fablab

mise à jour le 27/03/2021, ajout concernant l'inox et vidéo de théorie sur le son et de démonstration d'accordage de handpan, corrections diverses

 

Une belle énergie collective lie les fabricants expérimentés, les apprentis et les passionnés de sculptures sonores. Chacun participe à sa manière à la construction d'une communauté internationale.

C'est aussi grâce à cette énergie que notre projet "Shellopan" s'est construit depuis 2010 et un des conseils les plus précieux que nous ayons reçu d'un de nos aînés était : "ne restez pas seuls, vous devez travailler en équipe !"

Shellopan est aujourd'hui inclus dans une entreprise coopérative qui participe à donner un autre visage à notre économie. Poursuivant les messages de nos aînés, nous avons choisi de publier nos travaux, d'ouvrir notre atelier et de partager nos moyens de productions* à la manière d'un fablab** dédié à la sculpture sonore.

Nous invitons les personnes souhaitant se lancer dans l'aventure à prendre connaissance de l'ensemble des informations contenues sur cette page. Peut-être y trouverez-vous des réponses à vos interrogations.

 

* moyens de production : en voici ci-dessous un exemple, notre outil pour fabriquer nos coques de handpan.

** fablab : laboratoire de fabrication partageant ses outils et aidant à leur usage. Souvent ses outils sont commandés par informatique et permettent une très grande créativité (imprimante 3D, fraiseuse à commande numérique, découpe laser, ...). Nous reprenons ici le concept de façon très spécialisée avec des outils et matériaux dédiés au travail du métal.

 

1) un peu d'histoire et quelques principes...

Nos travaux ont pu voir le jour grâce aux travaux de nos précurseurs et aux informations qu'ils ont publiées ou communiquées avec le désir de voir la connaissance devenir partagée et plus importante. Notre approche est de leur rendre hommage et d'essayer de partager à notre tour les savoirs que nous utilisons. Pour que la "connaissance" collective augmente, cela nécessite que les personnes utilisant ce que nous mettons à disposition soient aussi dans la même démarche.

Lorsque nous avons démarré notre projet en 2010, le problème principal pour créer des handpans était de former à la main les coques servant de matière première. Nous avions initié un projet de création d'un outil d'emboutissage mais les coûts d'un tel outillage étaient trop importants pour les deux apprentis que nous étions (Delphine et moi, Matthieu). Quelques années plus tard, d'autres apprentis démarraient des projets un peu partout en Europe et nous avons proposé de partager une future production des coques embouties pour rendre possible la construction de l'outillage. Un groupe de 5 fabricants accepta de prendre le risque de soutenir le projet (sans savoir si les coques leur conviendraient) et nous avons collectivement décidé des dimensions des futures coques. J'ai alors construit l'outil d'emboutissage avec une entreprise de prototypage industriel et j'ai fait mon premier choix concernant l'acier à utiliser. Depuis 2014, nous avons produits 8 séries de coques qui sont devenues connues sous le nom de coques Shellopan et qui ont été utilisées par différents fabricants dans le monde entier. Nous avons aussi accueilli de nombreux visiteurs souhaitant apprendre les bases de notre travail dans notre atelier. La demande de matière première et d'apprentissage est devenue très forte mais nous n'avons pas souhaité augmenter notre capacité de production et d'accueil. Nous souhaitions ainsi favoriser l'arrivée de nouveaux projets et donc la diversité des instruments fabriqués.

Depuis 2017, d'autres projets de fabrication de matière proposent la vente de coques embouties, hydroformées ou repoussées sont arrivés sur un marché en forte demande et certains ont simplement copié la forme de la coque Shellopan et industrialisé la production/commercialisation. Nous sommes donc libérés de toute pression et nous continuerons à développer/partager nos produits et nos recherches sur l'acier à notre rythme et sans aucune volonté de développement commercial de cette activité. Les produits et services sont ainsi proposés dans le cadre d’une démarche volontaire de partage et ils ne seront accessibles qu'après entente préalable et/ou sur rendez-vous. Comme cela devrait être possible pour tout Etre humain, nous nous réservons la liberté de choisir quand et au service de qui nous consacrons notre énergie.

Nous choisissons donc d'orienter la partie "fablab" de notre activité plutôt vers les personnes souhaitant s'impliquer dans la communauté du Handpan avec une approche de partage trouvant un équilibre avec leur activité commerciale. Nous ne sommes pas des sous-traitants pour d'autres fabricants, nous ne répondons donc pas aux demandes qui sont assimilés à une activité de ce type. Même si nous ne les trouvons pas toujours adaptées, nous respectons les formes d'activités commerciales traditionnelles et espérons recevoir le même respect quand nous choisissons de ne pas y participer.

Depuis 2020, l'entreprise PANArt en Suisse a engagé des démarches pour demander la reconnaissance de leur copyright sur leur sculpture sonore le Hang. Leur demande vis à vis de la communauté des personnes souhaitant apprendre ou avoir une activité autour de l'accordage du métal est exprimée sur leur site internet. Pour résumer ils demandent à la communauté du handpan de s'émanciper et de s'éloigner de l'esthétique du Hang. Nous invitons toute personne souhaitant se lancer dans cette activité à considérer cette question et à s'informer sérieusement. Dans une tentative d'établir une discussion sur des fondements scientifiques sérieux, j'ai moi-même (Matthieu) participé à l'écriture d'un courrier que nous destinions au Dr. Anthony ACHONG, figure de référence dans l'étude scientifique du Steelpan, pour questionner et réagir à des affirmations de sa part rendues publiques par PANArt. Nous avons appris la disparition du Dr. Anthony Achong à la fin de la rédaction de notre lettre et notre courrier est devenu une lettre ouverte à la communauté de l'accordage de l'acier. Beaucoup de point techniques du débat y sont détaillés et cela peut participer à une meilleure compréhension de cette problématique.

 

2) caractéristiques de la matière première pour fabriquer un handpan

Avant de réaliser des coques, la toute première étape est de trouver sa matière première. Elle aura un impact sur le son presque aussi important que celui résultant du travail de l'accordeur. Plusieurs choix ont été expérimentés en tout premier lieu par l'entreprise PANArt qui s'est basée sur son expérience du Steelpan.

Le plus classique utilisé actuellement est l'acier doux norme DC04. C'est un acier à emboutir avec une faible teneur en carbone et autres éléments d'alliage. La référence d'acier "DC04" est bien connue depuis les publications de l'entreprise PANArt. Cette référence n'est pas une garantie d'obtenir un bon acier en raison de la trop grande tolérance de la norme. Il est assez facile d'obtenir un mauvais acier DC04 surtout avec les marchandises importées. Aussi, les meilleurs paramètres favorisant l'emboutissage ne sont pas de meilleurs paramètres pour la gestion des stress compressifs que nous induisons dans la tôle lorsque nous l'accordons, il nous faut donc trouver la bonne "balance" quand nous choisissons un nouveau batch d'acier et il faudra aussi procéder à un durcissement de la matière (point 3 ci-dessous). Il est très difficile de trouvé cet acier fabriqué en France ou en Europe en raison de la forte concurrence chinoise et chez Shellopan, il nous arrive souvent de devoir attendre plus d'un an avant de pouvoir acheter l'acier qui nous convient.

Depuis quelques années, une nouvelle mode émergea dans le milieu du handpan et consista à utiliser de l'acier inoxydable. Le type d'inox utilisé est dit ferritique, cet un inox sans nickel et donc peu couteux principalement utilisé pour faire du mobilier de cuisine, des pots d'échappement ou encore des bacs de friteuses ! L'impact sur le son est très caractéristique en donnant plus de sustain au son de l'instrument, il devient encore plus facile à jouer pour les débutants. L'instrument aura une dynamique particulière qui se prêtera bien à un jeu en extérieur ou une jeu méditatif lent mais pourra devenir plus fatigant pour les oreilles lorsqu'il est joué en intérieur car son son deviendra facilement une sorte de soupe sonore ou tout se mélange. Nous considérons que de tels instruments ont un coté flatteur et cela peut devenir trompeur pour le client "débutant". Pour pallier au coté parfois jugé comme trop fatigant, une nuance d'inox allié à du titane a été utilisée mais le son reste tout de même celui d'un inox et n'est jamais comparable avec celui de l'acier nitruré.

Il est aussi possible d'utiliser d'autres matériaux comme des aciers à plus forte teneur en carbone (acier de construction) qui ne nécessiteront pas de procédé de durcissement couteux mais les instruments réalisés seront plus sensibles à la rouille.

La méthode de formage et d'accordage devra être adaptée à la matière utilisée. Indépendamment du travail de l'accordeur, le timbre sonore de l'instrument sera très aussi impacté par le choix du matériel de base. Nous pensons donc qu'il est important pour un fabricant de handpan de connaitre les caractéristiques physiques et chimiques de la tôle qu'il achète.

 

Différentes méthodes de formage des coques :

(par ordre de préférence personnelle croissante, avantages et défauts entre parenthèses) :

  1. martelage manuel au fouloir pneumatique (+ pas cher / + contrôle possible de l'épaisseur avec l'expérience / - risque pour la santé, éprouvant pour les muscles et les articulations)
  2. repoussage manuel ou commande numérique (+ pas cher / + facilité de former l'évent de la coque du dessous / - problème d'épaisseur inconsistante, la tôle s'affine plus on s'éloigne du centre)
  3. hydroformage (+ facilité de choix de la profondeur de la coque, - impossibilité de contrôler la répartition de l'épaisseur, la coque finale est plus fine au centre d'environ 25%, nous avons éliminé cette technique pour cette raison)
  4. repoussage dans des cerclages (cf brevet Pantheon Steel, + contrôle de l'épaisseur possible selon outillage / - besoin d'une tôle plus épaisse au départ car le repoussage ne fera que affiner la matière / - rainures marquées dans la surface)
  5. emboutissage sur presse hydraulique (+contrôle de l'épaisseur de la tôle avec possibilité de laisser rentrer de la matière depuis le serre flan, - outillage couteux et besoin d'une presse de grande dimension)

 

Dimensions et épaisseur des coques :

Voici les dimensions qui sont devenues le "standard" du handpan : diamètre extérieur 550mm, diamètre interne 530mm, profondeur 130mm, épaisseur tôle avant emboutissage 1mm

 

Une caractéristique très importante concerne la répartition de l'épaisseur après l'emboutissage (cf photo ci-dessous). Les marques de glissement de tôle qui sont visibles au bord des coques sont la conséquence de notre méthode de contrôle de la répartition des épaisseur durant l'emboutissage. Une partie de l'acier glisse depuis la bride de serrage vers l'intérieur de la coque, cela évite de trop étirer la matière dans la coque. Le seul moyen de connaitre l'épaisseur et sa distribution et d'en faire la mesure avec un outil adapté (sonde à ultrason, ...).

handpan shells thickness test

 

3) notions concernant la nitruration et les brevets

Le choix d’un acier à emboutir à faible teneur en carbone (exemple : DC01 à DC05) impose de réaliser un traitement visant à durcir la tôle.

Un traitement possible est la nitruration dont les principes appliqués à un instrument de musique en métal ont été publiés en l’an 2000 par l’entreprise PANArt Hangbau AG (Conference on New Developments of the Steelpan – Paris – 20/05/2000). Des brevets ont été déposés par cette entreprise concernant la fabrication d’instruments de musique en tôle nitrurée. Ces brevets font l'objet de nombreuses discussions et parfois d'incompréhensions dans la communauté du Handpan. Nous recommandons à chacun d’étudier le contenu du brevet européen EP2443625 et son historique afin de se forger sa propre opinion et aussi d'apprécier l'incidence que cela peut-avoir sur un projet de fabrication. Il existait une possibilité d’usage sous licence de ce brevet mais toutes les informations ont été effacées du site de PANArt.

Nous pouvons distinguer 3 approches concernant la nitruration :

- une nitruration très courte créant 3 strates dans la matière : une couche de combinaison (couche blanche), une couche de diffusion puis la couche centrale d'épaisseur variable dont les caractéristiques de la matière n'ont pas ou peu été modifiées. Le protection contre l'oxydation est assez faible mais il est possible de tenter de l'améliorer par une procédure de post oxydation. D'après mon expérience, les instruments réalisés avec ce type de matière ont généralement un sustain très long et peuvent nécessiter plus de recuits pour être stabilisés.

- une nitruration moyenne créant 2 strates dans la matière telle que présentée dans les publications de PANArt en l'an 2000 : il en résulte une couche de combinaison puis une couche de diffusion jusqu'au coeur de la matière. La dureté en surface est environ 2x supérieure à la dureté à coeur. Comparée à une nitruration courte, c'est un type de nitruration qui donne plus de caractère à la matière et elle est souvent considérée comme plus dure à travailler pour les débutants. A mes yeux, plus la nitruration est longue, plus la réaction de la membrane au touché des doigts peut-être travaillée par l'accordeur.

- une nitruration longue telle que présentée dans le brevet de PANArt pour obtenir une certaine densité de nitrures précipités. C'est une nitruration qu'aucun fabriquant de Handpan ne semble utiliser. PANArt l'utiliserait depuis les Hang dit "integral". Je n'ai jamais pu tester une telle matière et ne peux donc pas faire de commentaire sur ses caractéristiques.

 

4) Physique des matériaux et importance de l'approche scientifique

Il est possible de fabriquer des instruments de musique en se contentant d'accorder des coques disponibles sur le marché mais il me semble que démarrer un véritable projet artisanal lié aux caractéristiques physiques du métal devrait être accompagné d'une étude de ces caractéristiques. Je n'ai pas la prétention de faire un cours à ce sujet mais pour ne pas se limiter à parler d'un métal dur ou mou, je peux tout de même inviter les lecteurs à se renseigner sur les notions suivantes :

Globalement, être capable d'expliquer les différences entre rigidité, résistance, raideur et dureté est le signe d'une bonne compréhension :)

Les enjeux dans notre domaine d'activité seraient de comprendre l'incidence de tous ces paramètres :

  • sur le timbre d'une note et d'un instrument dans sa globalité
  • sur son style de préparation des notes et d'accordage.
  • sur la durabilité d'un instrument

Des informations intéressantes peuvent être trouvées dans les travaux de recherche de PANArt et de Anthony Achong. Daniel Bernasconi de SOMA Sound Scluptures en Suisse a choisi de publier une synthèse de ses recherches : "science of sounding steel". Nous recommandons vivement de garder son esprit critique concernant toutes ses informations qui ne reflètent que le niveau de compréhension (évolutif) de leurs auteurs. Il nous est arrivé de nous perdre et/ou de nous acharner dans des directions inadaptées en oubliant ce conseil ;)


5) L'outillage indispensable à chaque étape

Bien que certains outils coûteux peuvent être mis en commun, certains deviennent très personnels comme par exemple les marteaux. Chacun aura bien sûr ses propres préférences et voici une liste générique des outils nécessaires pour commencer un projet de fabrication de handpans :

  1. nettoyage des coques : scotch brite grain 180 à 1000 sur meuleuse d'angle, solvant/dégraissant type "essence F" ou alcool isopropylique dans un espace ventilé et avec masque de protection combinée norme A2P3 (important).
  2. nitruration : un rack supportant les coques et espaçant les coques dans le four permet d'éviter toute déformation
  3. emboutissage des dimples : empreintes mâles en acier et/ou caoutchouc et femelles en acier + presse <20 tonnes. Vous trouverez ici un outil pour faciliter le calcul des tailles des notes et des dimples : shellopan - note et dimples ratio.xlsx (faire clic droit, enregistrer la cible en cas de difficulté à afficher le fichier, bien lire les questions réponses en bas de fichier)
  4. fabrication de l'évent pour la coque du dessous : empreintes mâles et femelles + presse <5 tonnes + plateau de maintien tournant + marteau de carrossier 1kg
  5. formage de la coque entre les notes : cerclages pour maintenir la jante de la coque + fouloir pneumatique (mot clé : GS-0838E) + avec différentes têtes + compresseur d'air
  6. recuit : four de taille adaptée et pouvant tenir jusqu'à 400°C (en général ce sont des fours faisant minimum 4kW)
  7. martelage : set de marteaux et maillets (les têtes réalisées ici peuvent convenir pour le fouloir pneumatique et pour les outils à main : jimmyshouseofhammers)
  8. accordage : outil d'analyse audio (exemples : linotune, overtone analyser, peterson mechanical strobe tuners)
  9. collage : un pistolet à colle adapté aux mastics épais est vivement recommandé, certaines personnes utilisent un pistolet électrique pour faciliter cette étape (oubliez les produits bas de gamme à ce sujet, ils n'auront pas la force suffisante).

 

6) Fabriquer son propre stand d'accordage de Handpan

Vous trouverez ici des informations pour pouvoir construire votre propre stand d'accordage de Handpan. Vous aurez juste besoin de trouver une entreprise de découpe d'acier (laser ou autre) et d'être en mesure de percer des trous (optionnellement de tarauder un pas de vis). Pour le support des cerclages, vous pouvez utiliser un ancien bureau ou tout matériau de récupération en acier ou en bois. En cliquant sur la 2ème image ci-dessous, vous aurez accès à un fichier DWG que vous pourrez adapter à votre projet et envoyer à votre entreprise de découpe. (DWG trueview est la visionneuse gratuite de ce type de fichiers).

stand d'accordage de handpan

stand d'accordage fichier pour découpe laser

7) Un peu de théorie générale sur le son et une démonstration d'accordage de handpan

Voici une video en deux parties que j'ai réalisée durant le "grand confinement" pour servir de ressource pédagogique dans le cadre du programme de sciences des classes de première. Il y a très probablement des informations qui pourront servir à toute personne souhaitant découvrir l'art de l'accordage du métal.

 

 

 

8) Questions & Réponses

voir la section anglaise de cette page : shellopan fablab

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