Tout savoir sur le spiral de montre: fonction, origines et matériau

spiral montre

De nombreuses pièces composent le mécanisme d'une montre mécanique mais connaissez-vous le spiral ? Quel est son rôle au sein d'une montre ? Dans cet article, la Team Charlie Paris vous présente le spiral, une pièce centrale au sein d'un mouvement mécanique horloger. 

  1. Spiral de montre : À quoi sert-il ?
  2. Les origines du spiral de montre
  3. Un spiral de montre qui fait débat: spiral en métal ou spiral en silicium ?

1. Spiral de montre : À quoi sert-il ?

Le spiral est une pièce importante au sein d’un mouvement mécanique horloger. Le spiral sert d’organe réglant lorsqu’il est combiné au balancier. Il agit comme un ressort pour le balancier et permet de ramener le balancier au point de départ à chaque alternance. Autrement dit, le spiral sert à battre la mesure. En entrant dans le détail, le spiral se comprime pour équilibrer la force envoyée, puis il se détend pour ramener le balancier au départ. Il permet donc à la montre mécanique d’avoir une véritable précision. Le spiral constitue avec le balancier, ce qu’on appelle le résonateur de la montre mécanique qui est responsable de fixer, de façon la plus stable possible, une fréquence d'oscillation.  

Physiquement, le spiral est un petit ressort enroulé dans le plan horizontal en spiral, d’où son nom. Le spiral est extrêmement fin, pour vous donner un ordre d’idée, il est moins épais qu’un cheveu, son épaisseur est de l’ordre de moins de 0,03 mm et pèse moins de 2mg. Le spiral est souvent en acier, mais quelques montres sont équipées de spiral en silicium. Le spiral est un composant essentiel de la montre et l’un des plus compliqués à concevoir à cause de sa finesse, sa fragilité et de sa longueur. 

Une fois réuni avec un balancier, le spiral tourne dans un sens, puis dans l’autre, c’est-à-dire qu’il oscille autour de sa position d’équilibre. Si le spiral le fait avec régularité, cela produit un phénomène récurrent et devient une base de comptage que les engrenages transforment en secondes, minutes ou heures. Le spiral reçoit l’énergie produite au sein de la montre et la calibre afin que cette énergie se traduise en information.

 

2. Les origines du spiral de montre

Le spiral a été inventé dès l’Antiquité. Cette forme de ressort a par exemple été utilisée pour la fermeture des fibules, l’ancêtre des épingles de sûreté. On le retrouve également dans les serrures du Moyen Âge, puis plus tard pour animer les mécanismes de montre à ressort spiral.

Son utilisation comme organe régulateur de montre date du XVIIème siècle. Trois hommes, dont deux scientifiques de renom, se disputent la première application : l'abbé de Hautefeuille, Christian Huygens et Robert Hooke. Vers 1675, le physicien, mathématicien et astronome hollandais Christian Huygens invente l’utilisation d’un ressort enroulé en spiral associé à un volant d’inertie pour réguler les montres. Huygens propose sa première montre à ressort-spiral dans le "Journal des Savans", il confie sa réalisation à Isaac Thuret, l'un des meilleurs horlogers de Paris. Cependant, lorsqu'il veut faire enregistrer sa découverte au parlement l'abbé Hautefeuille s'y oppose en expliquant qu'il y avait pensé auparavant. De son côté l'anglais Robert Hooke, également astronome et mathématicien, fait une proposition identique pour l'utilisation du ressort spiral comme régulateur de montre. Il s'oppose alors à Huygens pour défendre la paternité de cette invention.

 

3. Un spiral de montre qui fait débat: spiral en métal ou spiral en silicium ?

Le spiral est une pièce complexe, compliquée à fabriquer et peu d’entreprises en réalisent. Pour fonctionner correctement, le spiral doit conserver sa forme. Cependant, avec le rythme soutenu d’oscillations qu’il subit, retrouver toujours la même forme n’est pas évident. Comme dit précédemment, le spiral est constitué de métal. Or ce matériau est sensible au magnétisme et aux variations de température, ces éléments changent alors la forme du spiral. En effet, la chaleur dilate le métal et le froid le rétréci. Ainsi, pour que le spiral conserve sa forme initiale et arrive à osciller à la même fréquence, il doit résister à l’oxydation, au magnétisme et aux variations de température. Cela demande au spiral d’être élastique, souple pour se déformer et retrouver sa forme. Lorsque le spiral ne parvient pas à retrouver sa forme, les horlogers travaillent le métal de cette pièce, le découpent afin de lui redonner sa forme initiale. 

Pour répondre à ce problème, le métal du spiral est remplacé avec le temps par du silicium, composant essentiel du verre et on le retrouve aussi dans le sable. Le spiral en silicium a pour caractéristique de toujours garder sa forme. Contrairement à un spiral en métal, le spiral en silicium est moulé et fabriqué à la bonne forme dès le départ. En effet, si le métal peut être travaillé, découpé pour ajuster la forme du spiral, le silicium lui ne peut pas être travaillé car il se casse. Un spiral en silicium est moins sensible à la chaleur et donc plus précis et ne se magnétise pas. Le spiral en silicium a été utilisé pour la première fois dans l’horlogerie en 2001, pour cela l’horloger Ludwig Oechslin s’est allié avec la marque Ulysse Nardin. La recherche avait besoin de moyens et trois sociétés décidèrent de la financer : Patek Philippe, Le Swatch Group et Rolex. Un brevet sur l’utilisation du spiral en silicium et les résultats ont été déposés par ces groupes. Ces derniers étaient les seuls à avoir le droit de les exploiter. Ces brevets liés au silicium vont tomber dans le domaine public en 2022. Au cours de ces prochaines années, nous allons donc assister à la popularisation du spiral en silicium au sein des montres mécaniques.

Cependant, ce type de spiral fait débat. En effet, si le spiral en silicium présente des avantages techniques par rapport à un spiral en métal, certains acteurs de la production horlogère trouvent que le spiral en silicium va à l’encontre des valeurs horlogères d’origine. Le spiral en silicium a beau répondre aux problématiques horlogères rencontrées avec un spiral en métal, il demeure pour certains le fruit de compétences chimistes et technologiques, pas d’horloger. Avec le spiral de silicium on est dans la recherche de performance et on s’éloigne de l’horlogerie en se rapprochant de l’High Tech. Contrairement à d’autres secteurs, la technologie de pointe n’a pas le même sens dans l’univers horloger puisqu’elle semble parfois aller à l’encontre de la tradition horlogère. En horlogerie, la mécanique fait référence à la tradition, cela explique pourquoi le quartz fut l’ennemi de l’horlogerie mécanique. Or, on retrouve des similitudes troublantes entre le quartz et le silicium, ils fournissent par exemple tous les deux une précision redoutable. Toutes ces raisons alimentent ce débat et expliquent pourquoi le débat continu. Ce débat fait appel à la définition que chacun se fait de l’horlogerie et aux limites que l’on fixe entre l’horlogerie et les nouvelles technologies.  

Et si l’avenir du spiral était le carbone ? En 2019, le groupe LVMH, via sa marque Tag Heuer, présente un spiral en carbone ultra léger. Ces spiraux en carbone sont aussi bons, voire meilleurs que le silicium. Bien que coûteux à produire, ils sont une alternative aux ressorts en silicium. Ce spiral en carbone propose une grande élasticité, une densité extrêmement faible et une résistance à la traction 15 fois supérieure à celle de l’acier. De plus, ce nouveau type de spiral propose une grande résistance aux champs magnétiques et aux variations de température. Avec cette fabrication brevetée de composite de nanotubes de carbone, LVMH obtient cent fois plus de précision que dans la production de pièces classiques en silicium.

Le monde de l’horlogerie évolue au fil des années et des avancées technologiques. Le spiral est un exemple qui montre une fois de plus à quel point les évolutions restent possibles en alliant savoir-faire, tradition et technique, amenant parfois débat, notamment à la frontière entre l’horlogerie et les nouvelles technologies.

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