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La pièce en forme de Coupe Stanley : un véritable exploit technique

Comment la Monnaie royale canadienne a utilisé le monnayage numérique pour créer la pièce novatrice de la Coupe Stanley

En 2016 et en 2017, la Monnaie royale canadienne — qui n’a jamais eu peur d’innover — a rencontré quelques obstacles lors de la création de sa pièce de collection soulignant le 125e anniversaire de la Coupe Stanley.

Mike Groves, directeur du développement et de l’application des technologies, nous explique comment l’équipe de R-D a surmonté les défis rattachés au monnayage de cette pièce à nulle autre pareille, qui marque pour la Monnaie une autre première au chapitre de l’innovation.

Mike, pouvez-vous nous dire à quoi ressemble la pièce en forme de Coupe Stanley?

Elle ne ressemble à aucune autre pièce produite à ce jour par la Monnaie royale canadienne. Sa forme est tout à fait unique : c’est essentiellement la moitié d’une Coupe Stanley miniature. Si on collait deux exemplaires ensemble, on obtiendrait une réplique du trophée, mais à taille très réduite.

Comment s’est déroulé le processus de monnayage?

Sur le plan du monnayage et de l’ingénierie, ce fut l’un des projets techniques les plus complexes entrepris par la Monnaie royale canadienne. Le collectionneur n’y voit peut-être qu’une autre pièce originale, mais de notre côté, il y a eu beaucoup d’énergie, de dévouement, de défis et d’innovation.

Qu’est-ce qui en a fait une pièce si difficile à produire?

On était loin des formes géométriques que prennent habituellement les pièces numismatiques de la Monnaie. La plupart de nos pièces de collection sont circulaires, mais on sait que la Coupe Stanley a une tout autre forme, sans compter que c’est un objet tridimensionnel composé d’éléments de différents diamètres (celui de la base est plus grand que celui du col, par exemple). Les défis techniques étaient tous liés à la réaction des matières lors de la frappe.

Normalement, pour frapper une pièce, on utilise une presse, un coin inférieur et un coin supérieur. Le métal est frappé (ou « écrasé ») à l’aide d’une pression pouvant atteindre 350 tonnes, exercée des deux côtés de la pièce en même temps (au-dessus et en dessous). Le résultat typique est un disque en argent — car on a donné une forme circulaire au métal — dont l’épaisseur est uniforme. Mais avec la pièce de la Coupe Stanley, nous ne savions pas dans quelle direction l’argent allait bouger quand il serait frappé.

À quoi ressemblaient vos premiers résultats?

Ce n’était pas ce que nous avions en tête! Quand on frappe une pièce, on cherche à créer un objet impeccable qui présente des éléments attrayants et fidèles à la réalité. Mais avec nos méthodes traditionnelles, la réaction du métal était imprévisible, et on obtenait des rebords tranchants — ce qui est inacceptable pour nos clients.

Avez-vous eu d’autres défis?

Comme le 125e anniversaire de la Coupe Stanley était en 2017, il fallait que la pièce soit lancée cette année-là. Les défis techniques ont causé plusieurs retards, mais toute l’équipe était déterminée à respecter la date de lancement prévue en octobre. Parmi les membres de l’équipe, nous sommes nombreux à être des joueurs et amateurs de hockey passionnés, alors malgré les contraintes de temps et les défis techniques, nous avions un attachement profond envers ce projet.

La Monnaie royale canadienne est reconnue mondialement pour son équipe d’ingénieurs et d’experts en monnayage. Comment avez-vous relevé ce défi?

C’était un défi inédit : personne n’avait de solution! Pour éviter d’obtenir des rebords tranchants, nous faisions essai-erreur après essai-erreur. Mais chaque fois que nous réglions un problème, nous en créions un autre. Nous avons essayé plusieurs autres formes pour le métal qui devait être frappé, mais après plus de dix tentatives, nous n’avions toujours pas un résultat conforme à nos normes internes.

Mais de toute évidence, vous avez fini par réussir. Comment avez-vous fait?

Un jour, un de nos ingénieurs a proposé d’utiliser une méthode appelée analyse par éléments finis. En bref, il s’agit d’un procédé de calcul mathématique très poussé qui permet de prédire et de simuler la réaction d’éléments à toutes sortes de conditions. Les équations ainsi générées sont si complexes que jamais on ne penserait les résoudre à la main.

Vous avez résolu le problème à l’aide des mathématiques?

Oui, les mathématiques et un logiciel. L’analyse par éléments finis existe depuis déjà un certain temps, mais ces dix dernières années, les logiciels et les ordinateurs ont évolué à un point tel qu’il est beaucoup plus facile de résoudre les équations complexes associées à ce procédé. Alors quand notre ingénieur nous a parlé des nouveautés logicielles en la matière, nous y avons vu un moyen de sortir de notre boucle sans fin d’essais et d’erreurs.

Que font ces logiciels exactement?

Des entreprises de différentes industries les utilisent pour prédire la réaction des matières. C’est le cas des industries de l’automobile et de l’aérospatiale, par exemple, où l’on fabrique des pièces faites de diverses matières. Dans notre cas, nous avons acheté un logiciel commercial, puis nous l’avons modifié afin d’utiliser les principes de bases de ce type d’analyse pour « frapper » virtuellement des pièces en argent. Bref, ça nous a permis de prédire et de simuler la réaction de l’argent sans avoir recours à de la machinerie physique.

Le logiciel est-il accessible à tous?

Non. Il faut vraiment bien connaître l’analyse par éléments finis et avoir une expertise en monnayage pour savoir comment saisir les bonnes informations techniques et analyser ensuite les données. Il faut aussi être en mesure d’appliquer le logiciel à l’industrie du monnayage, et s’y connaître notamment en estampage, en déformation plastique et en propriétés physiques des métaux précieux. Les ingénieurs qui ont trouvé la solution possèdent des diplômes d’études supérieures, comme des doctorats — et nous avons vraiment pu tirer profit de leurs connaissances!

Comment fonctionne le logiciel?

En gros, on lui fournit de l’information sur les outils de fabrication, et il résout les équations complexes pendant la nuit. Nous saisissions des données sur le motif de la pièce, la forme du flan et les propriétés des matériaux, puis à notre retour le lendemain matin, le logiciel avait fait ses prédictions. Il nous indiquait à quoi la pièce ressemblerait si on la frappait selon nos paramètres et selon une pression donnée. Lorsque nous avons été satisfaits du résultat virtuel, nous avons fabriqué des outils physiques pour tenter de le reproduire dans la réalité. Cette étape prend de trois à cinq semaines.

Combien de temps avez-vous mis à trouver les bonnes formules?

En utilisant les résultats du logiciel, il ne nous a fallu que deux tentatives!

À partir du moment où vous avez acheté et modifié le logiciel, combien de temps vous a-t-il fallu pour obtenir la pièce que vous aviez en tête au départ?

Environ huit mois. Mais comme je l’ai mentionné, nous avions déjà passé plus d’un an à faire des essais avec des outils physiques.

Combien de personnes ont travaillé sur la pièce?

L’équipe comptait huit grands experts techniques de la Monnaie, y compris nos plus brillants titulaires de doctorat et notre dirigeant principal de la technologie. Mais c’est sans contredit un effort collectif qui a permis d’amener cette idée de l’étape des prototypes jusqu’à la production.

En matière de complexité, comment la frappe de cette pièce se compare-t-elle à d’autres?

Elle était d’une extrême complexité, tout comme celle de ces deux projets qui me viennent en tête : notre pièce primée de 100 kg d’une valeur nominale de 1 million de dollars, qui est la pièce d’investissement en or la plus grande et la plus pure jamais produite, et nos médailles des Jeux d’hiver de 2010 à Vancouver, qui comme la pièce de la Coupe Stanley avaient une forme inhabituelle, dans ce cas-ci ondulée.

Maintenant que vous avez créé la pièce de la Coupe Stanley, quels projets pointent à l’horizon?

Comme le logiciel facilite la fabrication de pièces aux formes complexes, la Monnaie royale canadienne prévoit l’utiliser davantage pour produire plus rapidement que prévu une gamme de produits hors de l’ordinaire.

C’est d’ailleurs tout à fait logique sur le plan commercial et financier : le monnayage virtuel nous a permis de réduire nos besoins en main‑d’œuvre et nos dépenses en outils tout en atteignant une plus grande précision technique. Et c’est loin d’être la seule utilisation que nous comptons faire de l’analyse par éléments finis. Nous sommes très enthousiastes à l’idée des nombreuses perspectives d’innovation que nous offre le monnayage virtuel!

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