Brevet FR3051588A1 — publié le 20171124

Instrument de musique à manche et corps d'une seule pièce et procédé de fabrication correspondant. L'invention a pour domaine technique les instruments de musique à cordes et les méthodes de fabrication de tels objets. Les instruments de musique à cordes tels que les violons et guitares sont généralement réalisés en bois ou en matériaux naturels par des luthiers. Toutefois, de tels instruments, dits acoustiques, nécessitent des temps de fabrication importants par des artisans confirmés, ainsi que des conditions de stockage et d'utilisation particulières pour les modèles les plus rares. Il en découle que de tels instruments sont coûteux à l'acquisition et à l'entretien. Par ailleurs, de plus en plus de musiciens sont intéressés par des versions dites électriques de ces instruments, dénuées de caisse de résonance et dans lesquelles les vibrations des cordes sont captées afin de générer un signal électrique. Ce signal peut être manipulé numériquement avant d'être restitué par l'intermédiaire d'une amplification et d'enceintes. Une partie de ces instruments électriques sont réalisés de façon similaire à la réalisation des versions acoustiques. Toutefois, une autre partie est réalisée en matériaux synthétiques, par exemple en matériaux plastiques par des méthodes de fabrication de l'industrie plastique, notamment par injection ou moulage. Les instruments ainsi obtenus présentent des caractéristiques suffisamment éloignées de leurs homologues acoustiques pour les rendre pénibles à l'utilisation par leur poids, ou pour en rendre le rendu sonore sensiblement différent. Par exemple, les violons en matériaux plastiques actuels issus de fabrication par moulage par injection sont soit plus lourds (600g) qu'un violon en bois (450g) pour une même résistance, soit du même poids mais moins résistants. 3051588 2 Par ailleurs, les formes complexes entrant dans la structure de tels instruments ne peuvent être obtenues d'un seul tenant avec ces techniques de fabrication. Les différentes parties de l'instrument sont alors fabriquées séparément puis assemblées, généralement par 5 collage. Ces assemblages créent des vibrations parasites perturbant les vibrations générées par les cordes. Ces assemblages créent également des zones de fragilité concentrant les contraintes mécaniques générées par la tension et la vibration des cordes. 10 Il existe un besoin pour un instrument de musique en matériaux synthétiques présentant des caractéristiques physiques proches d'un instrument de musique fabriqué par un luthier, et ne présentant pas de défauts structuraux aptes à dénaturer la vibration créée par les cordes avant leur acquisition par un capteur. 15 Il existe également un besoin pour un procédé de fabrication d'un tel instrument. L'invention a pour objet un instrument de musique comprenant un manche, un corps supportant un chevalet et au moins une corde, le manche et le corps étant réalisés d'une seule pièce. 20 L'instrument de musique peut comprendre au moins un élément de renfort apte à créer une contrainte opposée à la contrainte générée par les cordes, chaque élément de renfort étant disposé dans un logement ménagé dans l'instrument de musique. Chaque élément de renfort peut être choisi parmi une tige de 25 verre, un tube de verre, un tube de verre contraint par un câble métallique, une tige métallique, une corde, un fil ou un câble. L'instrument de musique peut comprendre un chevalet muni d'un capteur apte à acquérir la vibration des cordes, le chevalet étant inséré dans un logement ménagé dans le corps au niveau du chevalet, 30 une lumière étant ménagée au contact de ce logement permettant le passage d'un câble portant le signal issu du capteur vers un amplificateur. Chaque corde peut être insérée et bloquée dans un cylindre métallique, chaque cylindre métallique étant inséré dans une lumière 3051588 3 ménagée dans l'instrument de musique, chaque cylindre métallique coopérant avec une cheville disposée du côté de l'instrument de musique opposé au chevalet, le cylindre métallique et la cheville permettant de régler la tension de la corde. 5 Le manche, le corps, le logement du chevalet, la lumière du câble du capteur, les lumières des cylindres métalliques et les logements des éléments de renfort peuvent être réalisés d'une seule pièce dans une matière plastique par impression à trois dimensions. La matière plastique peut être transparente à la lumière visible. 10 L'instrument de musique peut être un violon ou une guitare. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un instrument de musique comprenant un manche, un corps supportant un chevalet et au moins une corde. Le procédé comprend une étape au cours de laquelle on 15 fabrique d'une seule pièce le manche et le corps de l'instrument. Lors de la fabrication d'une seule pièce du manche et du corps de l'instrument, on peut ménager des logements pour au moins un élément de renfort disposés de sorte à créer une contrainte opposée à la contrainte générée par les cordes, puis on peut insérer et bloquer un 20 élément de renfort dans chaque logement. Lors de la fabrication d'une seule pièce du manche et du corps de l'instrument, on ménage un logement dans le corps au niveau du chevalet pour installer un chevalet muni d'un capteur, on peut ménager une lumière sous le logement du chevalet permettant le passage d'un 25 câble portant le signal issu du capteur vers un amplificateur et on peut ménager des lumières pour des cylindres métalliques coopérant chacun avec une cheville pour régler la tension de chaque corde, puis on peut installer le chevalet muni du capteur et les cylindres métalliques dans leurs lumières respectives. 30 On peut employer une matière plastique pour la fabrication. La matière plastique peut être transparente à la lumière visible. La fabrication peut être réalisée par impression tridimensionnelle. 3051588 4 D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre une vue de face d'un violon selon l' invention, - la figure 2 illustre une vue de côté d'un violon selon l' invention, - la figure 3 illustre une vue de dos d'un violon selon l' invention, - la figure 4 illustre une vue de face d'une guitare selon l' invention, et - la figure 5 illustre une vue de côté d'une guitare selon l' invention. 15 Un premier mode de réalisation de l'invention concerne un violon en matériaux synthétiques tel qu'illustré par les figures 1 à 3. Un tel violon comprend un manche 1, un corps 2 supportant un chevalet et au moins une corde. Il est admis qu'un violon comprend généralement quatre cordes, toutefois un nombre différent de cordes 20 peut être installé. Chaque corde est insérée dans une lumière ménagée à l'extrémité libre du manche, s'appuie sur le chevalet, et est insérée et bloquée dans un cylindre métallique située dans le corps 2 du violon. Du côté de l'extrémité libre du manche 1, la corde est solidaire 25 d'une bille de diamètre supérieur au diamètre de la lumière à travers laquelle la corde est insérée dans le manche. Chaque cylindre métallique coopère avec une cheville disposée du côté du corps 2 opposé au chevalet. L'ensemble tendeur comprenant le cylindre métallique et la cheville permet de régler la tension de la 30 corde. L'ensemble tendeur présente une sensibilité d'accordage au moins aussi bonne qu'une cheville de violon acoustique et l'avantage d'être disposé dans une partie du violon pourvue de plus de matière que l'extrémité du manche, ce qui réduit les contraintes mécaniques générées. Une telle disposition permet également une meilleure 5 10 3051588 5 répartition des masses ce qui permet, à masse égale, de diminuer la force que doit supporter l'épaule du musicien en rapprochant le centre gravité du violon de l'épaule du violoniste. Cela favorise ainsi la maniabilité de l'instrument et réduit les efforts à fournir par le 5 musicien pour tenir en place l'instrument, réduisant de ce fait la fatigue durant l'interprétation. L'ensemble tendeur est généralement employé dans des guitares. Les vibrations des cordes sont acquises par un capteur compris 10 dans le chevalet, le chevalet étant inséré dans un logement référencé 8 sur la figure 2, ménagé dans le corps 2 du côté portant le chevalet. Une lumière 7 ménagée transversalement dans le corps 2 au niveau du chevalet et située au contact du logement du chevalet permet l'installation d'une prise de connexion d'un câble portant le signal 15 issu du capteur vers un amplificateur, la prise de connexion étant par ailleurs connectée au capteur de vibration des cordes. Afin d'alléger le violon de sorte à en rendre la pratique la plus facile possible tout en maintenant une résistance mécanique élevée et la planéité de la touche 11 et du manche 1, le corps 2 est évidé et muni 20 de renforts structuraux 10 en nid d'abeille illustrés par la figure 3. On rappelle que la touche 11 est la zone située sous les cordes sur laquelle les cordes viennent buter lorsque le violoniste pose un doigt pour faire une note. Elle doit être parfaitement plate en toute circonstance pour garantir la bonne vibration des cordes et la cohérence des écarts de 25 notes. Afin d'améliorer la résistance du violon aux contraintes générées par la tension des cordes, au moins un premier élément de renfort 5 est disposé dans le manche 1 sous la touche 11 de façon colinéaire aux cordes et au moins un deuxième élément de renfort 6 est 30 disposé longitudinalement dans le corps 2. Ces éléments de renfort 5,6 sont insérés dans des logements ménagés dans le violon. Les exemples suivants, donnés de façon non limitative, illustrent les éléments de renfort utilisables. 3051588 6 Un élément de renfort peut être une tige filetée droite ou cintrée créant son propre taraudage. Un élément de renfort peut également être une tige filetée droite ou cintrée insérée dans un logement puis bloquée par au moins 5 une butée, notamment des écrous, à chaque extrémité et/ou bloquée par au moins une butée disposée entre les extrémités de la tige filetée. Alternativement ou en conjonction avec le blocage, la tige filetée peut être solidarisée, notamment par collage avec une colle ou de la résine, ou par chauffage de l'élément de renfort. 10 Un élément de renfort peut être un câble, une corde ou un fil dans tout matériau opaque ou transparent inséré puis bloqué par au moins une butée, notamment des écrous, à chaque extrémité et/ou bloqué par au moins une butée disposée entre les extrémités du câble. Un élément de renfort peut être un insert de verre, tige de verre 15 ou cylindre de verre, inséré dans un logement. L'insert peut éventuellement être solidarisé par collage, entré en force ou par chauffage de l'insert de verre à une température inférieure à la température de fluage du verre et supérieure à la température de fluage du matériau du violon. Cela permet de faire fondre les parois du 20 logement qui en se solidifiant bloquent l'insert de verre. Cet insert de verre peut être amélioré en procédant à sa mise en compression afin de lui permettre de supporter une flexion plus grande. Pour réaliser cela, l'insert de verre peut être combiné à un câble, corde, fil dans tout matériau opaque ou transparent ou à une tige 25 filetée ou non, mis en tension de façon similaire à la mise sous tension réalisée dans les exemples ci-dessus. Dans un mode de réalisation particulier, le premier élément de renfort 5 est un insert en verre tandis que le deuxième élément de renfort 6 est une tige filetée. 30 Le violon décrit ci-dessus est particulier dans la mesure où le manche, le corps, le logement du chevalet 8, la lumière 7 du câble du capteur, les lumières des cylindres métalliques 4 et les logements des éléments de renfort 5,6 sont réalisés d'une seule pièce. 3051588 7 Un deuxième mode de réalisation de l'invention concerne une guitare en matériaux synthétiques telle qu'illustrée par les figures 4 et 5. Une telle guitare comprend un manche 1, un corps 2 supportant 5 un chevalet et au moins une corde. Il est admis qu'une guitare comprend généralement six cordes, toutefois un nombre différent de cordes peut être installé. Chaque corde est reliée par une de ses extrémités au chevalet et par l'autre extrémité à un cylindre métallique 4 disposé dans une 10 lumière ménagée dans la tête du manche. Chaque cylindre métallique 4 coopère avec une cheville 3 disposée du côté de la tête opposé au chevalet. L'ensemble tendeur comprenant le cylindre métallique et la cheville permet de régler la tension de la corde. De façon similaire au violon illustré par les figures 1 à 3, les 15 vibrations des cordes sont acquises par un capteur inséré dans une lumière ménagée dans le corps de la guitare. Dans un mode de réalisation spécifique, le corps 2 est évidé et muni de renforts structuraux 10 en nid d'abeille, afin d'alléger la guitare de sorte à en rendre la pratique la plus facile possible tout en 20 maintenant une résistance mécanique élevée. Dans tous les cas, la résistance de la guitare aux contraintes générées par la tension des cordes est améliorée, en disposant au moins un élément de renfort 5 dans le manche 1 de façon colinéaire aux cordes. Dans l'exemple particulier illustré par les figures 4 et 5, 25 deux éléments de renfort 5 sont installés. Ces éléments de renfort 5 sont insérés dans des logements ménagés dans la guitare. Dans un mode de réalisation particulier, les éléments de renfort 5 sont des inserts en verre cylindriques contraints chacun par un câble métallique en tension tel que décrit plus haut dans la description 30 relative au violon. La guitare décrite ci-dessus est particulière dans la mesure où le manche, le corps, le logement du chevalet 8, la lumière 7 du câble du capteur, les lumières des cylindres métalliques 4 et les logements des éléments de renfort 5,6 sont réalisés d'une seule pièce. Dans un 3051588 8 mode de réalisation particulier, le manche et la partie du corps s'étendant du manche au chevalet sont réalisés en une seule pièce. Ainsi, l'ensemble des parties de l'instrument de musique interagissant avec les cordes est réalisé en une seule pièce. Cela permet de réduire 5 la taille de l'objet à réaliser toute en conservant les propriétés mécaniques décrites ci-dessus. Les instruments de musique décrits ci-dessus sont réalisés au cours d'un procédé de fabrication par impression tridimensionnelle. On rappelle que l'impression tridimensionnelle est un terme 10 générique regroupant plusieurs techniques de fabrication additive parmi lesquels on peut citer le modelage par dépôt de matière en fusion FDM (acronyme anglophone pour « Fused Deposition Modeling »), la Stéréolithographie SLA acronyme anglophone pour « Stéréolithography Apparatus »), le Multijet, le Polyjet, le Mooving 15 Light, le CLIP 3D Printing Technology et le frittage sélectif par laser. Parmi ces techniques, la stéréolithographie est privilégiée pour la qualité des pièces obtenues. L'impression tridimensionnelle permet de produire un objet physique à partir d'un modèle informatique issu d'un outil de 20 Conception assistée par ordinateur CAO. Le modèle informatique est découpé en tranches par un logiciel spécifique puis envoyé à l'imprimante qui dépose ou solidifie de la matière couche par couche pour obtenir l'objet physique. L'empilement de couches permet de créer un volume. 25 Il est ainsi possible de créer des formes complexes d'une seule pièce qui n'auraient pas pu être formées d'un seul tenant par des techniques de fabrication classique. Dans le cas des instruments de musique décrits ci-dessus, l'impression tridimensionnelle permet de créer le manche, le corps et 30 le chevalet des instruments de musique d'un seul tenant, ce qui leur confère des propriétés mécaniques et acoustiques particulières. Aucun assemblage n'étant requis, il n'existe pas de discontinuité entre les différentes parties de l'instrument. Les vibrations créées au niveau des cordes ne sont donc pas perturbées, 3051588 9 diffractées ou réfléchies par les zones d'assemblage. Il en résulte que l'instrument de musique consiste en un milieu continu et isotrope permettant aux vibrations créées au niveau des cordes de voyager parfaitement dans le corps du violon. Cette propriété permet une 5 conformité inédite entre le spectre des vibrations émises au niveau des cordes et le spectre sonore des vibrations enregistrées par le capteur d'acquisition des vibrations des cordes. Par ailleurs, l'absence de zones d'assemblage permet de renforcer la résistance mécanique de l'instrument en limitant la 10 concentration de contraintes dans ces zones. Enfin, l'impression tridimensionnelle permet de créer les lumières et logements en même temps que l'instrument lui-même. Il n'est ainsi pas nécessaire de les usiner postérieurement ce qui réduit les risques de création de défauts ou de casse. Dans certains cas, 15 l'impression tridimensionnelle permet de créer des lumières et logements dans des zones où un usinage serait impossible. L'impression tridimensionnelle permet également de réaliser des renforts et évidements dans le corps de l'instrument de musique simultanément avec la création de l'instrument de musique. La 20 création de ces renforts et évidements ne serait pas réalisable par des techniques classiques d'usinage de par leurs dimensions et rapports de forme. Une fois l' instrument fabriqué par impression tridimensionnelle, les éléments de renfort sont insérés, le chevalet 25 comprenant le capteur d'acquisition des vibrations des cordes et les cordes sont installés et accordés. Dans un mode de réalisation particulier, le procédé de fabrication par impression tridimensionnelle comprend l'utilisation d'un matériau transparent, notamment une résine transparente lorsque 30 l'impression tridimensionnelle est réalisée par stéréolithographie. Les instruments de musique obtenus par le procédé de fabrication selon ce mode de réalisation sont donc entièrement transparents tout en étant résistants et légers. 3051588 10 L'impression tridimensionnelle permet également de réaliser des motifs en surface du manche et du corps de l'instrument de musique lors de la fabrication de ceux-ci, évitant ainsi une étape de gravure postérieure qui peut générer des défauts mécaniques voir la 5 destruction de tout ou partie de l'instrument par fissuration. REVENDICATIONS1. Instrument de musique comprenant un manche (1), un corps (2) supportant un chevalet et au moins une corde caractérisé par le fait que le manche (1) et le corps (2) sont réalisés d'une seule pièce. 2. Instrument de musique selon la revendication 1, comprenant au moins un élément de renfort (5,6) apte à créer une contrainte opposée à la contrainte générée par les cordes, chaque élément de renfort (5,6) étant disposé dans un logement ménagé dans l'instrument de musique. 3. Instrument de musique selon la revendication 2, dans lequel chaque élément de renfort (5,6) est choisi parmi une tige de verre, un tube de verre, un tube de verre contraint par un câble métallique, une tige métallique, une corde, un fil ou un câble. 4. Instrument de musique selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un chevalet muni d'un capteur apte à acquérir la vibration des cordes, le chevalet étant inséré dans un logement (8) ménagé dans le corps (2) au niveau du chevalet, une lumière (7) étant ménagée au contact de ce logement permettant le passage d'un câble portant le signal issu du capteur vers un amplificateur. 5. Instrument de musique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque corde est insérée et bloquée dans un cylindre métallique (4), chaque cylindre métallique (.4) étant inséré dans une lumière ménagée dans l'instrument de musique, chaque cylindre métallique (4) coopérant avec une cheville (3) disposée du côté de l'instrument de musique opposé au chevalet, le cylindre métallique (4) et la cheville (3) permettant de régler la tension de la corde. 6. Instrument de musique selon les revendications 2, 4 et 5 considérées conjointement, dans lequel le manche (1), le corps (2), le logement (8) du chevalet la lumière (7) du câble du capteur, les 3051588 12 lumières des cylindres métalliques (4) et les logements des éléments de renfort (5,6) sont réalisés d'une seule pièce dans une matière plastique par impression à trois dimensions 7. Instrument de musique selon la revendication 2, dans lequel 5 la matière plastique est transparente à la lumière visible. 8. Violon réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9. Guitare réalisée selon l'une quelconque des revendications 1 à7 10 10. Procédé de fabrication d'un instrument de musique comprenant un manche (1), un corps (2) supportant un chevalet et au moins une corde, caractérisé par le fait qu'il comprend une étape au cours de laquelle on fabrique d'une seule pièce le manche (1) et le corps (2) de 15 l'instrument. 11. Procédé de fabrication selon la revendication 10, dans lequel lors de la fabrication d'une seule pièce du manche (1) et du corps (2) de l'instrument, on ménage des logements pour au moins un élément de renfort (5,6) disposés de sorte à créer une contrainte 20 opposée à la contrainte générée par les cordes, puis on insère et on bloque un élément de renfort dans chaque logement. 12. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, dans lequel lors de la fabrication d'une seule 25 pièce du manche et du corps de l'instrument, on ménage un logement (8) dans le corps (2) au niveau du chevalet pour installer un chevalet muni d'un capteur d'acquisition des vibration des cordes, on ménage une lumière (7) sous le logement du chevalet permettant le passage d'un câble portant le signal issu du capteur vers un amplificateur et on 30 ménage des lumières pour des cylindres métalliques (4) coopérant chacun avec une cheville (3) pour régler la tension de chaque corde, puis on installe le chevalet muni du capteur et les cylindres métalliques (4) dans leurs logements et lumières respectifs. 3051588 13 13. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel on emploie une matière plastique pour la fabrication. 14. Procédé de fabrication selon la revendication 13, dans 5 lequel la matière plastique est transparente à la lumière visible. 15. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, dans lequel la fabrication est réalisée par impression tridimensionnelle.