage apparentes sur la sculpture tout en ravivant les moindres détails. Le travail et l’interprétation personnelle du ciseleur ne doivent pas s’afficher sur les bronzes achevés. Au contraire, ils doivent s’effacer devant le modelé de l’artiste pour le respecter et le mettre en valeur.

6. Bronze d'art

A ce stade la ciselure est achevée. Le socle a été « tendu » à l’aide d’abrasifs de plus en plus fins pour obtenir une surface parfaitement lisse. La matière sur le reste du bronze a été travaillée à l’aide de petits outils pour conserver l’état de surface voulu par l’artiste. La sculpture est alors brossée et toilée (ponçage au papier de verre fin). Elle est prête à recevoir la patine, la dorure ou l’argenture. La fonte de cette sculpture est authentifiée par le cachet du fondeur apposé à l’arrière du socle. Ont l’appellation d’ « oeuvres d’art originales », les sculptures en bronze numérotées de 1 à 8 (1/8 ; 2/8 ; etc.) plus quatre épreuves d’artistes (EA I/ IV ; EA II/IV ; etc.). Il existe des sculptures dont le nombre de tirage est décidé par l’éditeur (1/100 ; 2/100 ; etc.). Celles-ci sont considérées comme des pièces d’édition. Les sculptures réalisées en un seul exemplaire sont des pièces uniques et portent la mention « P.U. » Les œuvres sans numérotation ne sont pas considérées comme des « œuvres d’art originales ».

7. La patine

Il existe une palette presque infinie de patines, c’est pourquoi il est difficile de proposer des échantillons sans conditionner le choix de l’artiste. La teinte peut être décidée à partir d’une photo, d’une image ou tout simplement à partir de couleurs coloriées ou peintes par l’artiste. Le fondeur et l’artiste pourront ainsi discuter de la patine à réaliser car les goûts et les couleurs, ça se discute. La patine, travail empirique, est une réaction chimique qui s’opère à chaud ou à froid sur le métal en y appliquant des oxydes qui lui permettent de gagner des siècles de vieillissement tout en les contrôlant. La patine d’une oeuvre d’art diffère d’une sculpture à l’autre et ajoute ce petit plus qui met en valeur les volumes sans les anéantir par une trop forte présence.
Les patines vertes rendent la sculpture beaucoup plus dense, tout en laissant des vibrations délicates par des couleurs mouchetées et contrôlées. Les patines vénitiennes (rousses), très transparentes, rajoutent un côté précieux à l’oeuvre et notamment quand la finition est très poussée au niveau du ponçage.Ce sont les patines sombres, brunes, noires, qui restituent le mieux la lecture des volumes.

Réalisation d’un moule de potée traditionnelle

1. Réalisation d’une cire
2. Installation du départ du système d’alimentation
3. Réalisation d’un muret en plâtre réfractaire autour de l’entonnoir
4. Remplissage du noyau
5. Démoulage de l'élastomère
6. Retouches de la cire
7. Installation du système d’alimentation
8. Élaboration d'un mur en plâtre
9. Projection de plâtre pour l’empreinte
10. Consolidation du moule et ajout d’une grille de renfort
11. Lissage du moule
12. Le coulage du noyau au travers des débuts de jets et d'events en cire

1. Réalisation d’une cire

2. Installation du départ du système d'alimentation

3. Réalisation d’un muret en plâtre réfractaire autour de l’entonnoir

4. Remplissage du noyau

5. Démoulage de l'élastomère

6. Retouches de la cire

7. Installation du système d’alimentation

8. Élaboration d'un mur en plâtre

9. Projection de plâtre pour l’empreinte

10. Consolidation du moule et ajout d’une grille de renfort

11. Lissage du moule

12. Le coulage du noyau au travers des debuts de jets et d'events en cire

Moulage au sable naturel

1. Malaxage du sable
2. Mise en place des modèles
3. Tamisage fin du sable sur le modèle
4. Serrage aux doigts
5. Serrage au battoir
6. Serrage à la batte
7. Outils de mouleur au sable naturel
8. Mise à niveau du moule
9. Saupoudrage du poncif (talc et graphite)
10. Traçage des repères en négatif
11. Mise en place et remplissage du 2e châssis après avoir retourné le premier
12. Serrage aux pouces en compagnie de mon ami fondeur J.-M. Bancel
13. Serrage à la batte
14. Ouverture du châssis puis démoulage des modèles
15. Traçage du système d’alimentation

1. Malaxage du sable

Certaines sculptures ne sont pas coulées à la cire perdue. Les choix sont déterminés par la complexité technique de la pièce, la taille de l’oeuvre ou son coût de réalisation. Il existe aussi un marché parallèle à celui de l’art, qui nécessite la fabrication d’objets en petites séries (funéraire, orfèvrerie, luminaire, décoration, etc. ) mais qui ne se situe pas dans le domaine industriel. La technique du moulage au sable sillico-argileux (silice agglomérée à l’argile) est sans doute la plus répandue actuellement dans le domaine artisanal. Cette technique du moulage au sable dispense le fondeur d’élaborer une empreinte souple en élastomère, souvent onéreuse. Les modèles sont serrés directement dans le sable pour la prise d’empreinte. Le système d’alimentation des objets est tracé dans le sable à l’aide d’outils spécifiques. Le principe est identique à celui du moulage à la cire perdue (entonnoir, jets et tranches de coulées). Un circuit pour évacuer l’air est tracé en parallèle au système d’alimentation. Les objets sont généralement coulés en bronze mais parfois en laiton. Le laiton, comme le bronze, s’inscrit dans la famille des cuivreux.