La tecnologia sul banco di lavoro : Il titanio

Questo è il secondo episodio della nostra serie intitolata «La tecnologia sul banco di lavoro». Come già nel primo articolo, che descriveva le innovazioni di Breguet nel settore del silicio, posare lo sguardo sul lavoro pionieristico compiuto da Breguet con il titanio dimostra non solo un livello analogo nella capacità inventiva e nei brevetti che ne derivano, ma anche la stessa filosofia, che consiste nel porre la tecnologia al servizio del progresso nell’arte dell’orologeria ma restando sempre fedele alle proprie ricche tradizioni artigianali.

L’attrazione esercitata dal titanio derivava inizialmente dalla combinazione unica che questo metallo offriva: grande resistenza e peso leggero (o, per esprimerci in termini più scientifici, dalla sua «bassa densità»). Ampliare i limiti del rapporto tra resistenza e peso mediante la scelta dei materiali è una tradizione ormai lunga per Breguet, anche se gli sforzi più significativi in proposito sono stati compiuti non nei laboratori di orologeria ma nel settore aeronautico di Breguet. È nell’ambito dell’aeronautica infatti che emerge quel grande personaggio che fu Louis Breguet, bisnipote di Abraham-Louis Breguet. La sua carriera ha coperto oltre mezzo secolo di storia, e spazia dal suo primo giroplano – il precursore dei moderni elicotteri, realizzato nel 1907 – fino all’ascesa dell’aviazione civile dopo la Seconda guerra mondiale. Si deve a lui l’aereo biposto da ricognizione Breguet XIV, impiegato durante la Prima guerra mondiale, e sempre lui fu all’avanguardia nella costruzione di aerei che impiegavano un metallo molto leggero: l’alluminio.

L’orologio che ha spinto a ricercare una soluzione tecnica mediante l’uso di un materiale leggero si chiama La Tradition Tourbillon. Fin dall’inizio questo modello era stato concepito come l’orologio destinato ad associare le innovazioni più moderne e visionarie di Breguet con le sue invenzioni decisive: il tourbillon, la spirale Breguet o il meccanismo di forza costante. 

Inseriti nella collezione Tradition, gli elementi più importanti dovevano essere disposti sul lato quadrante, per poterli ammirare quando l’orologio era allacciato al polso. Erano quattro i componenti principali alla ribalta: il tourbillon, lo stesso quadrante, il bariletto e il fuso a forza costante. La ricerca di un equilibrio estetico tra questi elementi ha portato a realizzare un tourbillon per orologio da polso caratterizzato dal più grande diametro mai visto nella storia della Maison.

I metodi classici furono presto dimenticati. Per comprendere l’entità della sfida che i costruttori dei movimenti Breguet dovettero affrontare basta pensare alla struttura di un tourbillon. L’organo regolatore di un orologio è formato dal bilanciere, la spirale e lo scappamento. L’alternarsi delle fasi d’impulso e di riposo di uno scappamento, che determina la marcia dell’orologio, è dettato dalle oscillazioni del bilanciere e della sua spirale. La forza di gravità ha una sua importanza, perché la posizione verticale dei suoi elementi può accelerare o rallentare leggermente la marcia per via dell’effetto che la forza di gravità esercita su questi componenti. La geniale soluzione del tourbillon, brevettata nel 1801 da Abraham-Louis Breguet, il fondatore della marca, affronta il problema degli errori provocati dalla gravità. La sua soluzione è consistita nel collocare il bilanciere, la spirale e lo scappamento in una gabbia e nel farla ruotare costantemente di 360 gradi allo scopo di compensare gli errori dovuti alla posizione. Nella maggior parte dei modelli attuali ciascuna delle rotazioni dura un minuto, mentre Abraham-Louis Breguet aveva progettato il suo tourbillon con varie velocità di rotazione.

I progettisti di Breguet hanno dovuto affrontare ostacoli rilevanti dovuti alla gabbia e al bilanciere. Come progettare una robusta gabbia di grande raggio che contenga un bilanciere di grande diametro e far ruotare l’insieme senza dover ricorrere a una coppia eccessiva e senza consumare un’eccessiva quantità di energia fornita dal bariletto, e ancora senza aumentare troppo l’attrito causato dalla rotazione e senza rendere il dispositivo troppo vulnerabile a urti potenziali? 

C’era poi un altro problema specifico relativo all’ inerzia del bilanciere che, come vedremo nel paragrafo successivo, è strettamente legata alla frequenza dell’oscillatore: un aumento dell’inerzia di un bilanciere ne riduce la frequenza. 

Nella sua dimensione abituale, come quella dei tourbillon che compaiono nella collezione Classique di Breguet, una d’acciaio e un bilanciere in Glucydur funzionano perfettamente. Ma quando il diametro della gabbia viene esteso del 40% da 12 mm a 16,8 mm, e quello del bilanciere passa da 9,95 mm a 13,8 mm, come era previsto per il modello La Tradition Tourbillon, le esigenze in termini di coppia, consumo di energia, rigidezza, peso, attrito e resistenza agli urti sarebbero aumentate drasticamente se non si fosse trovata una soluzione per ridurre la massa.

Il rapporto forza/peso, estremamente favorevole nel titanio, ha indicato la via da seguire. Questo felice abbinamento ci offre inoltre un’ottima opportunità per analizzare la struttura dei movimenti. Il meccanismo di un orologio è determinato in gran parte da due fattori: l’inerzia del bilanciere e la rigidezza della spirale. Poiché le caratteristiche di una spirale sono normalmente un dato di fatto preesistente, i costruttori concentrano la loro attenzione sul primo elemento: l’inerzia. Senza ricorrere a calcoli matematici o ai computer coinvolti nel processo di progettazione, bastano le nostre esperienze quotidiane per illustrarne i principi fondamentali. Abbiamo visto tutti dei pattinatori nell’atto di eseguire delle piroette.

 Il loro movimento inizia con le braccia tese, e l’inerzia del pattinatore è molto forte. Poi, quando le braccia vengono strette al corpo, l’inerzia diminuisce e la velocità di rotazione aumenta notevolmente. Due concetti fondamentali spiegano questo fenomeno. Anzitutto la velocità di rotazione è inversamente proporzionale alla somma dell’inerzia: ciò implica che con il diminuire dell’inerzia la velocità cresce. In secondo luogo l’inerzia dipende tanto dalla massa quanto dal raggio della massa. Maggiore è la massa, maggiore è l’inerzia (un pattinatore leggero può ruotare più velocemente di uno più pesante). 

Inoltre maggiore è il raggio e maggiore è l’inerzia (quando l’atleta apre le braccia il raggio è maggiore, e diminuisce quando le braccia vengono strette al corpo). A questo punto immaginate un bilanciere, tenendo conto dei principi appresi dall’esempio del pattinatore. La sua inerzia dipende sia dal suo raggio (maggiore è il raggio, maggiore sarà l’inerzia), sia dal suo peso (più il bilanciere è pesante, maggiore sarà l’inerzia). Nei movimenti Breguet si regola l’inerzia per regolare la marcia dell’orologio. I suoi bilancieri sono dotati di viti d’oro molto pesanti che possono essere avvitate verso l’interno (per ottenere una minore inerzia) o verso l’esterno (per accrescere l’inerzia), in modo da regolare con precisione la marcia.

Per progettare un bilanciere di grande diametro e una gabbia abbastanza grande per poterlo ospitare, i realizzatori di movimenti Breguet hanno preso le mosse da uno dei maggiori elementi d’inerzia: il raggio. Se i materiali impiegati dovevano essere gli stessi degli altri tourbillon presenti nella collezione, lo spessore del bilanciere e della gabbia doveva essere ridotto sensibilmente per ridurre la massa. Ciò poteva naturalmente aumentare la fragilità del pezzo, e quindi compromettere la sua robustezza. 

La soluzione ideale fu trovata nel titanio. Poiché la sua densità è la metà rispetto a quella del Glucydur solitamente impiegato per fabbricare i bilancieri, ed è anche inferiore a quella dell’acciaio usato normalmente per la gabbia, la riduzione della massa compensava l’aumento del raggio. 

Il titanio ha dimostrato di essere il metallo ideale, perché per un dato livello d’inerzia la sua massa era molto ridotta rispetto alle soluzioni precedenti. Ed era una soluzione particolarmente favorevole per tutti gli altri fattori che la riduzione della massa migliora: consumo di energia, attrito e resistenza agli urti. Per tutti questi motivi Breguet ha scelto il titanio per realizzare il bilanciere e la gabbia. Inoltre il titanio offriva un ulteriore vantaggio perché, a differenza dell’acciaio, non è magnetico. Oggi questo lavoro pionieristico per ottenere un bilanciere in titanio è diventato un brevetto esclusivo del gruppo di cui fa parte Breguet.

Il rapporto assai favorevole inerzia/massa non ha fornito tuttavia una soluzione pronta all’uso. Il titanio è un materiale molto difficile da lavorare. È stato necessario mettere a punto un’utensileria specifica. L’usura impone di sostituire assai spesso gli utensili da taglio, il che rende il ricorso al titanio più costoso rispetto ai materiali convenzionali. Inoltre il grande calore generato dall’operazione di taglio richiede molte precauzioni, per evitare che il componente si incendi.

Anche l’attenzione di Breguet alle finiture manuali ha posto più di una sfida. In un modello d’alta gamma come La Tradition Tourbillon sia le superfici piane che i bordi dei componenti del movimento, a partire dalla gabbia del tourbillon, dovevano essere decorati meticolosamente a mano. 

Con i materiali classici i metodi impiegati sono il frutto di una lunga tradizione dell’orologeria. Le superfici piane sono finemente spazzolate, i fianchi smussati e levigati usando lime via via più fini. Segue la lucidatura finale effettuata con una spazzola di legno leggermente abrasiva. Tutte queste operazioni tradizionali sono state ripensate a fondo per tenere conto delle caratteristiche proprie del titanio. 

Per le superfici piane Breguet ha messo a punto una tecnica di sabbiatura che ha richiesto molti aggiustamenti per selezionare i materiali e le pressioni che permettessero di ottenere la soluzione estetica desiderata senza lasciare residui sgraditi. La smussatura è stata ancora più complessa. Sia i materiali che le tecniche hanno dovuto essere adattati, pur rimanendo fedeli ai criteri fondamentali dell’anglage mediante l’uso della limatura e della lucidatura a mano. Gli specialisti delle finiture hanno cercato lime e abrasivi adatti ad essere usati nella lucidatura finale eseguita «al legno» e adatti alla smussatura del titanio. 

Le difficoltà derivavano non solo dalla durezza del titanio ma anche dalla necessità di perfezionare tecniche manuali che tenessero conto della minore resistenza opposta dal titanio rispetto ai materiali standard. Il punto d’arrivo è stato una felice associazione tra la modernità del titanio e le grandi tradizioni di finitura di alta gamma praticate nella Vallée de Joux.

Il risultato finale è stato stupefacente: un tourbillon extralarge senza compromessi in termini di prestazioni, nel quale le dimensioni si armonizzavano con gli altri tre componenti presenti sul quadrante.

Altre considerazioni entrano in gioco nella creazione del Classique Tourbillon Extra-Plat. Qui l’obiettivo era di creare un tourbillon a carica automatica di straordinaria sottigliezza. Il risultato è stato non solo raggiunto ma addirittura superato, perché il movimento del Tourbillon Extra-Plat è il tourbillon automatico extrapiatto più sottile esistente al mondo, con uno spessore di soli 3 mm. 

La struttura extrapiatta implicava una somma unica di requisiti. Per ridurre lo spessore del movimento, il tourbillon non è più mosso da un pignone situato sotto il punto più basso del tourbillon: l’ingranaggio che parte dal bariletto trasmette l’energia ai denti situati alla periferia della gabbia. 

Per ragioni legate sempre alla ricerca della sottigliezza, invece di far ingranare il pignone con una ruota fissa montata sotto la gabbia, lo scappamento ingrana con un anello montato all’esterno. 

Allo scopo di garantire la robustezza e la resistenza agli urti di questi due nuovi elementi, che coinvolgono l’architettura del calibro, gli specialisti di Breguet hanno cercato di ridurre al minimo il peso dell’insieme che ospita il tourbillon. Tale obiettivo ha naturalmente influito sulla decisione di utilizzare il titanio per la gabbia del tourbillon e per il bilanciere. La leggerezza estrema di questo insieme richiede meno energia rispetto alle alternative più pesanti, e contribuisce a ottenere una riserva di carica di 80 ore: un risultato straordinario per una struttura extrapiatta come questa.

Il titanio si è rivelato un materiale ideale anche per i modelli femminili. Per il modello Jour / Nuit della collezione Reine de Naples gli stilisti di Breguet hanno creato un quadrante veramente unico che ruota giorno e notte, sul quale sono raffigurate la luna e le stelle (simbolo evidente della notte), mentre sul bilanciere compare il sole, supportato da un ponte superiore dorato che funge da lancetta delle 24 ore. Il disco è decorato con lapislazzuli, pietre semipreziose. 

Il tutto è mosso dal bariletto e ruota costantemente su 24 ore. Il disco rotante serve non solo come supporto per gli elementi essenziali del movimento – il bilanciere e lo scappamento – ma anche come supporto di un disco decorativo in lapislazzuli relativamente pesante, decorato con stelle dorate e nuvole di madreperla. 

La leggerezza del titanio si presta egregiamente alla realizzazione di elementi costruttivi che sostengono questo elaborato display, e Breguet lo utilizza per gli elementi strutturali della piastra (platine) necessaria alla rotazione. Due altri elementi in metallo leggero sono stati aggiunti al modello Jour / Nuit. In primo luogo: la luna. Il titanio è stato scelto per la lucentezza singolare che la sua finitura gli conferisce. Quanto al disco con lapislazzuli, che non è un elemento strutturale, la scelta è caduta sull’alluminio.