Prendre en main l'étau Fractal

On a tous connu ça. On est tous allés au lit en pleurant, souhaitant pouvoir serrer des objets de forme irrégulière pour nos petits projets de loisirs. Et depuis la vidéo de Hand Tool Rescue, la plupart d'entre nous ont réalisé qu'on pleurait pour rien. Parce qu'une solution existe. Et elle s'appelle un « étau fractal ».

 

Qu'est-ce qu'un étau fractal ?

Un étau fractal est peut-être l'outil le plus cool dont vous ignoriez l'existence. Il est impressionnant par sa conception, son ingénierie, son usinage et sa réflexion.

Après la vidéo de Hand Tool Rescue, où Eric Tozzi a magnifiquement restauré un étau fractal Mantle and Co. des années 1920, presque tous ceux qui l'ont regardée ont décidé qu'ils en voulaient un. Nous n'étions pas différents. « Où puis-je acheter un étau fractal ? » Nous avons cherché pendant des semaines, des mois, des années, sans grand succès.

Quoi qu'il en soit, pour répondre à la question, un étau fractal est différent de son cousin plutôt ennuyeux, l'étau d'établi ordinaire, car il est non seulement capable de serrer des pièces en forme de bloc, mais aussi pratiquement n'importe quoi de n'importe quelle forme.

Des formes irrégulières bizarres ? Pas de problème. Des pièces moulées boursouflées qui nécessitent un pré-usinage ? Bien sûr. Un œuf en caoutchouc nécessitant un ou deux trous ? Facilement. Ainsi, pour vous et moi, un étau fractal signifie plus de mors d'étau bizarres bricolés pour des travaux ponctuels aléatoires - cette magnifique création antique peut tout faire.

 

L'histoire de l'étau fractal

Ça nous attriste qu'il n'y en ait pas beaucoup à acheter. Mais ça nous attriste encore plus que cette magnifique création ait existé pendant plus de 100 ans (100 !) sans que beaucoup ne s'en rendent compte. Parlons d'un coup de chance manqué...

 

Quelques-uns des dessins du brevet n° US1059545A

L'histoire de l'origine de l'étau fractal est difficile à retracer. Les premières informations que nous avons pu trouver remontent au brevet original de 1913, déposé par Paulin Karl Kunze sous le titre « Dispositif pour obtenir un contact intime avec, engager ou serrer des corps de toute forme ». Et nous supposons que c'était le premier de son genre.

En 1922, Mantle & Co. a utilisé le brevet pour les fabriquer et les vendre, les nommant Mantle Vise.

Mais en 1928, Mantle & Co a vendu tous les droits, les modèles, les gabarits (et tout le reste) de l'étau à United States Automatic Box Machinery Co. de Boston. Et, selon Vintage Machinery, il a ensuite été vendu sous le nom de « Boston Automatic Vise ».

 

Le Père Fractal

Ce que nous reconnaissons aujourd'hui comme l'étau fractal était donc à l'origine le Mantle Vise... puis le Boston Automatic Vise. Et le passage de Boston Automatic à Fractal est, comme une grande partie de son histoire, assez difficile à retracer.

Ce que nous savons, cependant, c'est que le terme « fractal » n'a été inventé que dans les années 1970 par le Père Fractal, et le mathématicien français, Benoît Mandelbrot.

Cela signifie qu'au moment du dépôt du brevet, les mathématiques complexes derrière les fractales n'en étaient qu'à leurs balbutiements et n'avaient pas vraiment été pensées. Cela signifie-t-il donc que l'histoire d'origine du Mantle Vise pourrait nous tenir à cœur ? Très probablement. Il pourrait très bien s'agir d'ingénierie et d'usinage dans sa forme la plus pure : une solution créative à un problème frustrant.

Et soyons honnêtes, cela représentait aussi beaucoup d'usinage… 30 arcs à queue d'aronde double filés (ou limés) à la main. Il n'y avait pas de machines CNC à l'époque !

C'est peut-être pour ça qu'ils sont passés inaperçus si longtemps...

 

Qu'est-ce qui fait qu'une fractale est une fractale ?

Nous n'allons pas prétendre que nous comprenons tous les tenants et aboutissants des fractales en mathématiques. Elles sont littéralement (des images de) chaos... c'est-à-dire un processus simple répété encore et encore dans une boucle de rétroaction continue. Mais leur théorie a été un coup de génie pour l'économie, l'astronomie, l'informatique et très probablement le modeste étau.

La fractale de Mandelbrot à l'aspect chaotique | Source

Théorie mise à part, ce qui nous concerne, c'est que les fractales sont définies comme des formes contenant un motif auto-similaire répétitif. Ces motifs peuvent être identiques ou simplement similaires. Et lorsque vous zoomez ou dézoomez, ils doivent ressembler au « motif de base ».

Mais comme beaucoup de découvertes, la découverte fractale s'est construite sur les découvertes de ceux qui l'ont précédée. Alors, saisissons-nous de la question et examinons un peu plus loin.

 

Père Fractal et Cie.

Le terme « fractale », comme je l'ai mentionné précédemment, a été inventé par le Père des Fractales, Benoît Mandelbrot, dans les années 1970. Cependant, il n'a pas sorti sa découverte de nulle part. Ses théories se sont construites sur des centaines d'années par de nombreux autres mathématiciens – et les fractales elles-mêmes existaient en fait bien avant. (Nous explorerons cela plus en détail sous peu)

Un fractal bien connu est le Triangle de Sierpiński, nommé d'après le mathématicien polonais Wacław Sierpiński. C'est un grand triangle équilatéral avec des triangles équilatéraux plus petits répétés et découpés en son centre. Voyez-vous les auto-similarités ?

Sierpiński a fait de nombreuses découvertes mathématiques importantes et a été l'un des premiers mathématiciens à réfléchir aux propriétés du triangle. D'où le nom de fractal.

Grâce à nnart, et à leurs informations sur l'histoire des fractales, nous pouvons voir sur quelle théorie l'étau fractal aurait pu s'appuyer.

Mathématicien	Date	Découverte
Gottfried Leibniz	1650 - 1700	Découvre l'auto-similarité
Karl Weierstrass	1872	Invente la fonction de Weierstrass
Georg Cantor	1883	Découvre la fractale de l'ensemble de Cantor
Henri Poincaré et Felix Klein	Années 1880	Création de fractales auto-inverses
Helge von Koch	1904	Crée et présente le flocon de Koch
Wacław Sierpiński	1915	Invention du triangle de Sierpiński
Pierre Fatou et Gaston Julia	1918	Étude des fonctions itératives et de la dynamique
Felix Hausdorff	1918	Crée la mesure de la dimension de Hausdorff
Paul Levy	1938	Création de la courbe en C de Levy
Benoît Mandelbrot	Années 1960	Développe une théorie fractale cohérente dans une série d'articles
Benoît Mandelbrot	1975	Invente le terme Fractale
Loren Carpenter	1980	Premier paysage fractal rendu

Donc, si nous savons que le Mantle Vise est apparu dans les années 1920, et que nous supposons qu'il était le premier de son genre, alors la théorie disponible était…

*Scanne la chronologie… recherche chaque découverte… s'arrête sur quelque chose d'intéressant…*

 

La fractale de l'ensemble de Cantor

Il est difficile d'établir des similitudes entre la plupart des fractales et l'étau fractal. Mais pas l'ensemble de Cantor.

Georg Cantor était un mathématicien d'origine russe qui a fait un certain nombre de découvertes mathématiques importantes, y compris la théorie des ensembles et le concept des nombres transfinis. Ce qui, pour l'expliquer brièvement, suggère qu'il existe plus d'un type d'infini (par exemple, les nombres réels indénombrables ont un infini différent des nombres naturels dénombrables… euh… oui… déroutant).

La preuve de ce concept est la fractale de l'ensemble de Cantor. (Qui a en fait été découverte par Henry Smith puis popularisée par Georg Cantor)

La fractale de l'ensemble de Cantor

Elle fonctionne avec une ligne de longueur 1. Si nous retirons le tiers central, il nous reste deux longueurs de ⅓, et nous pouvons la nommer 2.

Si nous retirons ensuite le tiers central des nouvelles lignes et les nommons 3, nous pouvons voir un motif auto-similaire se former. Et si nous répétons cela indéfiniment, il restera toujours quelque chose. (Si vous souhaitez en savoir plus sur la fractale de l'ensemble de Cantor, vous pouvez le faire ici)

Maintenant, la théorie qui la sous-tend n'est pas si pertinente, seule l'apparence l'est. Parce que, comparé aux images chaotiques des autres fractales, nous ne sommes pas les seuls à voir les similitudes entre la fractale de l'ensemble de Cantor et l'humble étau fractal.

Ensemble de Cantor vs étau

Ils peuvent n'avoir absolument aucune pertinence l'un pour l'autre, ni avoir influencé la création de l'étau de quelque manière que ce soit. Mais les chronologies concordent, et ils se ressemblent un peu. Alors... qui sait.

Mais si la théorie mathématique n'a pas été influente, peut-être que quelque chose d'autre a inspiré la grande pensée d'ingénierie – ou mathématique. Voyons ce que cela pourrait être.

 

Exemples réels de fractales

Ainsi, bien que Mandelbrot ait inventé le terme « fractal », qui est basé sur le mot latin « fractus », signifiant « brisé » ou « fragmenté », au début des années 70, les fractales existaient dans nos corps, dans l'art et, euh… dans le brocoli… bien avant. En fait, la nature regorge de fractales.

La fractale du brocoli Romanesco

Les plantes et les feuilles (par exemple, les fougères) ont des réseaux fractals internes qui déplacent les nutriments pour soutenir la croissance et la nourriture, tout comme les systèmes respiratoires des animaux et les nôtres. Les ananas contiennent des fractales. Les flocons de neige aussi. Même les arbres, les rivières, les côtes, les montagnes et les coquillages sont des exemples de fractales. Donc, ils sont partout.

L'une des nombreuses fractales de la nature !

De nombreux développements technologiques ont fait écho à la nature, alors peut-être est-ce ce qui a inspiré la pensée ingénieuse, ou mathématique. Nous ne le saurons jamais…

Mais de toute façon, assez de contexte. Il est temps de voir comment fonctionne réellement un étau fractal.

 

Comment fonctionne un étau fractal

Comment le concept de fractale se rapporte-t-il à l'étau fractal ? Eh bien, au cas où vous ne l'auriez pas remarqué, l'étau fractal a une série d'arcs empilés, où chaque arc contient deux arcs plus petits, de demi-diamètre, à l'intérieur.

(Dans la vidéo de Hand Tool Rescue, le Mantle Vise a 30 arcs distincts, avec 8 mâchoires d'arc de niveau supérieur. Les créations plus récentes, cependant, en ont moins – et certaines fléchissent même plutôt que de pivoter ! Si vous souhaitez imprimer le vôtre en 3D, lisez cet article.)

Notre interprétation de l'étau fractal. Juste les 4 arcs de niveau supérieur.

Donc, oui, 30 arcs, dont 8 sont des mâchoires. Dans le cas des Mantle Vises, tous sont à double queue d'aronde afin de pouvoir pivoter indépendamment et, lorsque l'étau se ferme, de saisir pratiquement n'importe quel arrangement autour de n'importe quel objet.

Bien sûr, les versions imprimées en 3D plus récentes diffèrent de l'étau fractal original, mais elles sont, en substance, très similaires.

(Pour information : le Mantle Vise utilise une vis sans tête, tandis que Teaching Tech utilise des butées pour empêcher l'arc de tourner excessivement et de se désassembler.)

Si vous avez vu l'une des constructions 3D, ou même la vidéo de Hand Tool Rescue, vous pouvez clairement voir à quel point cela aurait été complexe (et impressionnant) à réaliser avec des tours et/ou des limes.

 

Les avantages et les inconvénients des étaux fractals

Aussi étonnants qu'ils soient, les étaux fractals ont leurs limites. Et avant de les examiner, rappelons-nous, une fois de plus, leurs merveilles afin de ne jamais oublier à quel point ils sont incroyables.

Il serre là où les autres glissent

Comme le stipule directement le brevet original, l'étau fractal est un « Dispositif pour obtenir un contact intime avec, engager ou serrer des corps de toute forme ». Et il l'est…

Les étaux d'établi conventionnels sont limités dans ce qu'ils peuvent bien tenir. Un étau fractal ne l'est pas. Un étau fractal applique une force de serrage uniforme sur tous les arcs de contact, il peut donc maintenir des objets non uniformes ou asymétriques que votre étau habituel (avec des mâchoires plates) ne peut pas.

En fait, lorsque des objets irréguliers sont tenus dans un étau ennuyeux, les forces se concentrent sur de petites zones et augmentent le risque de dommages. Ainsi, non seulement votre étau fractal peut maintenir des objets étranges, mais aussi des objets délicats.

Regardez, vous pouvez même tenir des dragons ! (À vos risques et périls)

Comme le point final d'une fractale (il n'y en a pas)

*Retire les lunettes roses* Mais oui, aussi étonnantes soient-elles, elles ne sont pas parfaites. Et avant de les décortiquer vraiment, commençons par leur disponibilité... ou ce qu'il en reste, car elles sont très difficiles à trouver de nos jours.*

Elles étaient difficiles à fabriquer et lourdes à transporter, ce qui pourrait bien les avoir tuées dans l'œuf avant qu'elles ne puissent conquérir le monde et devenir le jouet préféré des doigts de tous les machinistes.

*Mise à jour 2025 : Elles étaient difficiles à trouver... mais plus maintenant...

Desserrer avant de serrer

Un autre inconvénient pourrait être le nombre de «pièces mobiles». Comparé à un étau d'établi conventionnel, un étau fractal a plus de pièces mobiles. Et pour que les arcs se déplacent librement, afin qu'ils serrent comme ils le devraient, vous pourriez avoir à faire un peu plus d'entretien.

Lentement mais pas si sûrement

Comme la plupart des étaux, les étaux fractals ne sont pas particulièrement rapides à utiliser. Ils ne sont pas non plus les plus précis. Uniformes, oui. Mais précis ? Non. Comparé aux mâchoires d'étau à blocs, il n'y a pas non plus une énorme force de serrage. Donc, si vous espériez graver vos initiales sur votre pomme de pin préférée, alors... eh bien... vous allez finir un peu poussiéreux.

La grâce salvatrice vient du fait que nous ne faisons pas tous des travaux de production rapides et à tolérance serrée. Ni ne voulons personnaliser des pommes de pin. Donc, pour les amateurs qui lisent ceci, un étau fractal est plus que suffisant pour tous les travaux uniques et courants d'établi que vous vous retrouvez à faire. Vous n'aurez aucun mal à graver, limer ou l'utiliser pour tenir votre tournevis préféré.

Où acheter un étau fractal

C'est la question sur toutes les lèvres. Et pendant longtemps, nous n'avons pas eu de bonne réponse.

Les étaux fractals anciens, comme le Mantle Vise, sont encore très difficiles à trouver – c'est pourquoi tant de gens choisissent de les imprimer en 3D eux-mêmes.

Adam Savage en cherchait un, puis en a trouvé un sur Alibaba, et il y en a un certain nombre maintenant. Il y a aussi des opportunités potentielles d'acheter auprès de Fractal Vise et Steve Lindsay.

Cependant, l'équipe MetMo a travaillé dur. Nous étions tous fascinés par ces merveilleuses créations. Et après en avoir vu une pour la première fois, eh bien, on peut dire que cela a allumé un petit feu en nous et a imprimé une question sur nos fronts : Pourrions-nous en fabriquer une nous-mêmes ? Après des mois de dessin, de test, de pincement de doigts, de dépincement de doigts et de remise en question de notre propre existence, nous en avons fabriqué une. Et c'est plutôt cool, si nous osons dire.

Si vous souhaitez en savoir plus sur l'étau fractal MetMo, c'est ici.

Éclat fractal partout

Donc, oui, les étaux fractals sont restés quelque peu dormants pendant un certain nombre d'années. Mais ils connaissent maintenant un regain de popularité. Et en raison de leur disponibilité limitée, les gens ont fait preuve de créativité avec leurs propres versions et leur ont donné leur propre touche créative. Certains les fabriquent en bois !

En fait, les principes derrière l'étau fractal sont appliqués à de nouveaux objets. Et qui de mieux pour montrer leur potentiel que le restaurateur du Mantle Vise lui-même, Hand Tool Rescue.

Permettez-moi de vous présenter son introduction de... la chaise fractale.

Un exemple parfait et apparemment unique en son genre de la façon dont on peut combiner d'anciens dessins avec de nouvelles techniques modernes.

Pour en savoir plus sur la chaise fractale, vous pouvez lire cet article ici ou regarder la vidéo de Hand Tool Rescue ici.

Un grand pouce levé, un peu meurtri

Les étaux fractals obtiennent sans aucun doute notre approbation. Beaucoup d'entre nous sont d'accord : ce serait un privilège de pouvoir tenir entre les mains une pièce d'ingénierie et d'usinage aussi importante et étonnante, même au prix d'un pouce pincé. Pour l'instant, cependant, nous sommes ravis de partager notre version.

En aparté, avec le MetMo Driver et le Pocket Driver, nous avons fait de notre mieux pour revitaliser d'anciennes techniques et leur donner un coup de jeune du 21e siècle.

Si vous êtes intéressé, vous pouvez voir quelques détails sur la production des Drivers ici :

• Plongée profonde dans les détails (du MetMo Driver)
• Un article de blog de pointe (avec de nombreuses vidéos sur la façon dont nous fabriquons les manches)

Rendez-vous au prochain !