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Pratique / S'équiper / LES SECRETS DE FABRICATION DES PIANOS - Facture (2e partie)

Dossier

LES SECRETS DE FABRICATION DES PIANOS - Facture (2e partie)

Par Boris Varel / Mardi 27 mars 2012
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Les bois nobles, la fonte, l'acier, l'ivoire, les feutres foulés, tramés, les draps ont été longtemps les éléments constitutifs indispensables à la construction des pianos. Mais, depuis les années 30, on ne compte plus les expériences entreprises pour mettre au point des matériaux de substitution, que ce soit pour la finition de l'ébénisterie et la structure harmonique ou pour le clavier et même la mécanique du piano.



L'ébénisterie

L'usage veut que la construction de pianos nécessite l'utilisation de matériaux soigneusement sélectionnés et travaillés par de nombreux corps de métier, chacun apportant son précieux savoir-faire et son expérience. Ces matériaux, décrits dans le précédent numéro, sont consacrés par la tradition. Mais la majorité des fabricants de pianos prennent des distances avec celle-ci en utilisant des matières nouvelles pour façonner l'ébénisterie. Le multiplis contreplaqué remplace maintenant le bois massif dans les parties structurelles ou non structurelles du piano. Des produits dérivés du bois comme le MDF (medium density fiberboard) et quelquefois même du carton sont également utilisés.

Parmi les nombreuses et exceptionnelles utilisations de matériaux autres que le bois, citons pour commencer la belle et audacieuse réalisation de Pierre Legrain en 1929 pour la maison Pleyel : un piano à queue en verre cerclé de cuivre doré, le tout posé sur un support monopode également en cuivre doré. Il a été affirmé que les matières employées n'altéraient ni la résonance, ni la qualité du son.

En 1936, la société Zeppelin missionna la maison Blüthner pour la création d'un petit piano à queue léger. Ce piano, constitué d'un cadre, barrage, ceinture, cylindre, couvercle, pieds, lyre, en duralumin ne pesait que 162 kilos. Il fut embarqué dans un salon du dirigeable transatlantique Hindenburg et servit lors de nombreux concerts retransmis par la radio. Il survécut à l'incendie du Hindenburg puisqu'il avait été retiré de l'aéronef quelque temps avant afin de gagner du poids, mais pas aux bombardements de la Seconde Guerre mondiale.

Conçu en 1937 et construit à partir de 1948, un piano à queue de marque Rippen au design très particulier, mesurant 1,85 mètre et pesant 210 kilos, fut fabriqué entièrement en aluminium. Ce piano a des cordes parallèles obliques, le cadre et la ceinture ne font qu'un. Il n'y a pas de barrage. La table d'harmonie peut être retirée par-dessous. Il a été fabriqué en Hollande jusqu'à la fin des années 70. Cet instrument est très intéressant par l'imagination de sa conception, mais aussi par son allure très typée. En 1951, la maison Schimmel présenta un prototype de piano à queue en Plexiglas. Ce prototype servit de modèle aux nombreux pianos à queue en Plexiglas produits plus tard par ce constructeur.



La fibre de carbone

L'histoire de la fibre de carbone remonte à la fin du xixe siècle puisqu'elle fut obtenue à partir d'une fibre de bambou par Thomas Edison, mais il faudra attendre 1957 pour que les scientifiques découvrent comment faire de la fibre à partir de coton et de rayonne. Quatre ans plus tard, elle est fabriquée à partir de polyacrylonitrile (PAN) à Osaka au Japon. Ce fut le commencement des matériaux composites légers et très résistants, largement employés dans l'astronautique, l'aéronautique civile et militaire, la formule 1, le sport de compétition, la pêche. Cette matière a également trouvé des applications dans le domaine musical. Des expérimentateurs remplacèrent le bois de certaines pièces mécaniques ou de la table d'harmonie de pianos, d'instruments à cordes, de clavecins, de harpes. Le succès fut en règle générale assez limité, ce qui ne disqualifie pas pour autant ce matériau composite, toutes les solutions étant loin d'être explorées. En 2006, Richard Dain, un ingénieur britannique, présenta une agrafe de chevalet à la maison Steingraeber & Söhne, ce qui fut le départ d'un travail en collaboration sur une série de modèles appelés Phoenix.

L'étape suivante vit naître un piano équipé d'un panneau de table d'harmonie en fibre de carbone. Dans certaines versions, ce panneau de table d'harmonie était plaqué d'érable sur les deux côtés ou seulement sur la face supérieure. Le matériau de construction d'une table d'harmonie idéale doit être léger et élastique, ne pas réagir aux variations hygrométriques et ne pas absorber excessivement l'énergie mécanique. La fibre de carbone semble réunir toutes ces qualités, la légèreté mise à part puisque sa masse volumique est trois à quatre fois supérieure à celle de l'épicéa. Mais la régularité de sa réponse peut lasser, un problème qui, techniquement, n'est pas insoluble. Pour le moment, l'accent a été mis sur l'avantage de la résistance de la fibre de carbone à toutes les conditions climatiques, sur son dynamisme et sa grande stabilité.

Pour l'anecdote, une table d'harmonie étonnante est installée sur les pianos de marque Atjoli. Le panneau est en verre et ne comporte pas de raidisseurs. Ce piano est fabriqué en Chine.



Ivoire d'éléphant, ivoire de mammouth ou plastique ?

La recherche d'un matériau de substitution de l'ivoire pour recouvrir les claviers ne date pas d'aujourd'hui. Rosamond Harding, dans son livre sur le pianoforte1, parle de quelques brevets déposés de 1788 à 1840 pour l'utilisation de matériaux comme le verre, l'émail, l'os, la corne, la nacre ou la porcelaine.

On trouve aussi :

- de la galalithe sur les claviers de nombreux pianos peu chers. Son procédé d'obtention fut découvert en 1889. C'est un polymère à base de lait et de formol qui fut beaucoup utilisé dans les années 1920-1930 pour la création de bijoux. Ce matériau dur requiert un travail de polissage pour obtenir un aspect brillant ;

- de l'os de boeuf comme autrefois sur les claviers d'orgue. Le toucher est très agréable ;

- de l'ivoire de mammouth. Enfouies dans le pergélisol sibérien, des millions de défenses de mammouth fossiles attendent d'être exhumées. Plus de six mille ans après l'extinction de l'espèce, cet ivoire fait la fortune de quelques chefs d'entreprise russes. Pesant jusqu'à 100 kilos et pouvant atteindre cinq mètres de long, ces défenses sont très demandées depuis l'interdiction de l'importation d'ivoire de 1989. Elles sont très prisées par les sculpteurs chinois qui en font encore une forte consommation bien que le savoir-faire se perde. L'ivoire d'éléphant et celui de mammouth se différencient par leur élasticité. L'ivoire de mammouth manque de souplesse, suit difficilement les fluctuations dimensionnelles du bois et par la suite, se fend souvent. Les stries permettent de reconnaître la nature de l'ivoire. Ces stries se coupent à angle obtus sur l'ivoire d'éléphant, à angle aigu sur celui de mammouth.

- des matières synthétiques. Le choix se limite aujourd'hui à quelques verres acryliques blancs, blanc cassé ou crème, extrudés ou coulés ou à des polymères liés à des matières minérales. La finition peut être brillante ou satinée. Ces matières, souvent appelées ivoire de synthèse, sont devenues le revêtement de clavier le plus utilisé depuis la législation de 1973 et 1989 2.




Les cuirs synthétiques

Jusqu'à récemment, la peau de daim était utilisée pour garnir les attrapes qui saisissent le marteau après la frappe, les rouleaux de manches de marteau de piano à queue sur lequel s'appuie le bâton d'échappement ainsi que le nez de noix de piano droit. Dans les années 60, Steinway tenta de remplacer non seulement la peau du rouleau, mais le rouleau complet avec du feutre de marteau très dense. Après quelques années de retours d'information, l'expérience fut arrêtée et la célèbre maison retourna vers la peau de daim.

Cependant, l'irrégularité de l'épaisseur et de la qualité du cuir rendait le réglage incertain. La peau de daim a été progressivement remplacée par de l'Ecsaine qui est l'équivalent asiatique de notre Alcantara, un mélange d'environ 68 % de fibre polyester et 32 % de fibre polyuréthane. Les épaisseurs sont très uniformes et les coefficients de friction moindres. Les grincements entre le bâton d'échappement et le rouleau ont quasiment disparu.



Les matériaux composites dans la mécanique - Les garnitures de pivots

Habituellement, les pivots en laiton nickelé tournent sur des paliers constitués de feutre tramé particulièrement résistant dit "casimir". Le pivot est ajusté au feutre au moment du montage grâce à un mélange d'alcool isopropylique et d'eau distillée. Cette opération est essentielle au bon fonctionnement de la mécanique. Pour tenter de rendre le feutre et le bois insensibles à l'humidité et à la sécheresse, la maison Steinway traita les bois avec de la paraffine liquide. Cette paraffine migra progressivement à travers le bois vers les pivots, et provoqua une corrosion qui rendit les pianos injouables.

Les garnitures de pivots et les pivots autour desquels oscillent les pièces mobiles de la mécanique de piano ont été l'objet de nombreux débats et, même si les fabricants ont employé des matériaux synthétiques, ils se sont rarement lancés dans des garnitures de pivots en plastique. Steinway New York osa se jeter dans cette aventure, pensant que cette étape serait révolutionnaire. Mais les variétés dimensionnelles des fourches en bois altérèrent le fonctionnement des fourreaux en Téflon. Lorsque la fourche gonflait avec l'humidité, le bois compressait le tube de Téflon trop tendre. Lorsque la fourche séchait, le Téflon vibrait dans la fourche en bois, provoquant un léger claquement. Steinway apporta des améliorations à cette invention, mais, lassé par les mauvais échos et devant la difficulté à former les techniciens à de nouvelles techniques, Steinway revint aux méthodes traditionnelles de garniture en casimir mais, cette fois, trempée dans du Téflon, un procédé appelé Permafree II, deuxième version du Permafree I.

La dernière tentative en ce domaine est celle de Wessel Nickel & Gross qui a remplacé les traditionnels pivots de laiton nickelé par des pivots en acier inoxydable. Ces pivots beaucoup plus durs sont calibrés avec une extrême précision. Le palier qui reçoit le pivot est fait de nylon composite. Il résiste à l'usure et est insensible à l'humidité. Le poids de jeu et la friction sont mieux contrôlés.



Les matériaux composites dans la mécanique - Les éléments mécaniques

Les premières pièces en plastique étaient des fourches, des attrapes, des leviers d'étouffoirs.

La première mécanique en plastique complète apparut vers la fin des années 40. Comme elle était installée dans un piano à bas prix, on imagina que cette invention servait à réduire le coût de production. Au contraire, c'était une façon de gagner en stabilité et en régularité de fabrication. En 1950, Pleyel lança une mécanique contenant des pièces en plastique de très mauvaise qualité qui dégrada son image. Les premiers polyvinyles chloryde (PVC) vieillissaient mal, perdaient leur élasticité en l'espace de cinq à dix ans et se fendaient. Les pianos devenaient injouables.

Plus tard, dans les années 60, Rippen Ltd à Ede, aux Pays-Bas, commercialisa un modèle de piano droit appelé Lindner, dont il délocalisa la fabrication à Shannon en Irlande. Ce piano, appelé "piano en plastique", possédait un cadre en aluminium, la plupart des autres pièces étant en plastique. Seules ces dernières étaient fabriquées à Shannon, les autres éléments provenaient d'Ede ou d'ailleurs. Ce piano ne pesait que 75 kilos.

La maîtrise de la technologie du plastique demanda beaucoup de temps encore depuis ces premiers essais, assez catastrophiques il faut l'avouer.

Kawai, d'une part, et Mason & Hamlin, de l'autre, investirent dans la recherche pour concevoir et produire des pièces mécaniques en matériaux synthétiques. Dès la fin des années 60, Kawai utilisa l'ABS (acrylonitrile butadiène-styrène) mis au point en 1946, un matériel qui, depuis lors a prouvé sa fiabilité. D'après Don Mannino, directeur technique de Kawai États-Unis, Kawai opta pour ce type de mécanique en vue d'améliorer le toucher. Dans la mécanique Millennium III, l'ABS est renforcé de fibre de carbone pour diminuer les masses, les frictions et augmenter la solidité des pièces mobiles.

Mason & Hamlin, par le truchement de la société Wessel Nickel & Gross a commercialisé des éléments mécaniques en composite de nylon et de verre, les manches de marteaux eux seuls étant des tubes de fibre de carbone. Ces tubes sont plus solides que les manches en érable ou en charme mais surtout plus réguliers dans leur résistance à la flexion. Cette qualité est d'autant plus intéressante qu'une grande partie du travail habituel d'harmonisation consiste à compenser par le travail sur la tête de marteau ce qui est dû aux défauts du manche. Le poids des pièces est constant. Le matériau est totalement insensible à l'humidité et aux changements de température. En redessinant complètement le chevalet de mécanique, pour enlever et redistribuer les masses inertielles, Mason & Hamlin obtient un chevalet plus rigide, au poids régulier et d'une totale insensibilité aux variations hygrométriques. Ce fabricant installe maintenant des mécaniques composites complètes sur tous ses pianos à queue. Les mécaniques de pianos droits sont à l'étude. Toutes les pièces composites de Wessel Nickel & Gross sont disponibles sur le marché et peuvent être installées sur toute marque de piano.



Quelques pistes pour le futur

Une première analyse pourrait laisser croire que le piano d'aujourd'hui est peu susceptible d'évoluer. Heureusement, il n'en est rien. Seul l'immobilisme menace. Quelques rêves planent de construire toute la structure harmonique (cadre, caisse, sommier, table d'harmonie, chevalets) en matériaux composites. Deux personnes de constitution normale pourraient transporter le piano ainsi réalisé et la table d'harmonie en fibre de carbone aurait pour principal atout de garantir une tenue d'accord exceptionnelle et une insensibilité aux variations hygrométriques. Si le plastique à renfort de fibre de carbone est devenu aujourd'hui un matériau familier puisqu'on le rencontre dans l'automobile, la navigation, le sport et l'aviation, il a été largement vilipendé par de nombreux musiciens. Chaque choix ou substitution de matériau de fabrication apporte un résultat qu'il faut prendre le temps d'analyser avant de poursuivre. Mais l'art du facteur de piano est bien d'orienter un instrument vers une esthétique sonore à caractère fort, peu importe l'orthodoxie de la méthode ou de celle du choix du matériau.






1. The Piano-Forte : Its History Traced to the Great Exhibition of 1851, Gresham Books.

2. Le 3 mars 1973, à Washington, fut signé un accord intergouvernemental : la Convention sur le commerce international des espèces de faune et de flore sauvages menacées d'extinction (CITES). Hormis le phacochère et le mammouth, toutes les espèces fournissant de l'ivoire figurent dans les annexes CITES. Mais le règlement reconnaît la légalité d'utilisation de l'ivoire "préconvention". Un ivoire est dit préconvention si la date à laquelle il a été importé ou déclaré à un organe de gestion CITES est antérieur à 1976. Autrement dit, tout ivoire importé en France avant février 1976 est légal.

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