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Roger W. Smith: se passer d’huile grâce au nano?

INNOVATION

juillet 2019


Roger W. Smith: se passer d'huile grâce au nano?

On ne s’attendait pas à ce qu’un des maîtres horlogers les plus traditionnels au monde se lance dans une recherche d’avant-garde technologique. Et pourtant, la mort de l’huile, ce «graal» horloger, est en gestation entre ses ateliers et les laboratoires de la Manchester Metropolitan University spécialisés en nanotechnologies.

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as à pas, l’horlogerie mécanique devient «nano». Le changement d’échelle radical que permettent les technologies nanométriques ouvre de très vastes champs d’exploration. On en a eu une première démonstration dès 2016 quand Greubel Forsey a présenté son prototype de montre intégrant une aiguille de seconde foudroyante nanométrique.

A cette occasion, le duo des maîtres-horlogers a mis en avant les perspectives étonnantes offertes par cette miniaturisation inédite: gain d’espace volumique pouvant aller jusqu’à 90%, gain énergétique avec diminution de la consommation supérieure à 60 fois, simplification extrême des mécanismes avec réduction par trois du nombre de composants, sans oublier l’inventivité renouvelée de l’architecture du mouvement.

Abraham-Louis Breguet déjà déclarait: «Donnez-moi l’huile parfaite et je vous donnerai la montre parfaite.»

Le fameux horloger britannique Roger W. Smith, digne successeur de George Daniels, a quant à lui récemment annoncé travailler sur une autre propriété des technologies nanométriques, utilisées ici comme revêtement dans le but de supprimer toute nécessité de lubrification de la montre. L’huile a de toujours été un problème majeur et récurrent auquel les horlogers de toutes époques ont dû se confronter. Comme le rappelle Roger Smith, Abraham-Louis Breguet déjà déclarait: «Donnez-moi l’huile parfaite et je vous donnerai la montre parfaite.»

Roger W. Smith, maître-horloger britannique et élève de George Daniels.
Roger W. Smith, maître-horloger britannique et élève de George Daniels.

La saga des huiles

Au cours des XIXème et XXème siècles, des recherches intenses ont été menées pour améliorer progressivement les qualités des huiles horlogères. Mais sans jamais vraiment parvenir au «graal» que serait une huile «éternelle», ne s’altérant pas au fil du temps, insensible aux températures, ne se dispersant pas et ne perdant jamais ses qualités lubrifiantes indispensables au bon fonctionnement du mouvement, prévenant ainsi toute usure des pièces mobiles.

Quand on sait qu’un des grands problèmes de l’horlogerie est la nécessité, peu suivie par les consommateurs, d’effectuer des services réguliers de leurs montres, notamment pour en changer l’huilage, on imagine quel soulagement provoquerait une montre dépourvue d’huile.

Ces recherches «pourraient révolutionner l’horlogerie commerciale en étant la première application pratique des nanomatériaux 2D».

Pour se passer de lubrification, certaines recherches ont déjà été menées dans le domaine des nouveaux matériaux ne nécessitant pas ou peu de lubrification. On pense notamment à cette innovante Extreme LAB de Jaeger-LeCoultre, présentée en 2007, véritable concentré de matériaux divers et de géométrie revue et corrigée des composants. Une solution d’avant-garde, complexe et interdisciplinaire, mais sans doute inapplicable à grande échelle.

Roger Smith aurait-il trouvé le graal?

Le graal d’une montre sans huile et sans usure? Pas encore. Mais l’horloger en est certainement sur le chemin. A tel point qu’il a annoncé en avril à New York des résultats tangibles, probants et concrets d’ici six mois à une année.

A cette occasion, il a partiellement levé le voile sur ses intentions, sans pouvoir néanmoins révéler tous les détails de cette recherche menée en collaboration avec les équipes de l’Advanced Materials and Surface Engineering de la Manchester Metropolitan University. Une faculté spécialisée notamment dans «la modification des surfaces des matériaux» et dans la nanotechnologie. Deux expertises qui, combinées, promettent de donner une réponse décisive au lancinant problème de la lubrification horlogère.

La différence d’échelle...
Roger W. Smith: se passer d'huile grâce au nano?
La taille d’une boîte de montre de 41mm Vs. une nano-couche de MoS2 2D Image tirée d’un Transmission Electron Microscope (TEM).

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Roger W. Smith: se passer d'huile grâce au nano?
La longueur de la Grande Bretagne Vs. la largeur d’un bus londonien

Le processus scientifique
Le processus scientifique
Matrice magnétique refroidie à l’eau - Cathode - Source de MoS2 - Champ magnétique d’induction - Composant micromécanique revêtu - Anode

Ces images, produites par la Manchester Metropolitan University, illustrent le dramatique changement d’échelle entre le monde millimétrique et le monde nanométrique, ainsi que le processus de pulvérisation cathodique employé.

Selon les chercheurs de l’Université de Manchester, leurs recherches menées avec Roger Smith, «pourraient révolutionner l’horlogerie commerciale en étant la première application pratique des nanomatériaux 2D».

Comme l’explique le Dr. Samuel Rowley-Neale, «nous proposons d’utiliser des nanomatériaux avancés pour créer une surface sèche lubrifiée qui va rendre inutile le service régulier d’une montre. Notre but est d’aider à créer une véritable montre d’héritage qui puisse passer de génération en génération en sachant qu’elle n’a pas besoin de services de maintenance.» La montre «éternelle» en quelque sorte.

Roger Smith renchérit: «Il s’agit plus d’un problème technologique de lubrification que de mécanique proprement dite. Le but de notre collaboration est de comprendre si l’on parvient à se passer totalement de lubrifiants en laissant les composants mécaniques jouer entre eux sans aucune friction. Jusqu’à présent, une fois que vous aviez optimisé la mécanique de votre montre, vous deviez encore vous confronter au problème de la détérioration progressive des huiles lubrifiantes. Le potentiel de cette recherche est énorme. Et nous pouvons faire tomber ce mur.»

«Notre but est d’aider à créer une véritable montre d’héritage qui puisse passer de génération en génération en sachant qu’elle n’a pas besoin de services de maintenance.»

L’horlogerie, champ ultime de la micromécanique

Toujours selon les chercheurs, qui expliquent que les nanomatériaux sont déjà utilisés à fin de lubrification dans de grosses machines d’extraction destinées à l’industrie minière, «cette technologie n’a encore jamais été utilisée dans l’ingénierie micromécanique, sans même parler de l’horlogerie».

Comme l’explique le Dr. Michael Down, Senior Research Associate, «nous cherchons précisément à prouver que les nano-revêtements (nano coatings) peuvent trouver des applications en micromécanique. Et l’horlogerie est sans doute l’expression ultime du champ de la micromécanique. Nous suivons les travaux de Roger W. Smith depuis quelque temps déjà, tout particulièrement ses avancées dans l’échappement coaxial. C’est à mon sens l’échappement le plus avancé en horlogerie contemporaine et son efficacité mécanique conjuguée à sa basse consommation énergétique et à sa lubrification minimaliste en font un terrain idéal par rapport aux autres échappements existants pour mener cette recherche.»

Comparaison énergétique entre un échappement traditionnel et un échappement co-axial.
Comparaison énergétique entre un échappement traditionnel et un échappement co-axial.

Roger W. Smith, qui a travaillé depuis 1998 auprès de George Daniels, jusqu'à sa disparition en 2011, s'est ingénié à perfectionner encore le mouvement co-axial conçu par Daniels dès 1975. L'échappement co-axial de sa Series 2 n'utilise plus qu'une seule roue au lieu de deux, améliorant ainsi sa performance.
Roger W. Smith, qui a travaillé depuis 1998 auprès de George Daniels, jusqu’à sa disparition en 2011, s’est ingénié à perfectionner encore le mouvement co-axial conçu par Daniels dès 1975. L’échappement co-axial de sa Series 2 n’utilise plus qu’une seule roue au lieu de deux, améliorant ainsi sa performance.

Le mouvement décoré de la Series 2 de Roger W. Smith.
Le mouvement décoré de la Series 2 de Roger W. Smith.

La technologie utilisée repose sur du disulfure de molybdène (MoS2), un matériau déjà employé sous forme d’aérosol pour une lubrification dite «sèche» et notamment expérimenté dans l’Extreme Lab de Jaeger-LeCoultre.

Mais dans le cas présent, il est déposé sous forme nanométrique par un procédé de pulvérisation cathodique (magnetron sputtering deposition) qui permet de contrôler avec une extrême précision l’épaisseur du revêtement nanométrique des divers composants, y compris ses parties essentielles, comme l’échappement.

Tout porte à croire que Roger W. Smith et les scientifiques qui l’accompagnent parviendront à leur but. Ce serait un pas considérable pour le futur de l’horlogerie mécanique. Combiné avec d’autres nanotechnologies appliquées à la réduction de l’encombrement des composants du mouvement et au gain énergétique, la montre mécanique verrait son futur s’élargir considérablement.

A propos des nanotechnologies en horlogerie, lire également notre article «Au delà de la miniaturisation», disponible sur notre site europastar.ch.

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