LES PRESSES À ÉTAMPER

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Dès le 16e siècle, bijoux et monnaies puis pièces mécaniques sont façonnés, formés et/ou découpés à l’aide de presses à étamper. L’étampage permet une reproductibilité à l’identique de formes et motifs complexes à des coûts de production moindres et régressifs. L’étampage requiert la fabrication d’outils de découpe spécifiques à chaque dessin de pièce : L’étampe. L’étampe se compose de deux éléments : la matrice et le poinçon.  La matrice est une plaque de métal dur (généralement de l’acier) dans laquelle est découpée et évidée le contour du composant à fabriquer (négatif). Le poinçon est fabriqué du même métal que la matrice et est formé (usiné) en positif selon le même contour. La matière est poinçonnée (découpée), emboutie ou pliée par pression du poinçon au travers de la matrice.

La fabrication des outils de découpe (poinçon et matrice) requiert un grand savoir-faire et nécessite de longues heures d’un travail souvent artisanal.  Cette technologie implique donc de lourds frais d’outillage. Ceux-ci se réduisent logiquement rapidement au gré de la progression de la production. D’autant plus que les étampes ont des durées de vies pouvant se chiffrer en dizaines voire centaines d’années et atteindre des volumes de production quasi illimités. Comparativement aux autres modes de production (décolleteuses, centres d’usinages, machines à électroérosion), les machines requièrent peu de réglages et la mise en œuvre d’une production est significativement plus rapide. De plus, même les machines automatisées capables parfois de produire plusieurs dizaines de composants par minutes ne nécessitent pas de programmation numérique.

La plupart des métaux utilisés en horlogerie peuvent être étampés (or, platine, aciers, laitons, aluminium etc.) et l’étampage est utilisés pour produire des composants de mouvements (planches de roues, ressorts, ancres etc.) que des composants d’habillage (boîtes, cadrans, bracelets etc.). La contrainte exercée sur le matériau lors de l’étampage crée des tensions structurelles. L’étampage implique des traitements thermiques (recuits) afin d’éliminer ces tensions.

Très développée jusqu’en 1980, la production de composants horloger par étampage a connu dès lors un net recul avec l’apparition des premiers centres d’usinage et des machines à commandes numériques. Paradoxalement, ce sont ces mêmes machines qui permettent aujourd’hui de fabriquer des étampes plus complexes et moins chères à fabriquer et donc, de redynamiser l’activité d’étampage.

Toujours présente dans de nombreux ateliers horlogers, la presse à balancier est une machine de découpe, d’emboutissage ou de pliage mécanique actionnée manuellement. Selon les constructions et leur taille, les presses à balancier peuvent être posées au sol ou fixées à un établi. Le corps de la machine est généralement fait de fonte d’acier. Une table plane horizontale occupe le centre de son corps. C’est sur cette table que vient positionnée et fixée la matrice. La table est surmontée d’une arche traversée verticalement par une vis sans fin. Le poinçon se fixe à l’extrémité inférieure de la vis sans fin. Il est positionné et guidé par des coulisseaux verticaux. Un grand levier horizontal est fixé par son centre au sommet de la vis sans fin et l’entraine par un ajustement carré. Des poids sont généralement disposés aux extrémités des deux bras du levier afin d’en augmenter l’inertie.

La matière à étamper est positionnée au centre de l’axe verticale. L’artisan mets en rotation le balancier formé par le levier et ses poids. Par l’action de la vis sans fin le poinçon descend verticalement jusqu’à la profondeur souhaitée (au travers de la matière et de la matrice pour une découpe). Selon le pas de la vis sans fin, l’angle nécessaire au balancier pour effectuer une frappe et la vitesse de déplacement du poinçon pourront être adapté au type d’opérations auquel se destine la presse.

La pression exercée sur la matière dépend ici de l’inertie du balancier et de la force impulsée par l’opérateur (artisan). La plupart des presses à balancier utilisées de nos jours ont des puissances comprises entre quelques centaines de kilogrammes et quelques tonnes.

Le principe de fonctionnement d’une presse hydraulique est similaire à celui d’une presse à balancier. En lieu et place de la vis sans fin, ce sont des vérins qui actionnent le poinçon. Les pistons hydrauliques permettent de multiplier considérablement l’énergie fournie à la machine et d’atteindre des puissances considérables. Les presses hydrauliques utilisées en horlogerie on des forces de pression comprises entre 1 et 200 tonnes. Certaines presses exigent des manipulations entre chaque frappe (retrait de la pièce découpée, repositionnement de la matière brute en vue de la frappe suivante). D’autre machines sont automatiques. Dans ce cas, une animation (généralement hydraulique) permet d’éjecter et de collecter le composant découpé, et de faire avancer la bande de matière brute ou un magasin (par des perforations, à la manière d’une pellicule de cinéma) pour réaliser la frappe suivante. Ce principe permet à certaines presses de recevoir des étampes séquençant plusieurs opérations de frappes successives. On parle alors d’étampage progressif.