Légère comme le plastique, dure comme le métal

Explorer les possibilités de matériaux différents du laiton, de l’acier, du rubis et des autres matières traditionnelles est devenu systématique chez les horlogers. Ainsi, pour les composants comme les roues et les éléments d’échappement, le silicium fait fureur. La fibre de carbone est un autre matériau très prisé aujourd’hui. Elle est principalement utilisée en aéronautique et en aérospatiale pour sa rigidité exceptionnelle et son extrême légèreté : les horlogers l’apprécient non seulement pour ces qualités mais aussi pour son allure high-tech. Il y a vingt-cinq ans, les premiers vélos fabriqués à partir de tubes renforcés en fibre de carbone ont fait sensation. Leur succès était non seulement dû à leur légèreté, mais aussi au style high-tech des microfibres anthracite dont les reflets scintillaient sur le tube au moindre rayon de lumière.

Pour fabriquer des fibres de carbone, on utilise un procédé appelé pyrolyse qui produit des fibres individuelles dont le diamètre naturel mesure entre 5 et 8 microns. Un bouquet de 70 fibres correspond à l’épaisseur d’un cheveu humain. À l’état pur, les fibres se composent de longues chaînes de molécules de carbone dont les atomes, selon leur organisation, peuvent aussi former le graphite ou les diamants. Ces fibres se caractérisent par leur haute résistance à la traction, leur élasticité, leur conductivité électrique, une faible densité et un coefficient de dilatation thermique quasi insignifiant ; elles sont également non-magnétiques.

La haute technologie au service de l’horlogerie

Comment, d’une fibre ultra-fine, tendre et élastique, arrive-t-on aux imposantes surfaces nécessaires à une aile d’avion ? Pour l’usage industriel, les fibres individuelles sont filées entre elles en filaments plus épais qui peuvent ensuite être tissés pour prendre la forme de ces textiles qui donnent aux surfaces en fibre de carbone leur aspect caractéristique. La rigidité du matériau final, un composite de carbone, est renforcée par le gainage des fibres à l’aide d’une résine époxy qui durcit le matériau composite. De nos jours, les fibres individuelles sont livrées avec un mince enduit de résine déjà appliqué, si bien qu’une fois que les couches de textile carbone ont été stratifiées, le pourcentage de fibre de carbone est beaucoup plus élevé que le pourcentage de résine.

La fabrication de cadrans en fibre de carbone est un processus relativement simple qui implique l’utilisation de fines couches de textile de carbone pré-stratifié et durci. En revanche, la fabrication de platines et de boîtiers tels ceux que produit Audemars Piguet fait appel à une technologie complexe qui doit être maîtrisée en interne.

Un procédé innovant

Les platines utilisées pour la Millenary MC12 et la toute nouvelle Royal Oak Concept Watch sont usinées à partir d’une feuille de composite de carbone fabriquée sur mesure suivant les critères d’Audemars Piguet. Afin de garantir leur stabilité dans toutes les directions, les fibres contenues par ce composite ne sont pas filées mais disposées de manière aléatoire et leur longueur est variable. « Le fraisage des surfaces sur machine-outil à commande numérique (MOCN), qui a pour but de créer des chambrages de haute précision pour les composants, est une tâche difficile », explique Christoph Guhl, responsable de la rédaction technique d’Audemars Piguet. « Comme avec le titane ou le platine, les éléments ont tendance à chauffer énormément et à endommager les outils en y restant collés. C’est une opération qui demande des compétences très spécifiques ». Ceci explique pourquoi les MOCN consomment plus de liquide de refroidissement que d’ordinaire et pourquoi les outils ont une surface diamantée.

En revanche, les boîtiers en fibre de carbone sont produits en utilisant un procédé totalement nouveau, appelé forgeage. Pré-enduits et filés entre eux, les filaments de fibre de carbone de deux longueurs différentes sont placés dans des moules en acier inoxydable de qualité supérieure. Le matériau est ensuite comprimé à haute température et sous haute pression de manière à constituer une forme solide. Le moindre résidu d’époxy est liquéfié et s’échappe des moules. Ceci augmente de manière stupéfiante, jusqu’à 74 %, la quantité de fibres de carbone. Le matériau obtenu est noir profond avec une surface à l’aspect satiné. Comme les boîtiers et les lunettes sont moulés avec une très grande précision, ils exigent très peu d’usinage après l’opération de forgeage. Le boîtier obtenu est exceptionnellement rigide et résistant, mais aussi extrêmement léger. Un chronographe Royal Oak Offshore « Alinghi Team » avec boîtier et lunette en carbone forgé ne pèse que 94 grammes, contre 245 grammes pour un Royal Oak Offshore en acier de mêmes dimensions.