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Des discussions internes sur le développement de nouvelles complications du Heart Beat ont souvent été concentrées sur les problèmes de comment faire évoluer la conception des montres Heart Beat originales. Ces montres étaient toutes fabriquées sur la base d'ébauche de calibres existants, par conséquent, la conception du Heart Beat était limitée par l'architecture de base de ces calibres. Un des principaux soucis était que le balancier était situé trop profondément à l'intérieur de l'ouverture du Heart Beat. L'amélioration importante désirée résidait dans le fait que le balancier puisse être plus proche de la face avant du calibre, le rendant plus visible. Un autre problème était que le spiral, le composant le plus importante d'une montre mécanique, était à l'arrière du mouvement. Après de nombreuses discussions internes, Frédérique Constant a finalement conclu que développer son propre calibre serait la meilleure solution pour résoudre ces problèmes une fois pour toutes. En 2001, le développement de la Heart Beat Manufacture a commencé avec le pont du balancier caractéristique sur la face avant du calibre. Avoir le pont du balancier ainsi situé a permis d'avoir le spiral et l'organe réglant sur la face avant, créant ainsi un design beaucoup plus attrayant pour les montres Heart Beat. Cette construction était tout à fait nouvelle - ce qui permis à Frédérique Constant d'effectuer une demande de brevet. Cette fois, tous les designs ont été correctement déposés avant l'introduction sur le marché.
Trois années de développement ont été nécessaire pour que le premier calibre Heart Beat Manufacture puisse voir le jour. Il représentait un développement majeur en coopération avec l'école d'Horlogerie de Genève, l'Ecole d'Ingénieurs de Genève et la Zadkine Vakschool Horloge des Pays-Bas. En 2004, la version manuelle du calibre Heart Beat Manufacture est introduite - avec beaucoup de succès. En 2005 suivi la Frédérique Constant Heart Beat Manufacture avec indicateur des Phases de Lune et la date, elle aussi, à remontage manuel. En 2006, la première série de montres automatiques Heart Beat Manufacture est lancée et introduite sur le marché.
Avec ses trois principaux avantages par rapport à une roue d'échappement classique, une roue d'échappement en silicium est particulièrement utile dans un mécanisme de Tourbillon. En particulier, le poids réduit de la roue d'échappement en silicium et les meilleures propriétés de friction permettent d'atteindre une efficacité énergétique nettement supérieure. En conséquence, le Tourbillon de Frédérique Constant avec la roue d'échappement en silicium a une amplitude de plus de 300 degrés lorsque le cadran est orienté vers le haut ou vers le bas. Même avec la couronne vers le bas, l'amplitude est de plus de 275 degrés, ce qui est nettement mieux que la performance d'autres tourbillons haut de gamme du marché.
La cage du Tourbillon Frédérique Constant se compose de 80 pièces à elle toute seule. Chacun de ces éléments est produit à la tolérance la plus infime possible, avec une précision de 1 à 2 microns (0,001-0,002 mm). Beaucoup de pièces sont produites sur la machine CNC ultra précise de Frédérique Constant à Plan-les-Ouates. Cette machine CNC sur mesure de dernière génération a une tolérance de 1 micron sur les axes X et Y et 2 microns sur l'axe Z. Même avec un tel degré de précision, il est impossible d'avoir une répartition du poids parfaite à 100% dans les parties individuelles; Or, pour qu'un Tourbillon fonctionne correctement, une répartition parfaite du poids est essentielle. Frédérique Constant a résolu ce problème grâce au système de «Smart Screw» sur le bord extérieur de la cage du Tourbillon. D’abord, la cage du Tourbillon est construite avec un léger surpoids à l'opposé du dispositif Smart Screw sur la principale roue de la cage. Ensuite, un horloger très qualifié peut équilibrer le poids dans le centre de la cage du Tourbillon en ajoutant ou en échangeant de minuscules bagues métalliques sous les deux vis situées sur la roue principale de la cage. En règle générale, il faut 8 heures à un horloger pour ajuster ces minuscules bagues et équilibrer parfaitement tout le poids de la cage Tourbillon. Chaque cage du Tourbillon Frédérique Constant est numérotée individuellement pour révéler le numéro de l'édition limitée. La minuscule plaque au centre de la cage du Tourbillon est numérotée au cours de la fabrication grâce à la machine CNC de Frédérique Constant. Le numéro de la cage correspond au numéro de l'édition limitée sur le boîtier, ce qui rend unique la combinaison du calibre et d’un boîtier.
La précision d'un mouvement mécanique dépend de la précision du système de régulation. Pour le calibre Heart Beat de Frédérique Constant ce système comprend le balancier, le spiral et l'échappement. Le balancier pivote de gauche à droite autour de son axe à une fréquence de 4 Hz. La période d'oscillation du balancier détermine la précision. L'élément crucial dans la conception de l'échappement est de donner juste assez d'énergie au balancier, afin de maintenir son oscillation tout en interférant le moins possible avec lui.
Comme la lubrification de l'échapement n'est pas éternelle, les frottements augmentent, alors moins d'énergie sera transférée au balancier.
L'échappement doit maintenir l'enroulement et le déroulement du ressort spiral. Pour une grande période de l’histoire de l'horlogerie, ces exigences ont impliqué des frictions considérables dans l'échappement. Les dents de la roue d'échappement sont mises en mouvement par le flux énergétique provenant du ressort du barillet. Elles glissent le long des cliquets de l'ancre avant d'être vérouillées, c'est cette friction qui pousse l'ancre, mais qui requièrent donc aussi une lubrification. Dans un échappement moderne, les dents de l'ancre sont faites de pierres très dures et très polies, mais la lubrification est toujours essentielle. Le tic-tac d'une montre Frédérique Constant est le son produit par l'interaction entre l'ancre et les dents de la roue d'échappement, fonctionnant selon la fréquence du balancier-spiral.
Si la lubrification n'est plus assurée (à cause d'une détérioration de l'huile), l'échappement peut subir des dommages et des pièces métalliques devront être remplacées. La fiabilité accrue des montres modernes est principalement due à des huiles de qualité supérieure utilisées pour lubrifier l'échappement. En règle générale, un calibre mécanique doit être nettoyé et son huile changée tous les quatre ans.
Suivant l'évolution de l'industrie horlogère, Frédérique Constant a recherché l'application possible de nouveaux matériaux pour ses calibres Heart Beat Manufacture. De toute évidence, une amélioration importante serait un échappement qui n’a pas besoin de lubrification régulière. Frédérique Constant est fière de présenter une série en édition limitée dotée d'une roue d'échappement en silicium qui ne nécessite aucune lubrification. Comme il n'est pas magnétique, le silicium est le matériau idéal pour une utilisation dans l'horlogerie, il est extrêmement dur (1100 Vickers contre 700 Vickers pour l'acier), et est très résistant à la corrosion. Le plus grand avantage d'une roue d'échappement en silicium, c'est qu'elle n'a pas besoin d'être lubrifiée. Les défauts de la lubrification cités plus haut sont donc surmontés grâce à l'utilisation du silicium.
Silicium est un élément chimique de la table périodique de Mendeleïve qui a Si comme le symbole le numéro atomique 14. En tant que métalloïde tétravalent, le silicium est moins réactif que le carbone, son analogue chimique. Il ne se retrouve pas à l'état libre dans la nature. Il provient principalement de minéraux composés (presque intégralement) de dioxyde de silicium pur sous différentes formes cristallines (quartz, calcédoine, opale) et sous forme de silicates (minéraux divers contenant du silicium, de l'oxygène et un métal), comme le feldspath par exemple. Le silicium est le composant principal de la plupart des appareils semi-conducteurs et se retrouve sous formes de silice et de silicates de verre, de ciment, et de céramique. Le silicium est largement utilisé dans les semi-conducteurs, car il reste semi-conducteur à des températures plus élevées que les semi-conducteurs Germanium et parce que son oxyde natif est facile à cultiver dans un four. De plus, il forme une meilleures interface semi-conducteur / diélectrique que celle de presque toutes les combinaisons d’autres matériaux. Dans sa forme cristalline, le silicium a une couleur gris foncé et un éclat métallique. Il est semblable au verre dans sa dureté. Le silicium pur a un coefficient négatif de résistance à la température, étant donné que le nombre de porteurs de charge libres augmente avec la température.
La fabrication de roues d'échappement en silicium exige une nouvelle technologie appelée Gravure Ionique Réactive Profonde (GRIP). Une image multiple des roues d'échappement est produite et projetée sur une tranche de silicium ronde mesurant 100 mm de diamètre de 0,5 mm d'épaisseur. Typiquement, les tranches (plaquettes de silisium) sont fabriquées dans des tailles différentes allant de 1 pouce (25,4 mm) à 11,8 pouces (300 mm) et l'épaisseur est de l'ordre de 0,5 mm. En règle générale, elles sont coupées à partir d'une boule de semi-conducteurs en utilisant une scie ou un fil en diamant , puis polies sur une ou deux faces. En utilisant une tranche de 100 mm, environ 250 roues peuvent être produites. La tanche est composée de trois substrats différents ou couches de silicium. Le substrat central fonctionne comme une couche de séparation. Après que l'image des roues d'échappement a été projetée sur la tranche, le substrat exposé est laqué et nettoyé, laissant les parties non exposées sur la tranche. Puis, le substrat non exposé laqué est gravé au plasma sur la couche de séparation. Les roues d'échappement en silicium sont ensuite libérées par gravure isotrope. Les pièces qui sortent de cette opération ne doivent être nettoyées que sur la surface. Elles sont toutes identiques et n’ont pas besoin d'équilibrage, de centrage ou de polissage. Les tranches sont donc d'une importance clé dans la fabrication des roues d'échappement en silicium de Frédérique Constant.
