Tom Stanton voulait faire passer le mur du son à un projectile avec un engin mû uniquement par la chute d’un contrepoids. Dans sa dernière vidéo, il mesure finalement 346,4 m/s, soit 776 mph selon son calcul.

Le chiffre est amusant. Le processus l’est davantage.

Stanton explique avoir commencé les calculs de ce projet il y a presque six ans. Son historique Patreon montre aussi une longue suite de trébuchets, de mécanismes de lancement et d’essais bien antérieurs à la vidéo finale. Ce n’est donc pas une idée générée un vendredi soir puis imprimée pendant le week-end.

Tester en plastique avant de couper le carbone

Pour atteindre une vitesse pareille, Stanton abandonne une partie de la géométrie classique du trébuchet. Le contrepoids reste la source d’énergie, mais une transmission lui permet d’accélérer un bras relativement court avant que la fronde ne prenne le relais.

La partie intéressante n’est pas la recette mécanique. C’est sa manière de décider quoi fabriquer.

Avant d’usiner la pièce finale en fibre de carbone, il simule les contraintes puis imprime une version de test en 3D. Le prototype révèle immédiatement un problème de flambage que le modèle théorique ne rendait pas assez rassurant à ses yeux. Il modifie la géométrie, reteste, puis seulement passe au matériau coûteux.

Le prototype en plastique ne sert donc pas à ressembler au produit final. Il sert à faire apparaître une erreur à bas prix.

Mesurer, rater, déplacer le problème

Les premiers tirs rapides révèlent ensuite un autre ennemi : les pertes d’énergie. Stanton compare ses mesures, travaille l’aérodynamique du bras, enlève de la masse là où elle coûte le plus et utilise la vidéo au ralenti pour observer le moment de libération.

Un essai avec un contrepoids de 40 kg atteint 716 mph selon ses mesures. Rapide, mais encore sous son objectif. Il pousse ensuite le montage au-delà de la charge pour laquelle il avait été conçu : la fronde casse.

Plutôt que de simplement ajouter encore plus d’énergie, il réduit alors la masse du projectile et redessine une partie du mécanisme de libération. Le problème change de nature : obtenir la vitesse recherchée avec moins d’effort imposé à la machine.

Lors du dernier essai, Stanton indique que le bras tourne à 2 342 tr/min. Il mesure ensuite le projectile sur 1,94 m parcouru en 5,6 millisecondes et en déduit 346,4 m/s.

Cette mesure n’a pas été répliquée indépendamment. Stanton présente également son appareil comme le premier trébuchet supersonique à contrepoids, une priorité qu’IRZ n’a pas vérifiée. Le résultat intéressant ici est donc celui de son expérience, pas un record à graver dans le marbre.

Les outils d’atelier ont changé l’échelle des expériences

La dernière minute de la vidéo résume presque mieux le projet que le bang final. Stanton cite la CAO, sa fraiseuse CNC maison et l’impression 3D comme les outils qui lui ont permis de transformer une vieille obsession mécanique en machine réelle.

L’impression 3D accélère les pièces provisoires. La simulation élimine certaines mauvaises pistes avant l’usinage. La CNC permet de fabriquer des composants qui auraient autrefois demandé un atelier spécialisé. La vidéo haute vitesse devient un instrument de mesure supplémentaire.

Aucun de ces outils ne donne la solution. Ensemble, ils réduisent le coût de chaque boucle d’essai.

C’est peut-être cela qui rend le projet plus contemporain que son principe médiéval : pas le fait qu’un trébuchet puisse aller très vite, mais qu’un maker puisse aujourd’hui enchaîner calcul, prototype, mesure, échec et nouvelle pièce depuis son propre atelier jusqu’à atteindre une limite qu’il poursuivait depuis des années.