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Expériences

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La céramique, un matériau taillé pour satisfaire les exigences les plus élevées et fournir des performances de haut vol

Texte — Alexander Linz Date — 28 février 2012

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Épelé au moyen de l’alphabet radio international, le mot «céramique» paraît quelque peu énigmatique. La production de boîtiers en céramique chez IWC est née d’une histoire aussi intéressante que singulière, initiée il y a bientôt 26 ans. C’est à cette époque que la société de Schaffhausen a dévoilé son tout premier boîtier high-tech en dioxyde de zirconium (ZrO2). Ce matériau, souvent appelé oxyde de zirconium ou plus simplement zircone, est une céramique haute performance; en d’autres termes, il s’agit d’un matériau ni métallique, ni organique, initialement créé pour répondre aux besoins de l’industrie aérospatiale. En ce temps-là, IWC ambitionnait de créer le boîtier noir parfait pour pousser plus encore le développement de sa «Da Vinci», et a découvert la céramique.

À cette époque, les manufactures horlogères avaient pour habitude d’utiliser de l’acier teinté en noir, une technique qui présentait de nombreux inconvénients. Faute de pouvoir conférer à la surface une dureté suffisante, les horlogers voyaient souvent les boîtiers faits d’acier teinté en noir abîmés par des rayures permanentes. Et pour les concepteurs de boîtiers d’IWC, il était tout simplement impensable de demander aux clients de tolérer un tel défaut. Leurs recherches les ont finalement amenés à trouver le partenaire idéal avec Metoxit, une société spécialisée dans la céramique établie à Thayngen, non loin de Schaffhausen. En travaillant de concert, ils ont mis au point une formule permettant de créer une céramique d’un noir profond. Dans le Catalogue Annuel IWC, on peut lire ceci: «Le choix du noir, une couleur qui absorbe toutes les autres, pour notre première montre-bracelet en oxyde de zirconium ne reflète en rien notre vision de l’avenir. Bien au contraire, c’est une allusion à peine voilée à la qualité et au caractère intemporel des montres de la marque.»

Dans le même catalogue, une introduction à l’alchimie en cinq parties décrit les différentes étapes du processus de fabrication d’un boîtier en céramique. Et comme si cela ne suffisait pas, IWC a même publié une brochure spéciale, intitulée La Da Vinci en céramique. Eu égard au fait que cette forme d’oxyde de zirconium n’a pu être exploitée à des fins commerciales et industrielles qu’à partir de 1983, on peut légitimement affirmer qu’IWC était non seulement en avance sur son temps, mais aussi un véritable pionnier dans l’utilisation de la céramique. Pierre angulaire de la Manufacture de Schaffhausen, la Da Vinci (référence 3755) passe le témoin huit ans plus tard à sa digne héritière: la Montre d’Aviateur Chronographe (référence 3705) en céramique.

Replongeons-nous dans le catalogue IWC: «Ce chronographe d’aviateur semble destiné à susciter un grand engouement auprès des amateurs de garde-temps originaux. Il s’agit là de la première montre en oxyde de zirconium, cette céramique high-tech qui s’inspire des toutes dernières technologies de furtivité équipant les avions militaires et qui est utilisée de longue date dans l’industrie aérospatiale. Son caractère exclusif est souligné par le noir mat qui distingue les contours de la montre, dont la précision paraît évidente lorsque l’on observe les aiguilles et index blancs luminescents.» Loin de passer inaperçu, le Chronographe d’Aviateur 3705 s’est rapidement imposé comme un produit culte de la marque et a été la source d’innombrables imitations.

En 2006, avec le lancement de la Montre d’Aviateur à Double Chronographe dotée d’un boîtier en céramique (référence 3786) et produite en édition limitée à 1 000 exemplaires, IWC consacre le succès d’un nouveau modèle de légende. Aux côtés de ce double chronographe en céramique aujourd’hui très prisé des collectionneurs, le Double Chronographe d’Aviateur Top Gun (référence 3799), lancé en 2007, et le Chronographe d’Aviateur Top Gun automatique présenté l’année suivante viennent compléter la gamme actuelle de montres d’aviateur en céramique.

Top Gun, la référence absolue
Un bref regard sur l’histoire du développement des montres d’aviateur suffit pour comprendre qu’il était somme toute naturel qu’IWC se tourne vers la céramique high-tech et concrétise cet intérêt en nouant un partenariat avec la Top Gun Fighter Weapons School, centre de formation des pilotes d’élite de l’US Navy. Dans le monde entier, il n’est pas de lieu où les attentes et les performances requises soient aussi élevées. Et il n’y a pas meilleur endroit pour permettre aux garde-temps en céramique d’IWC d’exprimer leur extraordinaire mélange de haute technologie, de tradition et de design fortement inspiré des cockpits des avions de chasse.

Doté d’une solidité à toute épreuve, d’une remarquable résistance à la chaleur et aux rayures et d’un toucher particulièrement agréable pour la peau, l’oxyde de zirconium n’a rien à envier aux autres matériaux. Et ce n’est probablement pas un hasard si les avions de l’US Navy sont eux-aussi équipés d’une multitude d’éléments et composants en céramique high-tech. À dire vrai, les champs d’application de ce matériau sont incroyablement vastes. Pour la construction d’avions modernes militaires ou civils, la céramique fait figure de premier choix, notamment pour ses propriétés uniques de légèreté, de résistance à la chaleur et à la corrosion et d’extrême dureté. Plus récemment, des composants en céramique ont même été intégrés aux moteurs des jets, allégeant leur poids et suscitant ainsi une baisse manifeste et durable de la consommation de kérosène.

La céramique s’installe même dans les lieux les plus impensables: à l’intérieur des réservoirs des avions. Si ces derniers ne sont pas faits de céramique, ils contiennent toute une série de capteurs et de récepteurs qui, lorsqu’ils reçoivent un influx calibré d’énergie électrique, commencent à osciller. Les ondes sonores ainsi générées se reflètent, l’une après l’autre, sur la surface du kérosène du réservoir et sont captées par des transducteurs piézoélectriques en céramique. En se référant aux dimensions du réservoir en question, l’ordinateur de bord analyse la durée des ondes sonores et calcule la quantité précise de carburant restant, quelles que soient les conditions environnantes et la position dans laquelle se trouve l’avion. De la sorte, on peut également déterminer d’autres paramètres fondamentaux pour le pilote, comme la distance parcourable avec le carburant restant. Encore une fois, il s’agit d’une application pour laquelle les attentes sont particulièrement élevées et les performances doivent impérativement être à la hauteur.

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Un processus de production complexe
La fabrication d’un boîtier est une opération particulièrement complexe qui requiert une expertise hors norme. Afin de se conformer aux standards très élevés en la matière, les manufactures doivent collaborer avec les bons partenaires. Par le passé, la première étape du processus de fabrication consistait à utiliser une presse isostatique et à fritter le matériau pour créer une pièce brute correspondant à la forme désirée, qui devait ensuite subir de nombreuses interventions avant de ressembler à un boîtier fini.

Ces dernières années, d’énormes progrès ont été accomplis grâce à l’émergence d’une nouvelle technologie, le moulage de céramique par injection (CIM). Ce procédé permet de diminuer la survenance d’erreurs et s’avère plus économique que le frittage. En outre, à l’image du moulage de plastique par injection, elle ouvre la porte à la fabrication de pièces de toutes sortes de formes. Il aura fallu attendre l’avènement de ce procédé pour enfin disposer d’un outil efficace pour produire en série des objets en céramique à la structure délicate et à la géométrie complexe. Seuls quelques spécialistes maîtrisent cette technologie de pointe à la perfection. Parmi eux, ceux de la société néerlandaise Format, à qui les concepteurs de boîtiers et ingénieurs d’IWC ont confié la fabrication de leurs boîtiers en céramique.

En pratique, le procédé de transformation de la poudre d’oxyde de zirconium en un boîtier en céramique fini est une opération des plus complexes. Tandis que les plastiques se liquéfient instantanément lorsqu’ils sont soumis à une forte source de chaleur, dans le cas de la céramique, la matière brute en poudre doit d’abord être convertie en une masse homogène. Pour ce faire, on mélange un liant thermoplastique à l’oxyde de zirconium. Le granulat ainsi obtenu peut être injecté dans le moule à une température de 170°C et permet de créer une pièce de couleur verte. La surface de chaque pièce est soumise à un examen méticuleux, après quoi elle est fraisée et percée avec précision. Une fois que le liant a été retiré à l’aide d’acide sulfurique, la pièce est alors cuite à une température de 1 500°C pendant près de deux jours. Durant la phase de frittage, elle acquiert sa taille définitive et revêt ce noir profond qui lui est propre.

Da Vinci Ceramic - Circle
—La céramique high-tech et le titane grade 5 s’unissent pour créer le boîtier d’exception de la Da Vinci Chronographe Céramique

Il faut garder en tête que – contrairement au pain, par exemple, qui lève au four – les dimensions d’un objet en céramique réduisent de près d’un tiers lors de la cuisson. Du reste, il s’agit là d’une des grandes différences entre la céramique et les divers métaux. Au terme du processus de fonte, qui permet d’extraire le métal du minerai, les métaux possèdent déjà leurs caractéristiques définitives, tandis que le comportement, la forme et les dimensions d’un objet en céramique sont étroitement liées aux différentes phases du processus de fabrication. L’aspect artistique et la maîtrise de l’ingénierie exercent une influence déterminante sur la structure du matériau durant la cuisson. C’est la raison pour laquelle la réduction des dimensions de l’objet doit être prise en considération dès le départ. Dans la dernière phase du procédé de fabrication, le boîtier est décapé à l’aide de sable pour acquérir ce ton mat caractéristique. Il est alors confié à une autre société, elle aussi néerlandaise, qui va en assurer le polissage et les finitions en utilisant des outils munis d’une pointe de diamant pour élargir les trous préexistants et mettre la dernière main aux formes géométriques afin de respecter autant que possible les tolérances. Le procédé de fabrication d’un boîtier IWC en céramique s’avère extrêmement complexe et nécessite plusieurs semaines de travail.

Da Vinci Chronographe Céramique

—Référence 3766

Détails

Les nouvelles caractéristiques des boîtiers en céramique en 2012
Comme on peut s’y attendre, les procédés de fabrication ne cessent de s’améliorer. Après tout, si l’on se repose sur les lauriers, on finit par rouiller, même si la rouille n’a jamais été – et ne sera jamais – un problème pour la céramique. Sur les trois nouvelles références, les barrettes à ressort ne seront plus fixées directement sur la céramique, mais à des embouts en acier et Téflon. Ce faisant, le coefficient de friction diminue de façon notable, limitant l’usure des barrettes. Par ailleurs, le risque de casser les anses durant les phases de montage et de démontage appartiendra désormais au passé.

Les boîtiers des nouvelles montres d’aviateur se distinguent par deux détails marquants. Sur la Montre Chronographe d’Aviateur (référence 3880), la lunette est faite d’une seule pièce. La partie externe en céramique est fixée à son pendant interne en titane au moyen de lames adhésives qui, durant le processus de durcissement au four, n’ont à supporter que leur propre poids. Le cadran, le cercle d’emboîtage et le fond du boîtier sont en fer doux, ce qui protège efficacement le mouvement des perturbations dues aux champs magnétiques.

Montre d’Aviateur Chronographe TOP GUN Miramar

—Référence 3880

Détails

La Grande Montre d’Aviateur et la Grande Montre d’Aviateur Calendrier Perpétuel (références 5019 et 5029) arborent pour leur part un boîtier en deux pièces, dont la partie supérieure est vissée à la lunette La partie extérieure en céramique n’est pas fixée à la partie interne en titane mais emmanchée par application d’une pression mesurée avec une grande précision. Les composants du boîtier peuvent être emmanchés dès lors qu’ils supportent une certaine plage de pression minimale et maximale. Si la pression monte et menace d’être excessive, un affichage calibré indique que le processus d’assemblage doit être interrompu dans l’instant. En effet, lorsque la céramique subit une pression trop élevée, elle risque de se craqueler. Aucun des deux boîtiers en céramique ne présente de composants en fer doux ou d’autres matériaux isolant la montre des champs magnétiques. Il s’agit là d’un choix délibéré de la part d’IWC, davantage motivé par des raisons esthétiques que techniques: le boîtier aurait été trop haut au regard de son diamètre externe.

Grande Montre d’Aviateur Calendrier Perpétuel TOP GUN

—Référence 5029

Détails

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