Patek Philippe Advanced Research

Forschung für Fortgeschrittene

Patek Philippe Advanced Research heißt die Abteilung, in der Ingenieure über die Zukunft der Uhrmacherei debattieren. Nachdem Hemmungsbauteile und Spiralen aus Silizium in die Serienproduktion eingeflossen sind, wenden sich die Wissenschaftler nun der Mechanik zu. Sogenannte Festkörpergelenke könnten Kadraturen und Mechanismen revolutionieren.
Patek Philippe Aquanaut Travel Time Ref. 5650 Advanced Research

Ein Loch im Zifferblatt – das hat es bei Patek Philippe noch nie gegeben! Die Aquanaut Travel Time Advanced Research schockiert die Betrachter mit der ungewohnt offenherzigen Präsentation ihres Innenlebens. Dabei sind bei Patek Philippe sonst sogar die Tourbillons dezent an der Werkseite angebracht, sodass ihr Besitzer die Uhr schon vom Handgelenk nehmen will, wenn er sich an der faszinierenden Bewegung von Käfig und Hemmung ergötzen möchte.

Der Grund für die rückwärtige Anordnung ist jedoch ein anderer: Auf der dunklen Seite der Uhr sind das Tourbillon bzw. seine Schmierstellen nicht ständig der zersetzenden Kraft der UV-Strahlung ausgesetzt. Doch genau darüber müssen sich die Träger der Aquanaut Travel Time Ref. 5650 Advanced Research keine Sorgen machen: Der bloßgelegte Mechanismus der Zeitzonen-Drückermechanik verfügt über keinerlei Schmierstellen – weil er keine Gelenke hat!

Festkörpergelenk

Das Stahlteil der Drückersteuerung ist mit konventionellen Werkzeugmaschinen aus dem Vollen gearbeitet. Die sich überkreuzenden Federklingen berühren sich nicht.

Die augenfälligste Innovation des Experimental-Uhrwerks auf der Basis des bestehenden Kalibers 324 S C FUS ist eine Drückermechanik nach dem Prinzip der elastischen Festkörpergelenke. Der komplexe Mechanismus, der bei den Travel-Time-Modellen die Vorwärts- und Rückwärtsschaltung des zweiten Stundenzeigers befehligt, besteht bisher aus 37 teilweise sehr kleinen Bauteilen, die als separate Baugruppe manuell vormontiert und justiert werden müssen. Zahlreiche Gelenke erfordern eine sorgfältige Schmierung, um den im wahrsten Sinne des Wortes reibungslosen Ablauf der Schaltfunktionen zu gewähren.

Die neue Drückermechanik besteht nur noch aus zwölf Bauteilen und baut überdies flacher (1,24 mm statt 1,45 mm) als die derzeit verwendete. Sie besteht aus vier einander überkreuzenden Blattfedern – zwei für jeden Drücker (eine für den Stellhebel und eine für den Schnabel zum Vorwärtsstoßen des Zahnkranzes), jeweils mit definierten Druckpunkten. Die einzelnen Blattfedern sind extrem dünn und kreuzen einander im Abstand von 150 Mikron (0,15 mm). Was wie ein komplexes Ionen-Ätzteil aussieht, wird in Wirklichkeit aus herkömmlichem Uhrmacherstahl gefertigt, mit den üblichen Methoden der Metallbearbeitung, jedoch auf computergesteuerten Maschinen der jüngsten Generation. Der Vorteil liegt auf der Hand: Diese Festkörpergelenke haben kein mechanisches Spiel, es entsteht keinerlei Reibung und damit auch kein Verschleiß – außer an den Drückerflächen.

Die im Französischen «Guidages Flexibles» genannten Festkörpergelenke sind eines der Spezialgebiete von Professor Simon Henein, der den von Patek Philippe finanzierten Lehrstuhl für mikromechanische und uhrentechnische Entwicklungskonzepte im Schweizer Zentrum für Elektronik und Mikrotechnik (CSEM) in Neuchâtel innehat. Wie gesagt: nur eines, denn die Forschungstätigkeit des Professors und seiner Equipe beschränkt sich nicht auf die Mechanik.

Alles hat ein Ende …

Die neue Spiralfeder im Kaliber 324 S C FUS ist aus Silinvar gefertigt und trägt an beiden Enden eine stabilisierende Verdickung.

…, doch die Spirale hat zwei. Diese Erkenntnis führte Professor Henein zu einer neuen geometrischen Grundform der nun schon seit einigen Jahren verwendeten Unruhspirale aus Silinvar, einem von Patek Philippe, Rolex und der Swatch Group zusammen mit dem CSEM entwickelten monokristallinen Silizium-Werkstoff. Elf Jahre nach der ersten Silinvar-Spirale präsentiert Patek Philippe Advanced Research eine neue Spiralfeder, die sowohl an ihren letzten (äußeren) als auch an ihrer ersten (innersten) Windung eine stabilisierende Verdickung trägt.

Schon die von Anfang an verwendete äußere Verdickung (auch Patek-Philippe-Endkurve genannt) verbessert den Isochronismus der Unruh in allen Positionen. Sie sorgt für ein weitgehend konzentrisches Ein- und Ausschwingen («Atmen») der Spirale. Die zusätzliche innere Verdickung bewirkt außerdem eine kontrollierbare Positionsveränderung des Gravitationszentrums der Spirale beim Ein- und Ausschwingen. So wird der Schwerpunktfehler der Spirale während jeder Halbschwingung stark reduziert, wenn nicht gar eliminiert.

Die Herstellung der Spirale im Ionen-Tiefätzverfahren (deep reactive ion etching, abgekürzt DRIE) garantiert eine perfekte Reproduktion ihrer Geometrie und damit auch der Positionsveränderung ihres Gravitationszentrums. Da Silizium nicht deformierbar ist, werden die Eigenschaften der Spirale auch nicht durch das tägliche Tragen der Uhr beeinträchtigt. Das Ergebnis führt zu einer Ganggenauigkeit, die nahezu alle Normen für mechanische Uhren ungeachtet ihrer Lagen übertrifft.
Das Patek-Philippe-Siegel stellt sehr hohe Anforderungen an alle mechanischen Uhren der Manufaktur. Der mittlere Gang von Uhrwerken mit einem Durchmesser von mehr als 20 Millimetern muss sich im Bereich von -3 bis +2 Sekunden pro Tag bewegen. Für Patek-Philippe-Uhren mit Tourbillon gilt die verschärfte Toleranz von 3 Sekunden pro 24 Stunden. Zum Vergleich: Die offizielle Schweizer Norm für zertifizierte Chronometer (COSC) begnügt sich mit einer Toleranz von 10 Sekunden (entsprechend einem mittleren Gang von -4 bis +6 Sekunden) pro Tag.

Hundertfach wiederholte Messungen in den Zertifizierungs-Laboren von Patek Philippe haben gezeigt: Ein mechanisches Patek-Philippe-Uhrwerk mit Spiromax-Spirale mit zwei Verdickungen kann auf einen mittleren Gang von -1 bis +2 Sekunden pro Tag reguliert werden. Damit erreicht es die gleiche Ganggenauigkeit wie ein Patek-Philippe-Uhrwerk mit Tourbillon.


Handwerk ade?

Das gab es bei Patek Philippe noch nie: Ein Loch im Zifferblatt! Die Aquanaut Travel Time Ref. 5650 Advanced Research setzt ihre wegweisende Technik effektvoll in Szene.

Die Verwendung moderner synthetischer Materialien und computergesteuerter Produktionsverfahren findet nicht den ungeteilten Beifall der Branche, denn in klinischer Reinraum-Atmosphäre möchte nun einmal keine rechte Uhrmacherstimmung aufkommen. Dabei versichert Patek Philippe, dass die komplexen Festkörpergelenk-Konstruktionen sogar ein hohes Maß an äußerst anspruchsvoller Handarbeit notwendig machen. So sind die Oberflächen des neuen mechanischen Stellorgans in Übereinstimmung mit den Anforderungen des Patek-Philippe-Siegels und der großen Genfer Uhrmachertradition sorgfältig finissiert und dekoriert. Die sichtbaren Flächen sind fein geschliffen, die nicht sichtbaren Unterseiten sind fein gebürstet und die Innenflächen der Blattfedern sind sabliert. Alle Kanten werden sorgfältig angliert und poliert (mit Ausnahme der Blattfedern, dies aus funktionellen Gründen). Die Flächen um die Bohrlöcher für die Befestigungsschrauben sind kreisgeschliffen. Kurzum: Mit der Komplexität des einzelnen Bauteils sind die Anforderungen an die manuelle Nacharbeit der zahlreichen Kanten, Ecken und Flächen eher gestiegen.

Mit der Zeitzonen-Steuerung auf der Basis von elastischen Festkörpergelenken aus Stahl hat Patek Philippe nicht nur ein mechanisches Organ geschaffen, das die Zuverlässigkeit eines Uhrwerks erhöht. Die Genfer Manufaktur hat auch völlig neue Perspektiven für viele künftige Anwendungen in der Uhrenmechanik eröffnet.

Text: Peter Braun

Lesen Sie hierzu auch unseren Artikel «Ahnengalerie» über die Entwicklungen von Patek Philippe Advanced Research seit 2005

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