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Une alternative aux alternances

Une alternative aux alternances

Auteur: David Chokron

Piloter un mouvement mécanique avec un circuit à quartz, l’idée de Piaget n’est pas nouvelle mais elle est terriblement efficace. Le calibre 700P règle à - 2 / +1 en étant à 95 % mécanique.

Depuis 1675 et son invention par le physicien hollandais Christiaan Huygens, la montre peut s’appuyer sur un allié formidable, compact, évolutif, le couple balancier/spiral. Appairés et solidaires, ces deux éléments vont d’une position à une autre en un aller-retour ininterrompu. Il est devenu simple de rendre régulières ces alternances. Le temps y est synthétisé et restitué par l’intermédiaire de l’échappement, du rouage et des aiguilles. Mais ce système qui a tant fait pour l’homme est entaché de deux failles fondamentales. Tout d’abord, il demande des trésors d’ingéniosité et de technique pour atteindre des niveaux supérieurs de précision. D’autre part, il produit une forme qui n’a rien à voir avec l’écoulement du temps.

Tourner en rond
Sur ce dernier point, on pourra dire que cela n’a rien à voir avec l’âge du capitaine. Mais le fait demeure. Le continuum du temps ne se voit pas dans une montre. Un mouvement vu de près est arrêté 90 % du temps. Entre deux saccades de l’aiguille des secondes, rien ne se passe. Même en allant plus au cœur des choses, un échappement passe le plus clair de son temps à l’arrêt et cela saute aux yeux avec une caméra haute vitesse. C’est la persistance rétinienne qui nous donne l’illusion que les trotteuses avancent sans cesse, même celles des mouvements à quartz. D’autre part, la montre tourne en rond. Le rouage et le balancier sont coincés dans une boucle incessante. C’est ce qu’on leur demande, mais ils décrivent un cycle, alors que nos vies vont de l’avant, quoi qu’on en pense.

Le temps arrêté
Mais on s’en accommode, comme de toutes les conventions, d’autant plus que cette mesure du temps est efficace. « Quoique… quoique », aurait dit Raymond Devos. Le rendement d’un organe réglant performant, aux petits oignons, ne dépasse pas 35 %. Les deux tiers de l’énergie de la montre sont dispersés rien qu’à cet endroit. Pourquoi ? Pour la même raison que notre consommation de carburant est plus élevée en ville que sur autoroute alors que nous y roulons deux fois moins vite. La montre passe son temps à accélérer, ralentir, s’arrêter, faire demi-tour et recommencer. Le feu rouge est représenté ici par l’élongation maximale du ressort spiral, la position extrême où sa force de rappel l’oblige à inverser sa course. L’amplitude du balancier, dans un sens ou un autre, se situe entre 250 et 320 degrés. En dessous, son énergie est trop faible pour garantir l’isochronisme, c’est à dire la régularité de sa vitesse, compromettant sévèrement la chronométrie. Au-delà, le balancier rebat. Et lorsqu’on augmente la fréquence (au-delà des 10 Hz, maximum atteint en mode purement mécanique), les frictions des axes deviennent intenables et les contraintes en torsion des composants de l’organe réglant touchent à leur limite. D’où l’idée de créer des systèmes de découpe du temps qui ne reposent pas sur l’aller-retour, l’inversion. On passerait du paradigme du cercle à celui de la ligne. Ou en tout cas d’oscillations d’une amplitude bien moindre.

La performance
Mais pourquoi aller dans cette direction ? Au-delà de la construction intellectuelle, séduisante éventuellement, pourquoi reproduire l’apparence du flux temporel au sein d’un microcosme mécanique ? Parce que cela servirait le rendement et la précision, qui sont au cœur des préoccupations contemporaines de l’horlogerie. En quête de nouveauté, de performance, elle veut régler mieux, allonger les durées de marche, fiabiliser, épater aussi, mais sans pour autant tomber dans le piège de l’électronique. Les options sont de plusieurs ordres. L’une est parfaitement maîtrisée, une autre est promise à un avenir incertain, une troisième a été abandonnée et la quatrième est au stade de la recherche à peine appliquée. Le premier système est le Spring Drive de Seiko. Lancé en 2004, c’est un mouvement mécanique à 90 %. Son ressort moteur alimente un circuit électronique, le Régulateur Tri-Synchro. Il transforme l’énergie cinétique en énergie électrique, compte le temps avec un oscillateur à quartz et crée un flux électromagnétique. Ce dernier régule directement la vitesse de la roue d’échappement. Elle avance sans à-coups et la trotteuse avec elle. Relativement économique, Spring Drive offre 72 heures de marche (au lieu d’environ 45 en substituant un échappement mécanique standard) et surtout, a une imprécision maximum de plus ou moins une seconde par jour, ce qui en fait un extraordinaire chronomètre. L’idée de réguler une mécanique par de l’électronique est également venue à Piaget. Le calibre 700P de l’Emperador Coussin du même nom a été inventé par Eric Klein, ingénieur horloger, pionnier du quartz et accessoirement créateur de ValFleurier, le motoriste qui alimente le groupe Richemont en composants et en mouvements. Ici, c’est un oscillateur à quartz de haute qualité, mais standard, qui est couplé à une génératrice, comme une dynamo de vélo. Elle est alimentée par le barillet, dont les variations de couple sont compensées en continu pour égaliser la marche moyenne. Le mouvement est un calibre de haute horlogerie à micro-rotor en platine, dont l’écart de marche mesuré est de l’ordre d’une seconde par semaine. A plus de 70 000 francs et en série ultralimitée, on ne le voit pas se généraliser.

Poutres et lames
La troisième option provenait de chez TAG Heuer. Au temps de sa folle course à l’inventivité, maintenant stoppée, celle-ci avait développé un échappement à ultra-haute fréquence. Pas les 50, ni les 500 hertz que la marque proposait alors (pas pour les mouvements de base, seulement les éléments de chronographe), mais bien un échappement mécanique à 1000 Hz, soit 7,2 millions d’alternances par heure. La Carrera Mikrogirder reposait sur la vibration d’une poutre… En fait, il s’agit une fine pièce de métal, emmanchée dans une seconde à un angle de l’ordre de 90 degrés. Elles sont excitées par un spiral très raide, très rapide. Ensemble, elles vibraient à haute fréquence et faible amplitude, avec un frottement minimal. La montre était disponible sur commande uniquement et sa fiabilité à l’usage reste un mystère.

Quatrième option : à Neuchâtel une équipe de chercheurs du laboratoire de conception micromécanique et horlogère (Instant-Lab) de l’EPFL a inventé et réalisé l’oscillateur IsoSpring. En son cœur, une grande pièce carrée, dans laquelle sont taillées des lames, des ressorts orthogonaux et isotropiques. Leur propriété fondamentale est que lorsqu’ils sont excités, ils vibrent de manière isochrone grâce à des propriétés d’astrophysique découvertes par Isaac Newton. Surtout, cette vibration est unidirectionnelle et insensible à la gravité : pas besoin d’échappement ni de réglage en multiples positions, peu de pertes d’énergie. Encombrante, cette pièce est au stade laboratoire et ne demande qu’à être miniaturisée. Le côté conceptuel de niveau doctorat pouvant rebuter, le prototype IsoSpring a été greffé dans une pendule historique qui fait partie du patrimoine de l’EPFL, un cartel en laiton massif, exposé désormais dans la salle des pas perdus de l’Hôtel de ville de Neuchâtel.

L’évidence
Mais attendez… ce système micro-vibratoire existe déjà. Il s’appuie sur les propriétés piézoélectriques du cristal de quartz. Quand on le soumet à un courant alternatif, il vibre avec une extraordinaire stabilité. Un petit processeur compte ces vibrations, dont la fréquence est généralement de 32 768 Hz. Donc une pile, une poignée de sable purifié et un petit circuit électronique effectuent depuis plus de trente ans (et pour quelques centimes) ce que l’horlogerie haut de gamme, voire la plus en pointe, peine à faire. C’est le paradoxe de cette industrie : le quartz a résolu tous ses problèmes d’un coup et cela a failli la tuer, l’a galvaudée un temps, a manqué de la vider de sa substance. Alors elle cherche à se rapprocher des propriétés du mouvement à quartz, mais pour ne pas répéter les erreurs de l’histoire, elle le fait en version mécanique.