ID Two
Concept Watch
| Marque : | Cartier |
| Collection : | ID Two |
| Modèle : | ID Two |
| Référence : | Concept Watch |
| Complément : | Ceramyst - Bracelet Alligator |
FICHE AU FORMAT PDF
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Marque : Cartier Collection : ID Two Modèle : ID Two Référence : Concept Watch Complément : Ceramyst - Bracelet Alligator Prix du neuf : Sur demande Diamètre : 42 mm Styles : Haute Horlogerie Atypique Types : Mécanique à remontage manuel Calibre : Cartier ID Two Complication : Squelette Matière du boîtier : Ceramyst™ Particularité du boitier : Transparent Forme : Ronde Affichage : Aiguilles Matière du bracelet : Alligator Couleur du bracelet : Noir Fermeture du bracelet : Boucle déployante + Plus de caractéristiques : Mouvement mécanique à remontage manuel sans réglage ni lubrification
Réserve de marche : 32 jours
Diamètre : 31.5 mm
Épaisseur : 10.45 mm
Nombre de rubis : 15
Nombre de pièces : 197
Fréquence :
4Hz soit 28 800 alternances/heure
Platine principale en titane traité ADLC
Deux barillets à double étage avec ressorts en fibres de verre traités au parylène
Transmission à différentiel en silicium recouvert de cristal de carbone
Ancre et roue d’ancre en cristal de carbone. sans palettes en rubis
Balancier monobloc en cristal de carbone avec spiral en Zerodur®
Boîtier
Calibre de Cartier de 42 mm en Ceramyst™. scellé sous vide grâce à la technologie Airfree™
Joints étanches « dopés » aux nanoparticules
Bracelet en alligator
Boucle déployante réglable en or gris 18 carats
Cette montre concept n’est pas destinée à la commercialisation
DESCRIPTION
- CARTIER - 2012
ID TWO
La montre concept ID Two Cartier : la première montre à haut rendement
Les fondamentaux
Le tic-tac des montres mécaniques est l’expression tranquille mais inévitable de notre ingérence sur le temps tandis que nous essayons de le mesurer lorsqu’il s’écoule. Le temps qui passe supporte d’être fractionné en segments, de durées plus ou moins brèves mais toujours définies avec précision et aussi isochrones que possible. Ce décompte est réalisé par un ensemble d’engrenages qui en indique ensuite le résultat. Et ces 700 dernières années, rien d’essentiel n’a vraiment changé dans la mesure du temps.
Comme toute autre machine, une montre mécanique a besoin d’une source d’énergie pour fonctionner. Cette force motrice est apportée soit par le poids d’une horloge soit par le fameux ressort d’une montre de poignet. L’énergie est transmise par un train de rouage à l’organe de régulation, via l’échappement. Pour ce faire, une transmission définie avec précision transforme les lentes mais relativement puissantes rotations du barillet en rotations plus rapides mais plus faibles. L’échappement joue ici un double rôle : tout d’abord, il veille à ce que le barillet ne libère que progressivement sa réserve d’énergie ; ensuite, à intervalles réguliers, il transmet à l’organe de régulation (à savoir le balancier et le spiral) de minuscules impulsions qui entretiennent constamment son oscillation. Dans l’absolu, la durée de chaque oscillation est absolument identique.
Dans une montre-bracelet moderne dotée d’un balancier qui oscille à une fréquence de quatre hertz, le balancier se déplace dans un sens puis dans l’autre quatre fois par seconde, ce qui correspond à huit demi-oscillations, également appelées « battements » ou « alternances ». Une heure s’est écoulée lorsque 28 800 alternances ont été comptées ; une journée entière est passée en 691 200 battements. Si le nombre d’alternances à l’heure est supérieur à cette valeur de référence de 28 800, la montre bat trop vite et avance ; si le nombre est inférieur, la montre bat trop lentement et retarde. Avance ou retard peuvent aisément être déterminés en comparant la position de l’aiguille des secondes à un signal horaire précis. L’art du technicien et de l’horloger consiste donc à régler ces microcosmes tictaquant afin que la fréquence souhaitée et la fréquence réelle restent le plus longtemps possible identiques. Un exercice difficile car nombreuses sont les forces potentiellement perturbatrices. Et omniprésentes, de la gravité terrestre aux frottements, en passant par les turbulences de l’air et la traînée aérodynamique.
Quoi qu’il en soit, ce qu’une montre mécanique accomplit, jour après jour, est plus que prodigieux. Si elle affiche un écart de dix secondes par jour, ce qui est généralement considéré comme un degré d’inexactitude assez élevé, sa précision n’est « que » de 99,988%. Deux secondes d’avance ou de retard correspondent à une précision de 99,997%. Qui plus est, une montre fonctionne littéralement « 24 heures sur 24 », sept jours sur sept, sans marquer la moindre petite pause. Son ancre donne 691 200 minuscules impulsions par jour. Soit 252 288 000 par an. Et plus d’un milliard en quatre ans. Ce qui explique pourquoi, à plus ou moins long terme, les mouvements mécaniques aspirent à un petit entretien, à savoir un nettoyage minutieux et une nouvelle goutte d’huile.
De l’ID One Cartier à l’ID Two Cartier…
En 2009, la montre concept ID One Cartier propose des solutions inédites pour résoudre ces problèmes. Des matériaux innovants et des technologies nouvelles permettent à la montre concept ID One Cartier de mesurer le temps avec une précision exemplaire à très long terme, sans réglage, dès son assemblage et pour toute sa durée de vie. L’organe de régulation et l’échappement, en cristal de carbone et Zerodur®1, insensibles aux champs magnétiques et aux variations thermiques, sont protégés par un boîtier en niobium-titane qui résiste aux chocs et aux coups.
En 2012, Cartier poursuit cette saga en présentant une seconde montre concept qui propose un potentiel sans précédent d’idées et d’innovations.
Depuis la nuit des temps, le progrès découle en substance d’une meilleure utilisation des ressources disponibles. L’optimisation du rendement est la base même des plus grandes avancées industrielles et technologiques.
Jusqu’à présent, le rendement des montres traditionnelles n’avait fait l’objet que d’une attention modérée, chacun considérant sa piètre valeur comme un fait établi : 75% de l’énergie d’une montre mécanique se perdent.
Après des années de recherche et de développement, Cartier présente aujourd’hui la montre concept ID Two Cartier, la première montre à haut rendement. Les techniciens et horlogers n’ont absolument rien laissé au hasard, de la source d’énergie à la transmission et à l’oscillateur. Seules concessions à la tradition, l’exécution des principales fonctions et la division du temps en unités comptables par la suite affichées sur un cadran.
Avec la montre concept ID Two Cartier, Cartier apporte une réponse à 3 défis majeurs :
• Défi 1 : emmagasiner le plus d’énergie possible
• Défi 2 : maximiser la transmission de l’énergie entre les barillets et l’oscillateur.
• Défi 3 : minimiser la consommation de l’oscillateur.
Défi 1 : une nouvelle approche de l’énergie pour en emmagasiner le plus possible
Si l’on en croit les calculs quelque peu désuets réalisés il y a des années par des ingénieurs horlogers suisses, il semblerait qu’un mouvement mécanique n’ait besoin, comme force minimale de propulsion, que de l’équivalent d’un milliardième de cheval vapeur.
Le ressort enroulé en spirale à l’intérieur du barillet emmagasine cette minuscule quantité d’énergie et la transmet peu à peu au train de rouage. Un principe qui, pour l’essentiel, est resté inchangé depuis le début du XVe siècle. Mais les classiques ressorts en acier sont connus pour être les maillons faibles de la chaîne. Fabriqués à partir d’un alliage de fer, ils sont quasiment incassables, résistent à la rouille et aux déformations, presque immortels en somme. En général, un ressort de barillet est entièrement remonté après avoir accompli sept rotations entre ses deux points d’attache.
Les propriétés fondamentales du ressort et de la puissance de propulsion qu’il génère peuvent être établies à partir de ce que l’on appelle ses « caractéristiques d’élasticité ». Un ressort remonté au maximum a un couple moteur très élevé, qui devient relativement régulier à mi-parcours et s’affaiblit considérablement lorsque le ressort est presque détendu. Mais ce ralentissement du moment de rotation n’est pas uniquement dû aux propriétés du matériau utilisé pour le ressort. La faute en revient aussi au frottement entre spires et à la résistance entre la boucle extérieure et la paroi du barillet. Des lubrifiants peuvent réduire ce problème, mais de façon partielle et temporaire uniquement.
De façon inédite dans l’histoire de l’horlogerie, Cartier introduit des ressorts en fibre de verre. Ce matériau, bien connu des perchistes, possède des propriétés mécaniques très élastiques dotées d’une remarquable habilité à emmagasiner l’énergie.
Les deux barillets de la montre concept ID Two Cartier sont équipés de quatre ressorts, fabriqués à partir de microfibres de verre et de résine d’époxy.
Afin de réduire le frottement, Cartier a remplacé les traditionnels éléments de lubrification par un revêtement polymère ultrafin, sans pores, transparent et extrêmement lisse. L’équipe de Développement a longuement travaillé sur les barillets. A priori, ils semblent n’être que deux simples barillets et l’on peut penser que les ressorts qu’ils contiennent sont du même acabit. Mais lorsque l’on ouvre ces barillets, on découvre une innovante construction à deux étages dans laquelle deux étroits ressorts sont positionnés l’un au-dessus de l’autre. Les barillets à double étage libèrent leur énergie en série.
Troisième caractéristique innovante du mécanisme de distribution de l’énergie, le revêtement ADLC des barillets. ADLC est l’acronyme anglais d’amorphous diamond-like carbon, c’est-à-dire « carbone amorphe diamantin », appliqué à une température de 200°C. Particulièrement élastique, extrêmement dur et extraordinairement lisse, l’ADLC reste très longtemps fonctionnel sans nécessiter de lubrification.
Comparés aux barillets avec ressorts faits à partir de matériaux traditionnels, les barillets à double étage de l’ID Two Cartier, avec leurs quatre ressorts en fibre de verre, emmagasinent 30% d’énergie en plus pour un volume intérieur identique. Une énergie supplémentaire qui peut aussi bien être utilisée par le rouage que par l’échappement.
Défi 2 : un nouveau mode de transmission de l’énergie pour maximiser l’énergie transmise des barillets à l’oscillateur.
Lorsqu’engrenages et pignons entrent en action pour augmenter la vitesse de rotation d’un train de rouage, il se crée inévitablement un frottement. Il y a friction à l’endroit où les dents s’imbriquent et aux points de portée des arbres, axes ou tiges. Le rapport de multiplication dans les montres mécaniques est approximativement de 1 : 2 000. Le barillet tourne au rythme très tranquille d’un tiers de rotation par heure. La roue des minutes, la roue moyenne et la roue de seconde tournent progressivement plus vite. Et la roue d’échappement tourne suffisamment vite pour accomplir 720 rotations par heure. La puissance est intentionnellement ramenée de 2,5 à 0,001 Newton millimètres. Mais au final, près d’un quart de l’énergie transmise du barillet se perd.
Au lieu du traditionnel parcours de transfert de l’énergie du ressort au balancier, c’est un système de rouage à différentiel bien plus efficace sur le plan énergétique qui a été mis au point pour la montre concept ID Two Cartier. Il se compose d’une roue centrale accompagnée d’axes montés mobiles qui tournent autour de son centre avec les engrenages et pignons auxquels ils sont accouplés. La couronne extérieure, dont la denture est intérieure, est reliée par des pignons. Entre autres avantages irréfutables, les rouages à différentiel ont des charges sur les dents plus faibles et une transmission de l’énergie considérablement plus efficace. Les améliorations apportées à la montre concept ID Two Cartier ne se limitent pas à cette nouvelle structure de rouage. Des profils plus contemporains ont également été donnés aux dents et des pivots recouverts d’ADLC extraordinairement lisses ont été introduits aux extrémités des axes des engrenages. Ils permettent de réduire de 25% le frottement au niveau des coussinets rubis, sans lubrification qui plus est.
Autre innovation, le nouveau matériau utilisé pour les roues. Les traditionnels laiton et acier ont été remplacés par du silicium revêtu de cristal de carbone. 60% plus résistant et 70% plus léger en poids que l’acier, il est insensible aux champs magnétiques et résiste à la corrosion, tout en ayant une surface extrêmement lisse.
Par rapport à l’acier et au laiton, la friction des pièces en silicium revêtu de cristal de carbone est réduite d’un cinquième. Moins de frottement signifie, de fait, une consommation d’énergie minimisée et quasiment aucun signe d’usure.
Grâce à la conception innovante et aux matériaux de pointe utilisés pour les rouages de l’ID Two Cartier, l’énergie transmise des barillets à l’échappement est accrue de 10%.
Le mécanisme d’échappement et d’oscillation
L’échappement est un des éléments les plus fondamentaux d’un mouvement mécanique, puisqu’il sert à mesurer le temps. Sans aucune exception, tous les échappements accomplissent deux tâches presque contradictoires. D’un côté, ils empêchent le rouage de se dégager sauvagement, c’est-à-dire de tourner à plein régime, sans limite, et de rapidement épuiser les réserves d’énergie dont il dispose. De l’autre, ils entretiennent l’oscillation du balancier et de son spiral en leur donnant à intervalles réguliers de légères impulsions. Les trois phases d’oscillation du balancier sont importantes pour le bon fonctionnement d’un échappement. Il s’agit de :
• l’impulsion
• le mouvement aller, et
• le mouvement retour.
Lors de la première phase, le balancier reçoit une impulsion du train de rouage via l’échappement. Le balancier consomme cette minuscule quantité d’énergie sur toute la longueur de l’arc – jusqu’à ce qu’il atteigne le point où son mouvement s’inverse. La révolution retour commence et se poursuit jusqu’à ce qu’une nouvelle impulsion imprime au balance son mouvement aller suivante.
Dans cette opération, l’échappement consomme une importante quantité d’énergie. Le mécanisme d’échappement seul dévore deux-tiers de l’énergie transmissible, ne laissant qu’un petit tiers de l’énergie totale aux impulsions qui assurent l’oscillation du balancier.
Cette grande consommation d’énergie s’explique par la précision de fabrication limitée des matériaux traditionnels. Une limite qui génère un jeu entre l’ancre et la roue d’ancre. Grâce à la technologie de gravure Deep Reactive Ion Etching (DRIE), l’ancre et la roue d’ancre de la montre concept ID Two Cartier, en cristal de carbone, sont parfaitement ajustées.
Le polissage plasma lisse de manière optimale les surfaces afin que les ancres avec palettes entrent au contact de la denture de la roue d’échappement sans qu’il y ait besoin de lubrifiant. Par ailleurs, le faible poids d’une roue d’échappement en cristal de carbone est un avantage indéniable. À une fréquence de quatre hertz, cette roue est brièvement arrêtée puis instantanément relancée huit fois par seconde. Un processus novateur dont l’ancre tire également profit : conçue d’une seule pièce, elle fonctionne parfaitement sans les conventionnelles palettes en rubis fixées à l’aide de laque adhésive aux extrémités de ses branches.
Fabriqué selon cette méthode inédite, l’ensemble formé par la roue d’échappement et l’ancre est léger et génère peu de frottement. La géométrie a également soigneusement été recalculée et le sous-ensemble structuré en conséquence. Des axes terminés par des pivots traités ADLC viennent compléter de manière optimale ces composants.
En plus d’augmenter la précision, l’échappement ID Cartier optimisé en cristal de carbone permet également d’atteindre un rendement énergétique accru de 15%.
Défi 3 : Cartier invente la technologie Airfree™ pour minimiser la consommation de l’oscillateur
Le spiral peut être considéré comme le cœur d’une montre mécanique qui, sans lui, ne battrait qu’une fois. Il suffit de le supprimer pour s’en rendre compte. Un balancier sans spiral n’effectuerait qu’une demi-oscillation puis s’arrêterait. Il ne servirait à rien de le secouer pour le « ranimer » puisque la force de vie qui imprime au balancier son oscillation retour est contenue dans ce modeste spiral, fortement élastique, qui fait en général entre 1/100e et 3/100e de millimètre d’épaisseur.
Le processus de fabrication des spiraux en métal est relativement complexe. Pour un résultat optimal, il faut également que chaque spiral soit précisément assemblé à son balancier. Un réglage de précision est généralement accompli à l’aide d’un régulateur, à l’extrémité arrière duquel un index ou « clé » est attaché et peut très légèrement être déplacé pour modifier la longueur active du spiral.
Grâce à une conception innovante faisant appel à des matériaux et des technologies de pointe, les montres concept Cartier, ID One Cartier et ID Two Cartier, se passent des habituels éléments de réglage des mouvements mécaniques :
• conçu de façon monobloc et fabriqué en cristal de carbone (matériau qui permet d’utiliser la technologie de la gravure au micron), le balancier est immédiatement
équilibré et,
• calculée pour parvenir à un isochronisme optimal et fabriquée dans un matériau innovant, le Zerodur®1 (qui permet d’utiliser la technologie de la gravure au micron), la longueur active du spiral est immédiatement adaptée au balancier.
Après avoir résolu les problèmes de réglage et de lubrification, avec la montre concept ID Two Cartier, Cartier défie une des causes majeures de gaspillage d’énergie de l’oscillateur : la résistance à l’air. Les turbulences et les changements de pression atmosphérique influent sur les oscillations de l’organe de régulation, les parties mobiles consommant nécessairement plus d’énergie lorsqu’elles sont obligées de lutter contre la traînée aérodynamique.
En aéronautique par exemple, les avantages d’une résistance à l’air réduite sont manifestes.
Un Airbus A380 consomme environ 2 800 litres de kérosène par 100 kilomètres lorsqu’il vole à une altitude de 1 000 mètres à une pression atmosphérique de 900 millibars. Mais, lorsque la pression atmosphérique n’est plus que de 180 millibars à une altitude de croisière de 12 000 mètres, l’avion ne consomme plus que 800 litres par 100 kilomètres.
Avec la montre concept ID Two Cartier, Cartier réussit l’exploit sans précédent de faire le vide à presque 100% dans le boîtier d’une montre-bracelet. L’ingénieuse technologie Airfree™ permet à l’air présent dans le boîtier d’être réduit à un niveau insignifiant. En conséquence, le balancier oscille sans rencontrer de résistance à l’air, ce qui diminue sa consommation d’énergie de 37%.
Ces techniques innovantes améliorent considérablement ce que l’on appelle le « facteur qualité », calculé en comptant le nombre d’oscillations qu’un balancier et son spiral peuvent effectuer sans recevoir d’autres impulsions. Le balancier d’un mouvement horloger conventionnel en position horizontale réalise environ 300 battements, c’est-à-dire qu’il s’arrête à plat après deux minutes environ d’activité. La montre concept ID Two Cartier, en revanche, continuera de « battre » pendant près de trois minutes, affichant un facteur de qualité de 450.
Conçu en deux parties seulement, le boîtier Calibre de Cartier est en Ceramyst™, une céramique poly-cristalline innovante entièrement transparente.
Ce nouveau matériau offre de nombreux avantages :
• Entièrement transparent, il permet de concevoir une boîte en deux parties seulement, réduisant ainsi les longueurs de jointure nécessaires de 48%.
• Avec ses joints « dopés » aux nanoparticules et sa structure excessivement peu poreuse, il préserve le vide créé à l’intérieur du boîtier pendant dix ans pour le moins. À titre de comparaison, il faut seulement trois mois pour qu’une pression atmosphérique normale revienne dans le boîtier classique d’une montre étanche jusqu’à 3 bars.
• Il laisse également une grande latitude pour concevoir des formes hautement complexes comme le boîtier Calibre de Cartier.
32 jours de réserve de marche dans un Calibre de Cartier de 42 mm
La montre concept ID Two Cartier repousse les limites de l’horlogerie traditionnelle. Grâce à une technologie de pointe et des matériaux et processus de fabrication innovants, cette seconde montre concept Cartier relève le défi du haut rendement énergétique.
La montre concept ID Two Cartier emmagasine 30% d’énergie en plus et consomme deux fois moins d’énergie qu’une montre traditionnelle !
Dans le volume du Calibre de Cartier de 42 mm, la montre concept ID Two Cartier offre une autonomie de 32 jours.
Avec sa montre concept ID Two, première montre à haut rendement, Cartier ouvre la voie d’applications fondamentales pour l’horlogerie : un meilleur rendement autorise de nombreuses améliorations, dont la miniaturisation, l’augmentation de l’autonomie sans augmentation de la taille, la durabilité, davantage de complications, et bien sûr, l’amélioration de la chronométrie.
La montre concept ID Two Cartier ouvre un nouveau chapitre de l’histoire de l’horlogerie mécanique.
Zerodur® est une marque de commerce déposée qui n’appartient pas à Cartier.
- CARTIER - 2012
ID TWO
La montre concept ID Two Cartier : la première montre à haut rendement
Les fondamentaux
Le tic-tac des montres mécaniques est l’expression tranquille mais inévitable de notre ingérence sur le temps tandis que nous essayons de le mesurer lorsqu’il s’écoule. Le temps qui passe supporte d’être fractionné en segments, de durées plus ou moins brèves mais toujours définies avec précision et aussi isochrones que possible. Ce décompte est réalisé par un ensemble d’engrenages qui en indique ensuite le résultat. Et ces 700 dernières années, rien d’essentiel n’a vraiment changé dans la mesure du temps.
Comme toute autre machine, une montre mécanique a besoin d’une source d’énergie pour fonctionner. Cette force motrice est apportée soit par le poids d’une horloge soit par le fameux ressort d’une montre de poignet. L’énergie est transmise par un train de rouage à l’organe de régulation, via l’échappement. Pour ce faire, une transmission définie avec précision transforme les lentes mais relativement puissantes rotations du barillet en rotations plus rapides mais plus faibles. L’échappement joue ici un double rôle : tout d’abord, il veille à ce que le barillet ne libère que progressivement sa réserve d’énergie ; ensuite, à intervalles réguliers, il transmet à l’organe de régulation (à savoir le balancier et le spiral) de minuscules impulsions qui entretiennent constamment son oscillation. Dans l’absolu, la durée de chaque oscillation est absolument identique.
Dans une montre-bracelet moderne dotée d’un balancier qui oscille à une fréquence de quatre hertz, le balancier se déplace dans un sens puis dans l’autre quatre fois par seconde, ce qui correspond à huit demi-oscillations, également appelées « battements » ou « alternances ». Une heure s’est écoulée lorsque 28 800 alternances ont été comptées ; une journée entière est passée en 691 200 battements. Si le nombre d’alternances à l’heure est supérieur à cette valeur de référence de 28 800, la montre bat trop vite et avance ; si le nombre est inférieur, la montre bat trop lentement et retarde. Avance ou retard peuvent aisément être déterminés en comparant la position de l’aiguille des secondes à un signal horaire précis. L’art du technicien et de l’horloger consiste donc à régler ces microcosmes tictaquant afin que la fréquence souhaitée et la fréquence réelle restent le plus longtemps possible identiques. Un exercice difficile car nombreuses sont les forces potentiellement perturbatrices. Et omniprésentes, de la gravité terrestre aux frottements, en passant par les turbulences de l’air et la traînée aérodynamique.
Quoi qu’il en soit, ce qu’une montre mécanique accomplit, jour après jour, est plus que prodigieux. Si elle affiche un écart de dix secondes par jour, ce qui est généralement considéré comme un degré d’inexactitude assez élevé, sa précision n’est « que » de 99,988%. Deux secondes d’avance ou de retard correspondent à une précision de 99,997%. Qui plus est, une montre fonctionne littéralement « 24 heures sur 24 », sept jours sur sept, sans marquer la moindre petite pause. Son ancre donne 691 200 minuscules impulsions par jour. Soit 252 288 000 par an. Et plus d’un milliard en quatre ans. Ce qui explique pourquoi, à plus ou moins long terme, les mouvements mécaniques aspirent à un petit entretien, à savoir un nettoyage minutieux et une nouvelle goutte d’huile.
De l’ID One Cartier à l’ID Two Cartier…
En 2009, la montre concept ID One Cartier propose des solutions inédites pour résoudre ces problèmes. Des matériaux innovants et des technologies nouvelles permettent à la montre concept ID One Cartier de mesurer le temps avec une précision exemplaire à très long terme, sans réglage, dès son assemblage et pour toute sa durée de vie. L’organe de régulation et l’échappement, en cristal de carbone et Zerodur®1, insensibles aux champs magnétiques et aux variations thermiques, sont protégés par un boîtier en niobium-titane qui résiste aux chocs et aux coups.
En 2012, Cartier poursuit cette saga en présentant une seconde montre concept qui propose un potentiel sans précédent d’idées et d’innovations.
Depuis la nuit des temps, le progrès découle en substance d’une meilleure utilisation des ressources disponibles. L’optimisation du rendement est la base même des plus grandes avancées industrielles et technologiques.
Jusqu’à présent, le rendement des montres traditionnelles n’avait fait l’objet que d’une attention modérée, chacun considérant sa piètre valeur comme un fait établi : 75% de l’énergie d’une montre mécanique se perdent.
Après des années de recherche et de développement, Cartier présente aujourd’hui la montre concept ID Two Cartier, la première montre à haut rendement. Les techniciens et horlogers n’ont absolument rien laissé au hasard, de la source d’énergie à la transmission et à l’oscillateur. Seules concessions à la tradition, l’exécution des principales fonctions et la division du temps en unités comptables par la suite affichées sur un cadran.
Avec la montre concept ID Two Cartier, Cartier apporte une réponse à 3 défis majeurs :
• Défi 1 : emmagasiner le plus d’énergie possible
• Défi 2 : maximiser la transmission de l’énergie entre les barillets et l’oscillateur.
• Défi 3 : minimiser la consommation de l’oscillateur.
Défi 1 : une nouvelle approche de l’énergie pour en emmagasiner le plus possible
Si l’on en croit les calculs quelque peu désuets réalisés il y a des années par des ingénieurs horlogers suisses, il semblerait qu’un mouvement mécanique n’ait besoin, comme force minimale de propulsion, que de l’équivalent d’un milliardième de cheval vapeur.
Le ressort enroulé en spirale à l’intérieur du barillet emmagasine cette minuscule quantité d’énergie et la transmet peu à peu au train de rouage. Un principe qui, pour l’essentiel, est resté inchangé depuis le début du XVe siècle. Mais les classiques ressorts en acier sont connus pour être les maillons faibles de la chaîne. Fabriqués à partir d’un alliage de fer, ils sont quasiment incassables, résistent à la rouille et aux déformations, presque immortels en somme. En général, un ressort de barillet est entièrement remonté après avoir accompli sept rotations entre ses deux points d’attache.
Les propriétés fondamentales du ressort et de la puissance de propulsion qu’il génère peuvent être établies à partir de ce que l’on appelle ses « caractéristiques d’élasticité ». Un ressort remonté au maximum a un couple moteur très élevé, qui devient relativement régulier à mi-parcours et s’affaiblit considérablement lorsque le ressort est presque détendu. Mais ce ralentissement du moment de rotation n’est pas uniquement dû aux propriétés du matériau utilisé pour le ressort. La faute en revient aussi au frottement entre spires et à la résistance entre la boucle extérieure et la paroi du barillet. Des lubrifiants peuvent réduire ce problème, mais de façon partielle et temporaire uniquement.
De façon inédite dans l’histoire de l’horlogerie, Cartier introduit des ressorts en fibre de verre. Ce matériau, bien connu des perchistes, possède des propriétés mécaniques très élastiques dotées d’une remarquable habilité à emmagasiner l’énergie.
Les deux barillets de la montre concept ID Two Cartier sont équipés de quatre ressorts, fabriqués à partir de microfibres de verre et de résine d’époxy.
Afin de réduire le frottement, Cartier a remplacé les traditionnels éléments de lubrification par un revêtement polymère ultrafin, sans pores, transparent et extrêmement lisse. L’équipe de Développement a longuement travaillé sur les barillets. A priori, ils semblent n’être que deux simples barillets et l’on peut penser que les ressorts qu’ils contiennent sont du même acabit. Mais lorsque l’on ouvre ces barillets, on découvre une innovante construction à deux étages dans laquelle deux étroits ressorts sont positionnés l’un au-dessus de l’autre. Les barillets à double étage libèrent leur énergie en série.
Troisième caractéristique innovante du mécanisme de distribution de l’énergie, le revêtement ADLC des barillets. ADLC est l’acronyme anglais d’amorphous diamond-like carbon, c’est-à-dire « carbone amorphe diamantin », appliqué à une température de 200°C. Particulièrement élastique, extrêmement dur et extraordinairement lisse, l’ADLC reste très longtemps fonctionnel sans nécessiter de lubrification.
Comparés aux barillets avec ressorts faits à partir de matériaux traditionnels, les barillets à double étage de l’ID Two Cartier, avec leurs quatre ressorts en fibre de verre, emmagasinent 30% d’énergie en plus pour un volume intérieur identique. Une énergie supplémentaire qui peut aussi bien être utilisée par le rouage que par l’échappement.
Défi 2 : un nouveau mode de transmission de l’énergie pour maximiser l’énergie transmise des barillets à l’oscillateur.
Lorsqu’engrenages et pignons entrent en action pour augmenter la vitesse de rotation d’un train de rouage, il se crée inévitablement un frottement. Il y a friction à l’endroit où les dents s’imbriquent et aux points de portée des arbres, axes ou tiges. Le rapport de multiplication dans les montres mécaniques est approximativement de 1 : 2 000. Le barillet tourne au rythme très tranquille d’un tiers de rotation par heure. La roue des minutes, la roue moyenne et la roue de seconde tournent progressivement plus vite. Et la roue d’échappement tourne suffisamment vite pour accomplir 720 rotations par heure. La puissance est intentionnellement ramenée de 2,5 à 0,001 Newton millimètres. Mais au final, près d’un quart de l’énergie transmise du barillet se perd.
Au lieu du traditionnel parcours de transfert de l’énergie du ressort au balancier, c’est un système de rouage à différentiel bien plus efficace sur le plan énergétique qui a été mis au point pour la montre concept ID Two Cartier. Il se compose d’une roue centrale accompagnée d’axes montés mobiles qui tournent autour de son centre avec les engrenages et pignons auxquels ils sont accouplés. La couronne extérieure, dont la denture est intérieure, est reliée par des pignons. Entre autres avantages irréfutables, les rouages à différentiel ont des charges sur les dents plus faibles et une transmission de l’énergie considérablement plus efficace. Les améliorations apportées à la montre concept ID Two Cartier ne se limitent pas à cette nouvelle structure de rouage. Des profils plus contemporains ont également été donnés aux dents et des pivots recouverts d’ADLC extraordinairement lisses ont été introduits aux extrémités des axes des engrenages. Ils permettent de réduire de 25% le frottement au niveau des coussinets rubis, sans lubrification qui plus est.
Autre innovation, le nouveau matériau utilisé pour les roues. Les traditionnels laiton et acier ont été remplacés par du silicium revêtu de cristal de carbone. 60% plus résistant et 70% plus léger en poids que l’acier, il est insensible aux champs magnétiques et résiste à la corrosion, tout en ayant une surface extrêmement lisse.
Par rapport à l’acier et au laiton, la friction des pièces en silicium revêtu de cristal de carbone est réduite d’un cinquième. Moins de frottement signifie, de fait, une consommation d’énergie minimisée et quasiment aucun signe d’usure.
Grâce à la conception innovante et aux matériaux de pointe utilisés pour les rouages de l’ID Two Cartier, l’énergie transmise des barillets à l’échappement est accrue de 10%.
Le mécanisme d’échappement et d’oscillation
L’échappement est un des éléments les plus fondamentaux d’un mouvement mécanique, puisqu’il sert à mesurer le temps. Sans aucune exception, tous les échappements accomplissent deux tâches presque contradictoires. D’un côté, ils empêchent le rouage de se dégager sauvagement, c’est-à-dire de tourner à plein régime, sans limite, et de rapidement épuiser les réserves d’énergie dont il dispose. De l’autre, ils entretiennent l’oscillation du balancier et de son spiral en leur donnant à intervalles réguliers de légères impulsions. Les trois phases d’oscillation du balancier sont importantes pour le bon fonctionnement d’un échappement. Il s’agit de :
• l’impulsion
• le mouvement aller, et
• le mouvement retour.
Lors de la première phase, le balancier reçoit une impulsion du train de rouage via l’échappement. Le balancier consomme cette minuscule quantité d’énergie sur toute la longueur de l’arc – jusqu’à ce qu’il atteigne le point où son mouvement s’inverse. La révolution retour commence et se poursuit jusqu’à ce qu’une nouvelle impulsion imprime au balance son mouvement aller suivante.
Dans cette opération, l’échappement consomme une importante quantité d’énergie. Le mécanisme d’échappement seul dévore deux-tiers de l’énergie transmissible, ne laissant qu’un petit tiers de l’énergie totale aux impulsions qui assurent l’oscillation du balancier.
Cette grande consommation d’énergie s’explique par la précision de fabrication limitée des matériaux traditionnels. Une limite qui génère un jeu entre l’ancre et la roue d’ancre. Grâce à la technologie de gravure Deep Reactive Ion Etching (DRIE), l’ancre et la roue d’ancre de la montre concept ID Two Cartier, en cristal de carbone, sont parfaitement ajustées.
Le polissage plasma lisse de manière optimale les surfaces afin que les ancres avec palettes entrent au contact de la denture de la roue d’échappement sans qu’il y ait besoin de lubrifiant. Par ailleurs, le faible poids d’une roue d’échappement en cristal de carbone est un avantage indéniable. À une fréquence de quatre hertz, cette roue est brièvement arrêtée puis instantanément relancée huit fois par seconde. Un processus novateur dont l’ancre tire également profit : conçue d’une seule pièce, elle fonctionne parfaitement sans les conventionnelles palettes en rubis fixées à l’aide de laque adhésive aux extrémités de ses branches.
Fabriqué selon cette méthode inédite, l’ensemble formé par la roue d’échappement et l’ancre est léger et génère peu de frottement. La géométrie a également soigneusement été recalculée et le sous-ensemble structuré en conséquence. Des axes terminés par des pivots traités ADLC viennent compléter de manière optimale ces composants.
En plus d’augmenter la précision, l’échappement ID Cartier optimisé en cristal de carbone permet également d’atteindre un rendement énergétique accru de 15%.
Défi 3 : Cartier invente la technologie Airfree™ pour minimiser la consommation de l’oscillateur
Le spiral peut être considéré comme le cœur d’une montre mécanique qui, sans lui, ne battrait qu’une fois. Il suffit de le supprimer pour s’en rendre compte. Un balancier sans spiral n’effectuerait qu’une demi-oscillation puis s’arrêterait. Il ne servirait à rien de le secouer pour le « ranimer » puisque la force de vie qui imprime au balancier son oscillation retour est contenue dans ce modeste spiral, fortement élastique, qui fait en général entre 1/100e et 3/100e de millimètre d’épaisseur.
Le processus de fabrication des spiraux en métal est relativement complexe. Pour un résultat optimal, il faut également que chaque spiral soit précisément assemblé à son balancier. Un réglage de précision est généralement accompli à l’aide d’un régulateur, à l’extrémité arrière duquel un index ou « clé » est attaché et peut très légèrement être déplacé pour modifier la longueur active du spiral.
Grâce à une conception innovante faisant appel à des matériaux et des technologies de pointe, les montres concept Cartier, ID One Cartier et ID Two Cartier, se passent des habituels éléments de réglage des mouvements mécaniques :
• conçu de façon monobloc et fabriqué en cristal de carbone (matériau qui permet d’utiliser la technologie de la gravure au micron), le balancier est immédiatement
équilibré et,
• calculée pour parvenir à un isochronisme optimal et fabriquée dans un matériau innovant, le Zerodur®1 (qui permet d’utiliser la technologie de la gravure au micron), la longueur active du spiral est immédiatement adaptée au balancier.
Après avoir résolu les problèmes de réglage et de lubrification, avec la montre concept ID Two Cartier, Cartier défie une des causes majeures de gaspillage d’énergie de l’oscillateur : la résistance à l’air. Les turbulences et les changements de pression atmosphérique influent sur les oscillations de l’organe de régulation, les parties mobiles consommant nécessairement plus d’énergie lorsqu’elles sont obligées de lutter contre la traînée aérodynamique.
En aéronautique par exemple, les avantages d’une résistance à l’air réduite sont manifestes.
Un Airbus A380 consomme environ 2 800 litres de kérosène par 100 kilomètres lorsqu’il vole à une altitude de 1 000 mètres à une pression atmosphérique de 900 millibars. Mais, lorsque la pression atmosphérique n’est plus que de 180 millibars à une altitude de croisière de 12 000 mètres, l’avion ne consomme plus que 800 litres par 100 kilomètres.
Avec la montre concept ID Two Cartier, Cartier réussit l’exploit sans précédent de faire le vide à presque 100% dans le boîtier d’une montre-bracelet. L’ingénieuse technologie Airfree™ permet à l’air présent dans le boîtier d’être réduit à un niveau insignifiant. En conséquence, le balancier oscille sans rencontrer de résistance à l’air, ce qui diminue sa consommation d’énergie de 37%.
Ces techniques innovantes améliorent considérablement ce que l’on appelle le « facteur qualité », calculé en comptant le nombre d’oscillations qu’un balancier et son spiral peuvent effectuer sans recevoir d’autres impulsions. Le balancier d’un mouvement horloger conventionnel en position horizontale réalise environ 300 battements, c’est-à-dire qu’il s’arrête à plat après deux minutes environ d’activité. La montre concept ID Two Cartier, en revanche, continuera de « battre » pendant près de trois minutes, affichant un facteur de qualité de 450.
Conçu en deux parties seulement, le boîtier Calibre de Cartier est en Ceramyst™, une céramique poly-cristalline innovante entièrement transparente.
Ce nouveau matériau offre de nombreux avantages :
• Entièrement transparent, il permet de concevoir une boîte en deux parties seulement, réduisant ainsi les longueurs de jointure nécessaires de 48%.
• Avec ses joints « dopés » aux nanoparticules et sa structure excessivement peu poreuse, il préserve le vide créé à l’intérieur du boîtier pendant dix ans pour le moins. À titre de comparaison, il faut seulement trois mois pour qu’une pression atmosphérique normale revienne dans le boîtier classique d’une montre étanche jusqu’à 3 bars.
• Il laisse également une grande latitude pour concevoir des formes hautement complexes comme le boîtier Calibre de Cartier.
32 jours de réserve de marche dans un Calibre de Cartier de 42 mm
La montre concept ID Two Cartier repousse les limites de l’horlogerie traditionnelle. Grâce à une technologie de pointe et des matériaux et processus de fabrication innovants, cette seconde montre concept Cartier relève le défi du haut rendement énergétique.
La montre concept ID Two Cartier emmagasine 30% d’énergie en plus et consomme deux fois moins d’énergie qu’une montre traditionnelle !
Dans le volume du Calibre de Cartier de 42 mm, la montre concept ID Two Cartier offre une autonomie de 32 jours.
Avec sa montre concept ID Two, première montre à haut rendement, Cartier ouvre la voie d’applications fondamentales pour l’horlogerie : un meilleur rendement autorise de nombreuses améliorations, dont la miniaturisation, l’augmentation de l’autonomie sans augmentation de la taille, la durabilité, davantage de complications, et bien sûr, l’amélioration de la chronométrie.
La montre concept ID Two Cartier ouvre un nouveau chapitre de l’histoire de l’horlogerie mécanique.
Zerodur® est une marque de commerce déposée qui n’appartient pas à Cartier.
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Marque : Cartier Collection : ID Two Modèle : ID Two Référence : Concept Watch Complément : Ceramyst - Bracelet Alligator Prix du neuf : Sur demande Diamètre : 42 mm Styles : Haute Horlogerie Atypique Types : Mécanique à remontage manuel Calibre : Cartier ID Two Complication : Squelette Matière du boîtier : Ceramyst™ Particularité du boitier : Transparent Forme : Ronde Affichage : Aiguilles Matière du bracelet : Alligator Couleur du bracelet : Noir Fermeture du bracelet : Boucle déployante Plus de caractéristiques : Mouvement mécanique à remontage manuel sans réglage ni lubrification
Réserve de marche : 32 jours
Diamètre : 31.5 mm
Épaisseur : 10.45 mm
Nombre de rubis : 15
Nombre de pièces : 197
Fréquence :
4Hz soit 28 800 alternances/heure
Platine principale en titane traité ADLC
Deux barillets à double étage avec ressorts en fibres de verre traités au parylène
Transmission à différentiel en silicium recouvert de cristal de carbone
Ancre et roue d’ancre en cristal de carbone. sans palettes en rubis
Balancier monobloc en cristal de carbone avec spiral en Zerodur®
Boîtier
Calibre de Cartier de 42 mm en Ceramyst™. scellé sous vide grâce à la technologie Airfree™
Joints étanches « dopés » aux nanoparticules
Bracelet en alligator
Boucle déployante réglable en or gris 18 carats
Cette montre concept n’est pas destinée à la commercialisation