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Silicium dans les montres - La matière à tout faire

Silicium dans les montres La matière à tout faire

Révolutionnaire, répandu, de plus en plus accessible, le silicium a conquis une place de choix dans les montres. Il a réglé les questions les plus cruciales de la science horlogère, en s'installant plus ou moins complètement dans les organes réglants. Etat des lieux d'une innovation qui continue en silence.

Le silicium est extrêmement abondant dans la croûte terrestre, toujours sous forme d'oxydes. La forme pure (au-delà de 99%) du dioxyde de silicium (SiO2) a été à l'origine de la révolution électronique et informatique des années 1970 à 90, grâce à ses propriétés de semi-conducteur, qui lui ont ouvert la voie royale des micro-processeurs. C'est dans cet univers qu'il a été étudié de fond en comble avant que l’horlogerie ne se penche sur son cas.

Dans les années 2000, le laboratoire CSEM a lancé un programme d'études visant à explorer les qualités du silicium monocristallin, qui abouti à un dépôt de brevet en 2002. Ce programme s'est ensuite associé à un consortium de marques (Rolex, Patek Philippe et Swatch Group), qui ont obtenu la licence de fabrication et d'exploitation des brevets liés au silicium horloger. En parallèle, dès 2001, Ulysse Nardin, avait lancé une montre équipée d'organes réglants en Silicium, la Freak.

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Girard-Perregaux Echappement Constant L.M. © Girard-Perregaux

Lorsqu'il est assez pur et après avoir subi un processus de fabrication en salle blanche très proche de celui des micro-processeurs, le silicium est léger, élastique et à mémoire de forme. Il est amagnétique et inoxydable. Il ne se dilate pas avec les changements de température. Il est extrêmement lisse donc génère peu de friction et quasiment pas d'usure. Pour le lubrifier, il suffit de l'humidité ambiante d'un atelier horloger. Et enfin, il est fabriqué par le procédé DRIE. On peut lui donner la forme que l'on veut, même la plus folle et improbable, de manière répétitive et industrielle. Son vrai inconvénient est qu'il est cassant si on le déforme dans une dimension non prévue (verticale pour une pièce plane par exemple).

Le lieu d'utilisation principal du silicium est l'organe réglant. Le spiral, l'ancre, la roue d'ancre sont les trois composants qui bénéficient le plus de ses apports. En effet, c'est là que les questions de poids, de dilatation, de magnétisme et de friction sont les plus importantes et dommageables. Rolex s'en sert pour les spiraux de ses montres féminines, sous le nom Syloxi. Patek Philippe l'utilise sous le nom de Silinvar, d'abord pour ses spiraux Spiromax, mais aussi pour les autres composants dans des séries limitées de type Advanced Research, qui sont les pionnières d'usages et de forme de composants qui sont par la suite introduits dans les gammes courantes.

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Patek Philippe Advanced Research, le nouveau spiral Spiromax © Patek Philippe

Le Swatch Group distribue ce type de composants dans presque toutes ses marques, quel que soit leur niveau de gamme. Breguet y a droit, ce fut même un pionnier, mais aussi Tissot. Enfin, Ulysse Nardin et Sigatec produisent des composants d'organe réglants en quantités industrielles qu'elle met à disposition de qui le souhaite. C'est à dire Ulysse Nardin en premier lieu, mais aussi les autres marques qui n'appartiennent pas au club de celles citées ci-dessus.

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Une plaque d'ancres en silicium de Sigatec © Ulysse Nardin

Dans un premier temps, l'enjeu a été technologique. Il fallait créer des méthodes de production de masse adaptées à l'utilisation horlogère. Ce qui s'est traduit par des formes plutôt simples, planes et génériques. Car après tout, une roue d'ancre n'a pas besoin d'une géométrie farfelue pour fonctionner. Idem pour un spiral, dont les caractéristiques dans l'espace sont bien connues. Puis est venue une seconde phase, toujours active, toujours prometteuse, celle des formes nouvelles.

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Breguet © Breguet

L'un des avantages du silicium est qu'il est facile à prototyper. Comme il est fabriqué grâce à un processus qui ressemble à un dessin sur une feuille, il suffit de changer le dessin et de le passer dans le même four, sous la même lumière que n'importe quel autre. On est loin de la complexité liée à la formulation, à la fonte, à la trempe, à la mise en forme et à l'usinage d'un alliage d'acier. Il est donc possible de jouer avec le silicium pour en exploiter toutes les qualités.

On a ainsi vu apparaître des formes incroyables, inclassables. Ce fut d'abord Girard-Perregaux et son Echappement Constant en 2008, où une composant en forme de papillon extraterrestre s'interpose entre ancre et roues d'ancre pour y lisser la transmission d'énergie. Il s'est avéré proprement pionnier avec un principe de fonctionnement qui a depuis explosé, celui des composants flexibles. Puis Ulysse Nardin a proposé son Échappement à ancre Constant Ulysse Anchor Escapement, aux bénéfices identiques mais selon une géométrie plus compacte.

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Le tourbillon d'Ulysse Nardin Classic Ulysse Anchor Tourbillon © Ulysse Nardin

En 2017, Zenith a bénéficié de la recherche conjointe du CSEM et TAG Heuer, ce qui s'est traduit par l'introduction de la Zenith Defy Lab. Là le composant en silicium n'est pas que fonctionnel, il est aussi démonstratif. Il occupe presque toute la surface du cadran, une nécessité lié à la multiplicité de ses rôles. En effet, ce système utilise une seule pièce pour effectuer les fonctions normalement dévolues à l’organe réglant entier, le tout à la fréquence de 15 Hz.

Le silicium est entré partout dans les montres. Il est étudié pour les autres ressorts, comme les ressorts moteurs, auxquels il peut conférer son élasticité facile à contrôle et durable. Il sert à réaliser des formes très complexes et multidimensionnelles, comme les roues carrées et en forme de trèfle de la Maurice Lacroix Masterpiece Square Wheel. Il sert également à recouvrir des pièces métalliques pour y diminuer les frictions. On peut le souder et le recouvrir de diamant monocristallin. La liste n'est pas exhaustive et elle ne cesse de s'allonger.

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Maurice Lacroix Masterpiece Square Wheel Cube © Maurice Lacroix

Lecture 2 commentaire(s)

20 Mars 2018
Hubert Lorenz
Bonsoir, oui je faisais référence à cette légende. J'avais signalé cette erreur (et d'autres) au journaliste cité, mais sans réaction je suis passé par les commentaires. Comme c'est un article de référence, l'exactitude est importante. Cordialement votre.
20 Mars 2018
Hubert Lorenz
bonjour Savez-vous reconnaître des spiraux et des ancres? Ce serait un bon début pour devenir journaliste horloger. Slts
20 Mars 2018
WorldTempus
Bonjour M. Lorenz, J'imagine que vous faites référence à la légende de la photo des ancres de Sigatec dans ce article. Effectivement, on voit très bien sur la photo qu'il s'agit d'ancres et non pas de spiraux. La légende est dorénavant corrigé. Cordialement,  Paul O'Neil Rédacteur en chef

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