Zenith Defy Lab

Blick in die Zukunft

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Zenith stellt eine neue Hemmung vor, welche die erste Revolution in der über 300-jährigen Geschichte der mechanischen Uhrmacherei darstellt. Das behauptet zumindest Jean-Claude Biver, der Präsident der LVMH-Uhrengruppe (Hublot, TAG Heuer und Zenith).

Das Bemerkenswerte an der international orchestrierten Veranstaltung zur Präsentation der Zenith Defy Lab in Le Locle war die Tatsache, dass nicht nur die Vertreter von Zenith anwesend waren, sondern auch Ricardo Guadalupe, CEO von Hublot, und Jack W. Heuer als Ehrenpräsident von TAG Heuer.

Wirklich überrascht hat dies indes niemanden, denn es ist längst bekannt, dass Innovationen von einer der drei großen Uhrenmarken der LVMH-Gruppe meist schon bald ihren Weg ins Portfolio einer der beiden anderen Marken finden.

Nun hat man sich erstmals offiziell zu einer gemeinsamen Forschungs- und Entwicklungsabteilung bekannt: R&D Innovation LVMH Watch Division.

Der Gangregler der Defy Lab wird zifferblattseitig auf die Uhrwerkplatine montiert.


Revolutionär

Das neuartige Hemmungssystem stellt laut LVMH-Uhrenchef Jean-Claude Biver die erste wirkliche Revolution im Bereich des Herzens der mechanischen Uhr seit Christiaan Huygens (1629–1695) dar, dem Erfinder der Unruhspirale. Präsentiert wurde die Revolution im 44-Millimeter-Gehäuse der vor Kurzem wiederauferstandenen Zenith-Modellfamilie Defy. Die markante Linienführung erinnert stark an Hublot, und in der Tat stammt das Gehäusematerial für die ersten zehn Uhren mit der neuen Hemmung aus der Metallurgie-«Hexenküche» von Hublot.

«Aeronith» heißt die poröse Aluminiumlegierung, deren Hohlräume mit einem Kompositmaterial, vermutlich ein Kunstharz, ausgefüllt und somit versteift werden. Durch diesen Kunstgriff ist das Gehäuse 1,7 Mal leichter als eines aus Aluminium. Die Fertigungsweise erinnert stark an diejenige des «Magic Gold» von Hublot, bei dem ein poröses Molekülgerüst aus extrem hartem Zirkonoxid mit Gold ausgefüllt wird.

Millionenfach reproduzierbare Präzision durch fototechnische Ätztechnik: Der Silizium-Wafer trägt 13 Gangregler und 45 Hemmungsräder.

Einfach

Die eigentliche Innovation der neuen Hemmung wurde von LVMH-Entwicklungschef Guy Sémon mit Unterstützung von Forschern der Technischen Universität Delft (NL) angestoßen. Bei der Defy Lab wurde die gesamte Gangreglerpartie – mit Ausnahme des Hemmungsrades – durch ein einziges, nur 0,5 Millimeter dickes Werkteil aus Silizium ersetzt, das fast denselben Durchmesser wie das Uhrwerk hat. Es wird zifferblattseitig auf die Platine geschraubt und ist beim Präsentationsmodell durch das skelettierte Zifferblatt gut sichtbar.

Das aus einem Stück gefertigte Konstrukt ersetzt sowohl den Anker, die Unruh und die Spiralfeder als auch die Brücken, die diese Elemente normalerweise in Position halten, samt aller Bauteile, aus denen die Komponenten wiederum bestehen. Das münzgroße Bauteil wird beim Neuenburger Forschungslabor CSEM (Centre Suisse d’Electronique et Microtechnique) gefertigt, wo auch manch andere Uhrenmarke ihre Silizium-Komponenten produzieren lässt.

Das Ionen-Tiefenätzverfahren (Deep Reactive Ion Etching, DRIE) wird auch bei der Herstellung von Halbleitern angewendet. Die Bauteile entstehen auf runden oder quadratischen Wafern aus Glas, das mit Silizium beschichtet wurde. Dieses wird unter Reinraumbedingungen nach einer fotolithografischen Vorlage stellenweise weggeätzt. Nachdem die Teile so aus dem Muttermaterial herausgearbeitet sind, lassen sie sich vom gläsernen Wafer trennen. Da die in der Uhrenindustrie benötigten Teile klein sind, lassen sich auf einem einzelnen Wafer mehrere identische Teile fertigen.

Zenith Defy Lab, Limitierte Edition von 10 Expl.

Funktional

Dem mit einer Frequenz von 15 Hz (108.000 A/h) schwingenden System liegt ein Prinzip zugrunde, das die Forschung bei der Natur abgeschaut hat und heute in immer mehr Geräten zur Anwendung kommt. Die Rede ist von der Elastizität flacher Bänder aus einem harten Material – im Grunde genommen Blattfedern, die sich in einer Ebene leicht verformen lassen, in der rechtwinklig dazu liegenden Ebene jedoch sehr steif sind. Ordnet man zwei Blattfedern als Parallelogramm oder als Trapez an, lassen sich Hin-und-her-Bewegungen ausführen, die sonst nur mit Hebeln, Drehpunkten und separaten Federn realisierbar wären.

Wie das Beispiel der Blattfeder zeigt, ist das Prinzip eigentlich längst bekannt. Dank neuer Fertigungsmethoden ist es heute aber möglich, auf die Artikulation der Blattfedern zu verzichten und sowohl die zu federnden Elemente als auch die Federn aus einem einzigen Werkstück zu formen, sei es durch Fräsen respektive Elektroerosion aus einem Stahlblock oder eben durch Ätzen von Silizium. So erhaltene Werkstücke nennt man auch «elastische Festkörper». Das Wegfallen von Lagern bedeutet unter anderem, dass es nichts mehr zu schmieren gibt, was derartige Festkörper für Chirurgie und Raumfahrt prädestiniert – aber eben auch für die Uhrmacherei interessant macht.

Bei der Launch Edition gewährt das skelettierte Zifferblatt tiefe Einblicke in die faszinierende Kinematik.


Faszinierend

Der Gangregler der Defy Lab kommt in der Tat völlig ohne Gelenke aus. Durch die geschickte geometrische Anordnung verschieden stark dimensionierter Streben erhält die Struktur die erforderliche Flexibilität, um die vom Federhaus über das (konventionelle) Räderwerk eingeleitete Energie in kleine Zeitportionen zu unterteilen. Da der Gangregler gleichzeitig als Anker, Unruh und Spirale fungiert, schwingt das gesamte – sehr leichte – Bauteil federnd um einen imaginären Drehpunkt in der Nähe des Zentrums.

Die Amplitude ist mit 6° sehr gering, genügt aber, um die einzelnen Zähne des Ankerrads mit einer Frequenz von 15 Schritten pro Sekunde freizugeben, und entsprechend gleichförmig, fast fließend bewegt sich der Sekundenzeiger. Weil der Gangregler die gesamte Werkoberfläche überspannt, scheint unter dem skelettierten Zifferblatt das ganze Uhrwerk hektisch zu flimmern.

Die Zukunft?

In seiner Rede zur Präsentation der Defy Lab gab sich Jean-Claude Biver absolut überzeugt davon, dass diese Art der Hemmung die Zukunft der mechanischen Uhrmacherei bedeute. Er stellte in Aussicht, das System bald auch der Konkurrenz zur Verfügung zu stellen. Immerhin soll das System bei Tests zehnmal genauer als ein herkömmlicher Chronometer gewesen und 60 Stunden lang gelaufen sein.

Spannend ist die eingeschlagene Richtung allemal, und sie dürfte auch Fans in den Reihen der Technikbegeisterten finden. Für die Vielfalt im Teich der Uhrenmarken sind solche «Revolutionen» bestimmt wohltuend. Ob sie jedoch eingefleischte Mechanik-Liebhaber aus der Reserve locken können, sei dahingestellt. Nicht umsonst verzichten andere Marken im Luxussegment bewusst auf Hightech-Materialien.

Branchen-Vordenker Ludwig Oechslin, der auf persönliche Einladung von Jean-Claude Biver zur Präsentation gekommen war, gab sich, wie so oft, skeptisch: «Auch wenn Herr Biver hier verspricht, dass das System ohne Schmierung auskommt, weiß er selbst, dass das nicht stimmen kann. Niemand kann voraussagen, wie sich die Kontaktflächen zwischen Hemmungsrad und Schwingsystem auf Dauer verhalten.»

Man darf jedenfalls gespannt sein auf die nächste Serie von Uhren, die nach den ersten zehn Einzelstücken auf den Markt kommen soll – mit einer leicht veränderten Version der Hemmung.

Text: Timm Delfs

 

Präzision aus einem Guss

Der Gangregler der Defy Lab ist aus einem Stück gefertigt, besteht aber aus mehreren Elementen. Am ehesten zu erkennen ist die Unruh. Es handelt sich dabei um den äußersten Ring, der in drei gleich lange Segmente unterteilt ist, die miteinander wiederum durch jeweils zwei parallele Federn verbunden sind. Die dreimal zwei länglichen Öffnungen an der Peripherie sind Sicherheitsführungen, durch die auf die Platine montierte Stifte ragen, ohne die Unruh zu berühren. Sie sorgen bei einem Stoß dafür, dass die nur 20 Mikron dicken Federn nicht brechen können.

Damit sich die dreigeteilte Unruh um ein gemeinsames Zentrum bewegt, ist sie mit drei weiteren langen Federn mit dem dreiarmigen Zentralteil verbunden, das auf der Platine fixiert ist und sich nicht bewegt. Die drei Federn sind an den gebogenen Verdickungen in ihrer Mitte erkennbar. Wenn der Unruhreif schwingt, schlägt er 6° in jede Richtung aus.

Der Anker bei der «6» ist hingegen kaum als solcher zu identifizieren. Er gleicht eher einem dicken Hammer mit dünnem Griff und ist mit zwei winzigen Zähnchen ausgestattet, den Paletten. Zwei auf seinen Schwerpunkt zulaufende Federklingen definieren seinen Drehpunkt, eine weitere an seinem Ausleger überträgt seine Schwingungen auf die Unruh. Hierin steckt ein großer prinzipieller Unterschied zur herkömmlichen Ankerhemmung: Es gibt kein freies Schwingen der Unruh und keine Ruhestellung des Ankers mehr, da die beiden in ständiger Wechselwirkung zueinander stehen. Das ganze System muss folglich so austariert sein, dass das Auf und Ab der Ankerpaletten so gut mit dem Kommen und Gehen der Zähne des ebenfalls aus Silizium gefertigten Ankerrades harmoniert, dass der jeweilige Aufprall und Austausch von Energie so sanft wie möglich ist.

Auch ein praktisch toleranzfrei aus einem Stück gefertigter Oszillator muss einmal reguliert werden. Dazu dient der an drei Federklingen aufgehängte Arm unter der «12», der wie ein Gabelschlüssel aussieht. Seine Position wird durch einen Stift verändert, den der Uhrmacher auf der Platine verschieben kann.

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