Montre mécanique : vue éclatée
(fellerts.no)- Inspiré par l’article de Bartosz Ciechanowski sur les mouvements de montres mécaniques et par sa vue éclatée interactive, ce projet transpose la structure affichée à l’écran en un véritable objet d’exposition éclaté que l’on peut tenir en main
- L’objectif n’était pas de réaliser une simple décoration avec des pièces ni un moulage à plat, mais de faire flotter les composants dans l’espace 3D en respectant leurs relations réelles d’assemblage
- La résine UV et le moulage par couches présentaient de fortes limites : jaunissement, durcissement lent, frontières visibles entre couches, bulles et retrait ; la méthode a donc finalement évolué vers le moulage de l’ensemble du modèle en une seule fois
- Le procédé final consiste à fixer 50 à 100 petites pièces avec du fil de pêche monofilament de 0,7 mm et de la colle CA, puis à éliminer les bulles dans une chambre à vide avant de les encapsuler dans de la résine époxy transparente
- Le projet a été étendu jusqu’à un mouvement de montre-bracelet basé sur le PT5000, avec des améliorations concernant la protection des surfaces peintes, la taille du moule et l’alignement ; l’ensemble des expérimentations s’est étalé sur environ 2,5 ans
Transposer une vue éclatée interactive en objet réel
- Le projet est parti de la vue éclatée interactive figurant dans l’article de Bartosz Ciechanowski sur les mouvements de montres mécaniques
- Cette illustration déploie un mouvement mécanique en fonctionnement sous forme éclatée, permettant d’examiner toutes les pièces sous plusieurs angles
- L’objectif était de transformer cette vue éclatée affichée à l’écran en un modèle éclaté de montre mécanique que l’on peut tenir en main
- Les exemples existants visibles sur eBay allaient généralement dans une autre direction
- De l’art steampunk avec des pièces de montre aléatoires placées dans un cube de résine
- Des moulages en résine « façon buffet », avec des pièces étalées sur un plan
- Il était difficile de trouver une structure éclatée en 3D conservant l’ordre d’assemblage réel et les relations spatiales
Quel mouvement utiliser ?
- L’article de Bartosz Ciechanowski semblait s’appuyer sur un calibre ETA 2824-2 ou sur un mouvement clone comme le PT5000 chinois
- L’ETA 2824-2 est un mouvement de montre-bracelet automatique populaire, mais il est très petit et comporte beaucoup de pièces, ce qui le rendait peu adapté aux premiers prototypes
- Pour les premières expériences, un mouvement de montre de poche convenait mieux
- Il n’a généralement pas de fonction date
- Il n’est pas à remontage automatique
- Il n’a souvent même pas de trotteuse centrale
- Ce n’est pas pour rien que les débutants en réparation horlogère l’utilisent pour s’exercer
- Des mouvements de montres de poche décorés à la main du début du XXe siècle se trouvaient à bas prix sur eBay ; un mouvement du début des années 1900 à 20 $ a été utilisé comme exemple
L’échec du moulage en résine par couches
- La première approche consistait à répartir les pièces sur plusieurs couches dans de la résine époxy transparente, puis à empiler chaque couche après durcissement
- La résine à durcissement UV posait trois gros problèmes
- Une forte teinte jaune apparaissait après durcissement
- Avec une lampe torche UV peu puissante, même 1 mm de profondeur mettait longtemps à durcir
- Les frontières entre couches restaient nettement visibles
- Dans l’art en résine, on réduit les frontières en versant la couche suivante avant que la précédente ne soit complètement durcie ; mais la résine UV durcit de l’extérieur vers l’intérieur, ce qui imposait d’utiliser une époxy bicomposant classique
- Le mouvement de montre de poche nécessitait environ 20 couches ; des essais ont donc aussi consisté à mouler toutes les couches simultanément en fins disques, puis à les empiler à l’état semi-durci
- La méthode avec moule en silicone et disques de résine réduisait le jaunissement et les problèmes de vitesse de durcissement, mais les frontières entre couches, les bulles, l’écoulement de la résine et l’affaissement des disques semi-durcis la rendaient inadaptée comme procédé final
Maintenir les pièces en suspension avec du fil de pêche
- Pour mouler l’ensemble du modèle en une seule fois, chaque pièce devait être fermement maintenue à sa position exacte pendant le coulage de la résine
- Le matériau de support choisi a été un bas de ligne en nylon monofilament utilisé pour la pêche à la mouche
- Il existe en plusieurs diamètres
- Son indice de réfraction est proche de celui de la résine époxy
- Il est bon marché
- Le fil de pêche gardait la mémoire de sa forme enroulée et restait légèrement courbé ; il a été tendu à plusieurs reprises sur une grille de four et cuit environ 1 heure à 150 °C pour le rendre plus droit et plus rigide
- Le processus d’assemblage ressemblait à celui d’une montre
- Une minuscule quantité de colle CA était déposée sur une pièce avec une tête d’épingle
- Ce geste rappelle l’application d’huile sur les surfaces de palier et les rubis en réparation horlogère
- À ceci près que la colle CA a un comportement exactement opposé à celui d’un lubrifiant
- Une vue éclatée d’un mouvement de montre hors d’usage a été empilée à l’aide de brucelles auto-serrantes et de pinces d’appoint
Procédé de moulage en résine à domicile
- Plusieurs résines époxy transparentes étaient toutes assez limpides, mais différaient par leur viscosité, leur temps de durcissement et la quantité de bulles piégées pendant le mélange
- Pour obtenir un moulage parfaitement transparent, il fallait retirer l’air avec une chambre à vide ou comprimer les bulles avec une chambre sous pression
- La solution retenue a été la pompe à vide
- Il n’est pas nécessaire de laisser le moulage dans la chambre pendant tout le temps de durcissement
- Elle est utile pour extraire l’air piégé dans les vides autour du mouvement
- La procédure utilisée était la suivante
- Préparer 10 à 15 % de résine A/B de plus que le volume du moule
- Mélanger pendant 3 minutes
- Transvaser dans un autre récipient pour éviter la résine non mélangée sur les parois
- Mélanger à nouveau 3 minutes avec un nouveau bâtonnet
- Maintenir 30 minutes sous un vide d’environ -0,96 bar
- Alterner vide et entrée d’air pour faire éclater les bulles, car la mousse peut déborder
- Verser dans le moule puis traiter à nouveau sous vide
Prototype 1 : les limites du moulage cylindrique
- Le premier moulage prometteur a été réalisé dans un cylindre en verre borosilicaté
- Cette étape a permis de constater trois choses
- Le fil de pêche reste visible sous certaines lumières dans l’objet fini, mais demeure globalement presque invisible
- Ce test n’a pas permis de déterminer si la colle CA affectait le durcissement de la résine
- Le moulage cylindrique réfractait la lumière sur ses surfaces courbes, rendant la structure interne difficile à comprendre
- La conclusion a été qu’il fallait mouler sous forme de cube plutôt que de cylindre
- Par la suite, le retrait de la résine a fissuré le cylindre, ce qui a conduit au prototype suivant
Prototype 2 : structuration du procédé et pistes d’amélioration
- Le deuxième prototype a employé un procédé plus structuré
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Démontage et nettoyage
- Le point de départ était un mouvement proprement démonté
- Le train de rouages a été assemblé avec le pont, puis fixé en déposant une petite quantité de colle CA sur les pignons
- Une aiguille avec une partie plate servait à transférer de petites gouttes de colle, qui pénétraient entre les pièces par capillarité
- Moins on utilisait de colle CA, plus l’adhérence était forte ; elle durcissait en environ 30 secondes même sans activateur
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Assemblage côté train de rouages
- Le travail a commencé par le côté horloger, plus complexe
- De longs fils de pêche étaient collés aux extrémités des vis du pont, puis le pont était suspendu au-dessus de la platine, avec un positionnement ajusté via les trous de vis
- Les sous-ensembles comme le mécanisme de mise à l’heure, la minuterie et l’ensemble balancier étaient fabriqués séparément, puis fixés comme un seul bloc
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Assemblage côté cadran et moule
- La pièce a ensuite été retournée et le côté cadran assemblé de la même manière
- La platine était suspendue au-dessus du moule à une baguette de bois avec un fin fil de nylon transparent
- Le moule a été fabriqué en découpant une feuille d’acrylique de 2 mm d’épaisseur et de 20 × 30 cm en rectangles de 7 × 10 cm, puis en appliquant un ruban de moulage auquel l’époxy n’adhère pas
- Le prototype 2 a montré que l’idée était viable, mais plusieurs améliorations restaient nécessaires
- La distance entre les sous-ensembles et la platine était difficile à contrôler
- La résine s’est beaucoup rétractée pendant le durcissement, avec un risque de surchauffe
- L’espace entre les pièces n’était pas assez visible ; le modèle suivant devait donc être plus largement éclaté
- L’heure indiquée par les aiguilles n’était pas pertinente ; il aurait mieux valu les régler sur 10 h 10
Prototype 3 : précision et mise en scène du balancier
- Lors de la troisième itération, un petit cric de laboratoire à ciseaux a été utilisé avec des pinces d’appoint pour aligner les pièces plus précisément et à angle droit
- De petits aimants ont été placés au bout des brucelles auto-serrantes pour tenir délicatement les très petites vis
- Dans une montre mécanique, le magnétisme peut provoquer des écarts de marche, mais ce modèle n’ayant pas besoin de fonctionner, ce n’était pas un problème
- Un activateur CA a aussi été utilisé
- Comme la pulvérisation salissait tout, il était vaporisé dans un récipient avec couvercle, puis de petites gouttes étaient transférées à la brucelle
- La méthode efficace consistait à mettre de la colle CA sur une face, de l’activateur sur l’autre, puis à les assembler rapidement
- Le balancier a été moulé suspendu à son spiral
- Le balancier libère l’énergie du ressort moteur à l’extrémité du train de rouages 18 000 fois par heure
- L’ensemble balancier est le cœur du mouvement et sa pièce la plus délicate
- Pour montrer la forme du spiral, le balancier a été suspendu librement, ce qui imposait de mouler tout l’assemblage à l’envers
Prototype 4 : mouvement de montre-bracelet PT5000
- Le quatrième prototype a utilisé un mouvement de montre-bracelet de la famille ETA 2824, comme celui vu dans l’article de Bartosz
- Plutôt que de dépenser 300 € pour un ETA 2824 authentique, un clone chinois PT5000 a été utilisé
- Le PT5000 est arrivé de Chine en bon état de fonctionnement, avec peu d’écart entre positions horizontale et verticale et une bonne amplitude
- Le nettoyage avant démontage a donné une impression moins favorable
- Le mouvement était fortement imprégné d’huile
- Plusieurs ponts présentaient des bavures tranchantes, qui se sont détachées pendant le nettoyage
- Aucune pièce n’était cassée
- Il a été jugé que ce mouvement nécessiterait une vraie révision avant un usage réel
- Les petites pièces se sont révélées plus faciles à manipuler que prévu, et le fil de pêche en nylon de 0,7 mm passait dans la plupart des trous de vis
- La pièce nécessitant une attention particulière était le ressort antichoc du balancier, qui protège les pivots de l’axe du balancier contre les chocs
- Cette pièce n’existe généralement pas sur les anciennes montres de poche
- Le ressort antichoc a été posé à plat sur du silicone, puis une goutte de colle CA a été déposée pour remplir le disque intérieur
- Après durcissement, il était possible de soulever le ressort avec un intérieur transparent
- C’est la même astuce que pour appliquer de la matière luminescente sur les aiguilles de montre
- L’assemblage s’est bien déroulé, mais le moulage a presque échoué
- Le moule était légèrement trop grand pour entrer confortablement dans la chambre à vide
- Le modèle s’est retrouvé de travers après une modification précipitée de la structure de support
- La résine a dissous la peinture de l’anneau de date, créant des traînées laiteuses
- Le démontage, le nettoyage et l’assemblage éclaté du PT5000 ont pris environ 18 heures ; avec un procédé amélioré, il semblait possible de passer sous les 15 heures
Modèle final de montre-bracelet
- Après le quatrième prototype, les tâches restantes étaient de sceller les surfaces peintes et de garder à l’esprit les limites de taille de la chambre à vide
- Une autre montre PT5000 complète, avec boîtier et bracelet métal, a été achetée pour mener des essais de protection des surfaces peintes
- Les méthodes suivantes ont échoué
- La colle CA dissolvait la peinture comme la résine époxy
- La colle CA à durcissement UV ne durcissait pas sur la peinture
- La résine époxy à durcissement UV non plus
- Un vernis transparent en spray de quincaillerie n’a pas dissous la peinture
- Il a jauni dans le moulage final, mais le résultat était acceptable
- Un meilleur gabarit a également été fabriqué pour couper les fils de pêche à la même longueur, avec des extrémités perpendiculaires
- Lors de l’assemblage final, le côté horloger du mouvement a été assemblé et fixé au boîtier, puis un tube en papier rigide a maintenu la moitié déjà terminée en suspension pendant que le travail se poursuivait côté cadran
- L’assemblage terminé était trop fragile pour être laissé tel quel, il a donc été finalisé par moulage en résine
Résultat final et pistes restantes
- Le moulage final n’a pas été poncé jusqu’à une finition miroir parfaite, faute d’outils ou de connaissances, mais l’objectif initial — créer une vue éclatée physique, manipulable, d’une véritable montre mécanique — a été atteint
- L’ensemble du processus s’est étalé sur environ 2,5 ans, et l’objet fini reste difficile à rendre en photo
- Comme il existe des mouvements de montres-bracelets encore plus complexes, il est possible que le travail se poursuive
- Sans l’article de blog de Bartosz Ciechanowski, ce projet n’aurait pas vu le jour, et l’auteur souhaite lui envoyer le moulage final
1 commentaires
Commentaires sur Hacker News
Ça m’a fait plaisir de voir que l’auteur a utilisé l’un de mes mouvements préférés, le PT5000.
Comme indiqué dans l’article, c’est un clone chinois du très courant ETA 2824-2, et on le trouve souvent dans les montres bon marché vendues sur AliExpress. On peut acheter pour 100 dollars une montre hommage à la Submariner avec verre saphir, lunette en céramique, lume et véritable étanchéité, dont la précision reste dans les critères COSC comme une montre suisse. Avant que je la vende, la mienne avançait de +5 secondes par jour, et l’industrie horlogère chinoise vaut vraiment le détour.
J’ai actuellement un mouvement ST19 en route, lui aussi très raisonnable en prix et fiable : un chronographe à roue à colonnes entièrement mécanique. Ça force le respect pour la Chine.
Tu y as sans doute déjà pensé, mais s’il existait un moyen de modifier l’indice de réfraction de la résine, on pourrait probablement rendre le fil de pêche complètement invisible.
Édition : après une recherche rapide, il existe déjà pas mal de précédents côté optique. Bon sang, ce n’est peut-être pas encore fini.
J’ai aimé l’attention finale : « Bartosz, si vous lisez ceci, contactez-moi. Je vous enverrai le moulage final. Sans votre billet de blog, ce projet n’aurait jamais démarré. » Et le niveau de finition du résultat de ce side project est impressionnant.
J’ai déjà fait un moulage en résine avec une « lèvre » similaire sur les bords. J’avais transformé un socket de CPU LGA en dessous de verre, et j’ai pu la poncer assez facilement avec du papier abrasif de plus en plus fin pour obtenir un parallélépipède presque parfait.
Pour obtenir une surface plane, j’avais fixé le papier abrasif au ruban adhésif sur une surface plate et déplacé la pièce dessus. Ça remonte à loin, donc je ne me souviens plus très bien si j’avais utilisé une pâte à polir à la fin, ou si le papier abrasif seul avait donné une finition suffisamment bonne.
Ensuite il faudrait polir la surface, ce qui demanderait énormément de travail manuel ou des outils de polissage/lustrage. Si j’avais un atelier pour les outils et la poussière, je tenterais le coup, mais pour l’instant je fais ça dans le salon d’un petit appartement.
Le processus décrit par un vendeur d’époxy fiable est ici : https://www.youtube.com/watch?v=9-WYOK90KNo
Source : cette méthode permet d’aiguiser un couteau de façon franchement absurde.
Superbe. Ça me rappelle un artiste qui mettait des objets comme des appareils photo dans de la résine puis les découpait au jet d’eau, pour leur donner l’apparence d’une autre version d’une vue éclatée. Je n’arrive pas à retrouver le lien.
L’auteur a réalisé des coupes de nombreux composants électroniques, et a d’abord moulé dans de la résine les éléments les plus délicats. Le processus de fabrication est aussi fascinant que le résultat final.
D’un côté, j’ai presque envie de trouver ça sacrilège. Ce sont des machines extraordinaires, et la magie ne réside pas seulement dans le fait de voir comment elles fonctionnent, mais aussi dans le fait de les voir continuer à fonctionner de manière fiable pendant des décennies, puis être réparées quand elles tombent en panne, par exemple sur https://www.youtube.com/@WristwatchRevival.
Cela dit, c’est vraiment superbe. Quand j’étais enfant, un membre de ma fratrie fabriquait de petites pièces en résine qui ressemblaient à des fonds marins, avec du sable, des coquillages et de petites plantes. J’ai essayé plusieurs fois de me lancer dans le même hobby, mais j’étais toujours trop impatient et je finissais avec des résultats couverts d’empreintes digitales avant qu’ils aient correctement durci.
Il y a bien dix fois plus de montres de poche que de propriétaires intéressés. Ce sont des machines incroyables, mais leur principal usage est de servir de matériel d’entraînement aux apprentis réparateurs de montres.
Si les réparations coûtent cher, c’est parce qu’il y a peu de gens avec les compétences et les outils nécessaires, et que la demande est très faible. J’en ai deux moi-même.
N’existe-t-il pas une substance transparente qui reste un temps à l’état de gel avant de devenir solide ? On pourrait alors y suspendre les pièces et les pousser légèrement à la main pour les placer dans leur position finale.
Un peu comme une imprimante 3D à suspension de gel, sauf qu’au lieu de rincer le gel à la fin, il durcirait. https://www.youtube.com/watch?v=swB5-GzX3nQ
Je ne sais pas quelle est la viscosité des résines pour imprimantes 3D SLA, mais si on pouvait les rendre assez visqueuses, on pourrait peut-être y faire flotter les pièces, ajuster leur position autant que nécessaire, puis exposer l’ensemble à suffisamment d’UV pour tout polymériser d’un coup.
Le moulage couche par couche est l’approche la plus courante, mais comme le dit l’article, il est difficile d’éviter de légères discontinuités de l’indice de réfraction.
Cela dit, on pourrait peut-être utiliser des billes ayant le même indice de réfraction, puis verser la résine une fois que tout est en place. J’ai déjà vu ce genre de technique décorative, au moins dans l’eau.
Une vidéo prise au hasard pour montrer ce que je veux dire : https://www.youtube.com/shorts/LuTlY6DkHQw
Le résultat est vraiment superbe. Il y a probablement des musées qui voudraient exposer ce genre de chose.
Et https://ciechanow.ski/ est en soi une énorme source d’inspiration.
Si le support a le même indice de réfraction, il devrait être invisible.