Avec sa multitude de composants mobiles, la montre mécanique est un sujet rêvé pour la science très pointue qu’est la tribologie

La tribologie est l’étude du frottement – ou friction –, l’usure et la lubrification des surfaces en mouvement. Sans la vision holistique des tribologues et leur art de faire glisser, coulisser ou adhérer les pièces, les montres de précision, même les plus modernes, s’arrêteraient tout simplement.

Les tribologues aiment à dire que le seul composant d’une montre qui ne passe pas entre leurs mains est le cadran. Mis à part cette pièce statique qui n’entre jamais en contact avec des pièces mobiles et qui est bien protégée de l’usure, le mouvement et ses minuscules éléments, le boîtier, la lunette, la glace, le bracelet et le fermoir, sans oublier les machines de production, l’outillage et les lubrifiants, sont passés au crible par ces passionnés du détail dont la science est à la fois celle de l’ingénieur, du chimiste et de l’horloger. Aujourd’hui, les équipes de tribologues Rolex hissent la fiabilité, la précision et le confort à un niveau sans précédent.

Les tribologues

Une science récente

La tribologie apparaît entre la fin des années 1960 et les années 1980, à la suite d’une meilleure compréhension des phénomènes de stress auxquels sont soumis les matériaux employés dans les industries de pointe. Mais certains principes de cette science pluridisciplinaire sont appliqués depuis des siècles. Au XVIIIe siècle, lorsque l’horloger John Harrison crée les premiers garde‑temps de grande précision – des chronomètres de marine –, il cherche déjà à réduire l’impact du frottement et ne ménagera pas sa peine pour donner naissance aux premiers mécanismes horlogers ne nécessitant aucune lubrification. À l’époque, les lubrifiants étaient de piètre qualité. Composés de graisses animales ou végétales, ils se détérioraient rapidement et se révélaient d’une efficacité limitée pour des instruments essentiels à la navigation en haute mer.

Il faudra attendre la fin du XXe siècle pour voir apparaître une science capable de véritablement épauler l’art horloger. Appliquée aux mouvements mécaniques, la tribologie a une influence considérable sur la précision, la durée de vie et le fonctionnement même de la montre.

Assemblage du calibre

Appliquée au boîtier et au bracelet, elle influe sur le confort, la qualité et l’esthétique. Grâce à elle, le fermoir s’ouvre et se ferme tout en souplesse dans un clic franc et rassurant – un atout évident pour l’utilisateur. La tribologie a joué un rôle majeur dans la mise au point de la nouvelle Day‑Date et de son mouvement de nouvelle génération devenu une référence chronométrique.

Affichage du jour et de la date

Auparavant, les tribologues intervenaient surtout pour résoudre les problèmes, tâche ingrate exigeant une patience infinie puisque l’usure pouvait déjà avoir endommagé les composants, occultant ainsi la cause. Depuis quinze ans – et là réside la principale évolution de leur métier –, ils interviennent dès la phase de recherche et de développement, autrement dit dès la sélection des matériaux et la conception des composants.

À l’échelle du micron

Les tout nouveaux mouvements sont fabriqués selon des tolérances minimales, équivalentes à celles appliquées dans l’industrie aérospatiale. Ramenées à l’échelle infinitésimale des axes et des engrenages d’une montre, les forces en jeu en termes de frottement et d’usure sont énormes.

À l’échelle du micron

La charge exercée sur un rubis ou la dent d’une roue équivaut à celle qu’exerce une locomotive sur des rails. Chaque tic‑tac correspond à une impulsion générée par l’échappement, et donc à un frottement et à une usure auxquels une montre Rolex est soumise environ 250 millions de fois par an. Les zones de contact entre surfaces mobiles peuvent être minuscules, de l’ordre de quelques microns.

Au XVIIIe siècle, les rubis (connus pour leur dureté) étaient utilisés comme coussinets dans les mécanismes horlogers pour limiter l’usure par frottement qui endommageait les pivots en laiton. Aujourd’hui, des lubrifiants très élaborés et d’une grande longévité protègent les montres mécaniques de haute précision. Le grippage, qui anéantirait un mouvement en l’espace de quinze jours, est ainsi évité.

Emplacement de l’échappement

Fabrication des lubrifiants de pointe

Synthétisés sous le contrôle de tribologues, les lubrifiants haute performance remplacent les huiles et graisses issues de sabots d’animaux que l’on trouvait encore dans le commerce il y a une dizaine d’années. Rolex est l’unique société horlogère à développer et à fabriquer sa gamme de lubrifiants dans son propre laboratoire spécialisé. Chaque type d’huile a une application spécifique et requiert près d’une décennie de R&D. Les lubrifiants peu épais, à faible viscosité, sont utilisés pour les contacts à vitesse rapide, comme dans l’oscillateur. Ceux à haute viscosité, plus épais, sont utilisés pour les pièces telles que le train d’engrenage, qui sont soumises à des mouvements sous forte charge.

Les quantités employées sont extrêmement faibles. L’ensemble de l’industrie horlogère suisse consommerait tout juste 100 litres de lubrifiant par an. Un mouvement Rolex n’en contient que quelques microlitres, répartis sur 50 à 100 points de contact selon le modèle. Depuis l’avènement de la tribologie, chaque goutte est mesurée scientifiquement puis appliquée par des opérateurs qualifiés à l’aide de seringues automatisées assurant un dosage parfait. Trop de lubrifiant risquerait de provoquer l’adhérence et le ralentissement des composants en mouvement, trop peu augmenterait l’usure et le frottement.

De nombreux autres critères entrent également en ligne de compte. Sur certaines parties des composants, un revêtement nanométrique, l’épilame, peut être utilisé pour modifier la tension de surface et circonscrire le lubrifiant à une zone précise. Des paramètres tels que la forme et la courbure d’une goutte d’huile microscopique sont soigneusement examinés. Une gouttelette parfaitement sphérique pourrait par exemple glisser entre deux surfaces au lieu de les lubrifier.

Subtil équilibre

Un certain degré de frottement, comme dans le mécanisme d’une lunette tournante, est parfois souhaitable. Il s’agit alors de trouver le bon équilibre entre friction et glissement. Même la géométrie des cannelures caractéristiques de la lunette de la Sky‑Dweller a été étudiée pour que le porteur puisse la tourner fermement.

Les tribologues ont un tel sens de la précision qu’ils qualifient rarement une surface métallique de lisse, et parlent de sa rugosité. Examinée au microscope électronique, une telle surface n’est en effet jamais aussi lisse que son aspect le suggère à l’œil nu ni même au toucher. Les surfaces satinées sont aussi soumises à une analyse tribologique pour s’assurer qu’elles ne se polissent pas avec le temps.

Le bracelet apporte peut-être la meilleure preuve des bienfaits de la tribologie. Dans les bracelets Oyster et President en platine et en or, notamment le bracelet President qui équipe la nouvelle Day‑Date, des inserts en céramique sont placés dans chaque maillon pour en réduire l’usure en fonction des métaux utilisés. Les inserts assurent également une exceptionnelle flexibilité du bracelet. Dans ce cas de figure, un lubrifiant aurait été contre‑indiqué, car risquant de tacher les vêtements du porteur de la montre.

Vu la nature de leur mission, il n’est pas étonnant que la plupart des tribologues soient bardés de diplômes. Mais, même si leur journée de travail n’est que méthode et rigueur, ce sont des romantiques dans l’âme qui marient matériaux et éléments mobiles dans un souci de parfaite harmonie.

La science du tribologue est à la fois celle de l’ingénieur, du chimiste et de l’horloger.

Science Friction centre formation

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