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TAG Heuer - Conversation avec les atomes : le nouveau balancier en composite de carbone

TAG Heuer Conversation avec les atomes : le nouveau balancier en composite de carbone

Après avoir présenté en début d’année son nouveau spiral en carbone intégré dans un tourbillon, TAG Heuer propose aujourd’hui une version COSC plus abordable avec la nouvelle Autavia Isograph. Voici l’histoire de sa conception et de sa fabrication.

Assis à discuter avec Guy Semon, le mathématicien à la tête de l’Institut TAG Heuer, autour d’un bureau jonché de magazines techniques et d’un gros livre sur les nanotubes de carbone, il est parfois nécessaire de se pincer pour se rappeler que l’on est au siège TAG Heuer à La Chaux-de-Fonds et non sur les bancs d’une quelconque université. En tant que Français originaire de la région du Doubs, qui a vu son industrie horlogère s’éteindre en l’espace de quelques années, il est pleinement conscient de l’impact que les développements technologiques peuvent avoir sur l’horlogerie. Actuellement, il est justement en train de recourir à un tel développement technologique pour stimuler la croissance sur un marché stagnant, en s’emparant des parts de marché de ses concurrents.

M. Semon a un don pour faciliter la compréhension des sujets les plus complexes, même si ses explications s’accompagnent parfois d’allusions aux mathématiques. Confronté au défi de proposer quelque chose qui se démarque des autres, il a rapidement opté pour l’organe réglant, écartant la réserve de marche (beaucoup trop de contraintes) et le train d’engrenages (il y aura toujours 60 secondes dans une minute et 60 minutes dans un heure – on ne peut rien y changer). Il s’est plus précisément intéressé au spiral.

Conversation avec les atomes : le nouveau balancier en composite de carbone

© TAG Heuer

« J’ai décidé de me pencher sur les limites mathématiques en matière de précision d’un spiral, mais il y a également des défis à relever, car les spiraux sont très difficiles à produire et nécessitent environ 20 opérations différentes. De plus, leur fréquence dépend directement de leur rigidité », explique-t-il. Le silicium aurait pu être une possibilité, mais c’est la chasse gardée de Patek Philippe, de Rolex et du Swatch Group. « Nous aurions pu le faire nous-mêmes », poursuit-il, « mais nous aurions dû y consacrer quelques années et nous aurions en fin de compte obtenu la même chose que les autres, si ce n’est que son développement aurait coûté plus cher. Par ailleurs, je suis ici pour me démarquer des autres et, pour ce faire, nous explorons des territoires sur lesquels les autres marques ne se sont jamais aventurées. »

Ce qui est sûr, c’est qu’aucune autre marque ne peut se permettre d’explorer les territoires occupés par TAG Heuer. L’Institut TAG Heuer est composé de 24 personnes de 11 nationalités différentes, dont l’expérience académique se monte à 250 ans si on les additionne. Seul l’un d’entre eux est issu du domaine de l’horlogerie. Ils sont ici pour repousser les limites et défier l’impossible, à tel point qu’ils ont tous une tirelire posée sur leur bureau, dans laquelle ils doivent insérer une pièce de cinq francs chaque fois qu’ils soupirent ou qu’ils disent que quelque chose est trop compliqué, voire impossible. Guy Semon annonce que l’amende s’élèvera bientôt à 10 francs…

Conversation avec les atomes : le nouveau balancier en composite de carbone

© Carbon+ 150 system by CVD Equipment Corporation, USA ; configured per TAG Heuer specifications and operated in La Chaux-de-Fonds

L’Institut comprend quatre départements, travaillant sur le métal, les mécanismes conformes, les nanomatériaux et l’industrialisation de toute technologie développée par l’Institut. Le nouveau balancier est l’œuvre du département des nanomatériaux, qui, comme l’évoque poétiquement Guy Semon, « cherche à parler aux atomes… mais avant tout, il faut les trouver ». Leur recherche implique l’utilisation d’un microscope électronique à balayage (MEB) d’une valeur de 3 millions de francs suisses, impressionnant en lui-même.  Cependant, l’Institut se fera livrer très prochainement un imposant microscope électronique en transmission (MET) de 4,3 m de haut, qui fonctionne uniquement en l’absence totale de vibration. La route aux abords de la manufacture et les câbles ferroviaires aériens à proximité suffiraient à le perturber, c’est pourquoi un gigantesque trou de plusieurs mètres de profondeur a été creusé juste en-dessous de la pièce où il sera installé et rempli de 26 tonnes de béton pour former une solide fondation. 

L’idée de ce nouveau spiral en carbone est venue du graphène, qui fut découvert – par hasard – dans les années 90 et possède des liaisons hexagonales qui font de lui le spiral parfait. Il libère autant d’énergie qu’il en absorbe en reprenant sa place. Le seul inconvénient était que cela fonctionne uniquement au niveau atomique et que ce qui se produit à l’échelle atomique ne peut être reproduit à l’échelle macroscopique des applications du monde réel… du moins jusqu’à maintenant. L’Institut TAG Heuer est le premier à développer une structure mécanique dérivée d’une structure atomique.

Réaction chimique : comment le spiral en carbone est-il fabriqué ?

Une fois la théorie des matériaux établie, la première étape consista à développer un logiciel permettant de calculer la géométrie parfaite d’un spiral (en utilisant le module de Young). À partir de là, des dessins ont été réalisée et utilisés comme base pour créer un « moule ». Dans ce cas précis, le moule est une plaquette en silicium (car le silicium est chimiquement neutre, propre et plat). 

Conversation avec les atomes : le nouveau balancier en composite de carbone

© TAG Heuer

Lors de la seconde étape, ce que Guy Semon qualifie de « crayon atomique » est utilisé pour dessiner les contours du spiral en atomes de fer sur la plaquette. Tout ceci est exécuté dans une salle blanche spécialisée en Hollande. Dès que ces plaquettes arrivent chez TAG Heuer à La Chaux-de-Fonds, il faut commencer par faire disparaître les traces d’oxygène (la présence d’oxygène insinue une éventuelle oxydation ou apparition de rouille).

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© Carbon+ 150 system by CVD Equipment Corporation, USA ; configured per TAG Heuer specifications and operated in La Chaux-de-Fonds

Les plaquettes sont ensuite chauffées à 900° Celsius dans un tube de quartz, à l’intérieur duquel est injecté un mélange d’hydrogène et d’éthylène. L’éthylène est utilisé en raison de sa riche teneur en atomes de carbone (sa formule chimique est C2H4), habituellement non disponible sous forme gazeuse. Les atomes d’hydrogène présents dans l’éthylène se lient naturellement à ceux de l’hydrogène, ce qui entraîne l’« excitation » des atomes de carbone, étant donné qu’ils ne sont pas à leur état naturel. Comme tous les éléments ont tendance à reprendre leur état naturel, les atomes de carbone ont besoin de se lier. « Habituellement, ils se lient entre eux pour former du graphite, mais ce n’est pas ce que nous voulons », explique Guy Semon. « C’est la raison pour laquelle nous utilisons des atomes de fer, car ce sont des catalyseurs naturels. »

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© Carbon+ 150 system by CVD Equipment Corporation, USA ; configured per TAG Heuer specifications and operated in La Chaux-de-Fonds

Après cette première phase, 96% de la matière obtenue consiste uniquement en de l’espace vide, que Guy Semon compare à une forêt à l’échelle atomique. Les atomes de carbone sont introduits dans les espaces situés entre les arbres atomiques pour former un matériau composite. Comme ce processus est réalisé sans la moindre intervention humaine, ce matériau est surnommé à l’interne « cadabrium », dérivé du mot abracadabra utilisé par les magiciens.

Chaque plaquette de silicium peut contenir jusqu’à 400 spiraux individuels. La production d’une série nécessite plusieurs heures et les deux seules machines de ce type au monde, capables de le faire, se trouvent juste en face du bureau de Guy Semon.

Conversation avec les atomes : le nouveau balancier en composite de carbone

© TAG Heuer

Une fois que les spiraux sont prêts, les plaquettes sont placées dans une machine à nettoyage plasma afin d’enlever tout résidu de carbone, avant que les spiraux ne soient retirés de la plaquette avec des pincettes. TAG Heuer a actuellement la capacité de produire environ 100 000 spiraux par années, mais elle cherche à accroître la taille des plaquettes et à les empiler en position verticale dans la machine (pour l’instant, une seule plaquette peut être utilisée à la fois), ce qui pourrait multiplier sa capacité par trois. 

Conversation avec les atomes : le nouveau balancier en composite de carbone

© TAG Heuer

La courbe terminale est préformée et l’épaisseur du spiral varie en effet entre le périmètre et le centre. La virole au centre du spiral peut prendre n’importe quelle forme et TAG Heuer en a profité pour intégrer l’écusson de la marque, mesurant à peine 15 microns, qui est une fabuleuse mesure anti-contrefaçon.

L’avenir

TAG Heuer a déjà produit des dizaines de milliers de ces spiraux, pouvant résister à des forces de 5 000 g sans rompre – soit bien plus que n’importe quel autre spiral. Guy Semon travaille déjà sur de nouvelles évolutions. « Nous devons à présent explorer cette forêt, c’est pourquoi nous disposons d’un microscope électronique. Aucune autre marque n’en possède un de la sorte. » Compte tenu des forces intellectuelles à l’œuvre au sein de l’Institut et du fait que ce nouveau développement majeur a nécessité une durée relativement courte de trois ans pour passer de l’idée à la réalisation, nous pouvons attendre bien plus encore de la part de l’Institut TAG Heuer.

La marque

Plus de 150 ans de savoir-faire horloger et d'innovations techniques ont permis à TAG Heuer d'être aujourd'hui la référence absolue en matière de montres de sport d'avant-garde. En accompagnant l’essor de disciplines exigeant une chronométrie toujours plus précise, TAG Heuer a développé des capacités uniques soutenues par une vision à long terme de ce qu’est et sera l’horlogerie de demain.

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