SIHH-2017: Ulysse Nardin InnoVision 2

Ulysse Nardin: бесспорный лидер инновационных разработок в часовой механике. Кто знает, что сегодня стало бы с мануфактурой Ulysse Nardin, если бы Рольф Шнайдер не заинтересовался ею в начале 80хх годов. Кварцевый кризис сильно отразился на производстве традиционных механических часов и стал непростым испытанием не только для мануфактуры, основанной в далеком 1846 году, но и для многих ее конкурентов. Талантливый предприниматель, Рольф Шнайдер вдохнул новую жизнь в приобретенный им бренд и с 1983 года Ulysse Nardin стал автором многочисленных инновационных разработок, представив миру Трилогию. Астролябию (Astrolabium Galileo Galilei) в 1985. Затем, в 1988, модель Планетариум (Planetarium Nicolaus Copernicus), и последнюю из них – Теллуриум (Tellurium Johannes Kepler) в 1992. В 1996 году был показан вечный календарь Perpetual Ludwig с принципиально новой системой настройки показателей. Все вместе, эти изобретения вошли в историю, ознаменовав собой целую веху швейцарской часовой промышленности. 

Людвиг Охслин – движущая сила удивительных изобретений мануфактуры, которые вернули Ulysse Nardin на авансцену высокого часового искусства, после долгих лет забвения. В самом начале 21 века, именно доктор Охслин оказал решающее влияние и настоял на использовании в часовом производстве материала, до того момента известного только при производстве электронных компонентов. Это не единственная причина почему “Freak”, представленный в 2001 году, стал воплощением настоящей революционной идеи в часовой промышленности. Система прямого дуплексного хода Dual Direct сделала анкер и спусковое колесо такими же бесполезными, как и использование камней, предназначенных для уменьшения силы трения или необходимость смазки. Энергия передавалась напрямую балансовому колесу при помощи двух спусковых колес, изготовленных из легкого, прочного и гибкого кремния, материала, не накапливающего статическое электричество с невероятно гладкой и ровной поверхностью. 

 

По-другому и не скажешь: часы совершили настоящую революцию в часовой механике. Ulysse Nardin стал первой мануфактурой, решившейся использовать кремний, как основу для своих механизмов, предварительно подвергнув его стабилизации в условиях термической обработки. Говоря об основе, мы имеем ввиду очень маленькую, но ключевую для функционирования деталь - пружину. Разработка сделала Ulysse Nadin пионером в использовании кремния в производстве механических часов. 

После того, как миру был представлен Freak, разработки не прекратились. Наоборот, исследовательская группа, вдохновленная успехом, продолжила дальнейшие работы, обратившись к изучению свойства алмазов в часовом производстве. В 2005 году появился “Freak Diamond heart” модель, в деталях которой впервые использовался алмаз – самый твердый из известных человеку материалов. Ввиду высокой стоимости производства и непосредственной обработки алмазов, в 2007 году мир увидел более доступный вариант “DIAMonSIL”. В этой модели, детали из кремния были покрыты синтетической нано-кристаллической алмазной пленкой. С точки зрения твердости, такой синтез нисколько не уступает по твердости алмазу. 

 

В тот же год, Ulysse Nardin представил концепт “InnoVision 1”. Десять новых функций позволили модели встать особняком, не обращая никакого внимания на конкурентов. На протяжении сотен лет латунь, сталь и искусственные рубины играли решающую роль в производстве часовых механизмов. Но мануфактура Ulysse Nardin показала, что часовая индустрия готова принять целый ряд новых материалов и технических усовершенствований. В частности, важная роль была отведена технологии фотолитографии и ее использованию в производстве. Процессы глубокого ионного травления или “DRIE” (Deep Reactive Ion Etching) и LIGA (немецкая аббревиатура слов литография, гальванопокрытие и литье). Впервые, все эти процессы объединили в одну общую технологию, позволяющую существенны образом изменить процесс производства деталей и малых компонентов механизма. Начало было положено, Ulysse Nardin представил индустрии новые горизонты возможностей. В рамках Часового салона в Женеве на SIHH 2017, под патронажем CEO мануфактуры Патрика Хоффманна, увидел свет концепт “InnoVision 2”, вновь, объединивший в себе десять серьезных инноваций. 

InnoVision 2 

Для того, чтобы представить концепт InnoVision 2 в рамках часового салона в Женеве, работала целая команда инженеров и технических специалистов мануфактуры. С одной стороны, изменения коснулись дизайна, системы автоподзавода, осциллятора, системы спуска и отображения времени. С другой, использование новаторских материалов и технологий производства, позволили представить десять очередных инноваций, подготовив модель к показу в рамках Часового cалона в Женеве на SIHH 2017, на которой мануфактура Ulysse Nardin присутствует впервые в своей истории. 

 

Инновация 1я: Система дуплексного хода Dual Constant escapement 

Спуск выполняет две фундаментальные задачи. Во-первых, он препятствует неограниченной раскрутке пружины. Во-вторых, спуск передает регулярный импульс колебательной системе для поддержания колебаний от балансового колеса и балансовой пружины. В системе прямого дуплексного хода (Dual Direct escapement), представленной в 2001 году, Ulysse Nardin уже заложил новые стандарты производительности. В традиционном спуске большое количество вырабатываемой энергии требуется для работы спускового механизма.

Более того, и это также было представлено в спуске Dual Direct, сила импульса, ретранслируемого на спуск, уменьшалась по мере того, как снижался крутящий момент основной пружины. В результате, шло снижение амплитуды балансового колеса, что в конечном итоге влияло на точность хода. И это именно то, чему препятствует система Dual Constant, она является сложносоставной постоянной силой спуска. Малейшие импульсы, передаваемые на балансовое колесо и пружину всегда равнозначны, поскольку не зависят от силы натяжения основной пружины. Это стало возможным благодаря сложной кремниевой структуре с блокирующими элементами, взаимосвязанными со спуском, спроектированным также умело, как и в случае с Dual Direct. 

Основной особенностью системы являются гибкие кремниевые лезвия, в которых присутствует первоначальное механическое натяжение для каждого полу-колебания балансового колеса. Это означает, что они поглощают около 150 наноджоулей энергии. Из которых 60 наноджоулей быстро и точно передаются колебательной системе во время последующего перехода от стабильного к метастабильному состоянию. Процесс происходит до тех пор, пока хватает запаса хода. Особенность блокирующих элементов, удерживающих спусковое колесо в том, что они фиксируются при помощи гибких лезвий. 

 

Благодаря чему отпадает необходимость использовать вал подшипника; что в свою очередь сокращает трение. Спуск с постоянной силой, для которого идет получение патента, оказывает положительный эффект на изохронизм колебаний. Это значит, что каждое полу-колебание балансового колеса каждый раз длится одинаковый четко определенный период времени, независимо от амплитуды. Это обеспечивает непревзойденную точность. (два патента уже выданы, один патент заявлен). 

 

Инновация 2я: Прямое кремниевое крепление Direct silicium bonding 

Процесс глубокого ионного травления или DRIE (Deep Reactive Ion Etching), используемого мануфактурой Ulysse Nardin для производства спусковых элементов из монокристаллического кремния. Невероятно сложный, двухступенчатый процесс производства трехмерной структуры, которую затем необходимо объединить. Для этого, структура проходит так называемый процесс скрепления, известный с 1986 года. 

 

Тем не менее, Ulysse Nardin использует его для производства относительно небольших деталей впервые. Герметичность сцепления достигается благодаря сжатию гидрофобных поверхностей при температуре от 1800 до 2200 градусов по Фаренгейту (от 1000С до 1200С) с добавлением кислорода. Новым для процесса является тот факт, что он создает стабильное соединение оксида кремния, который замет используется во всей структуре. И в данном контексте, две структуры становятся единым целым. (Один патент заявлен). 

 

Инновация 3я: Балансовое колесо из кремния с применением золота и стабилизирующими микро-лопастями 

Любой, кто хочет измерить постоянство течения времени должен сначала разделить его на равные составляющие, а затем тщательно их сосчитать. Будь то электронные или механические, часы делят время на составляющие. И в традиционных часах, за равномерное деление времени отвечает спуск: другими словами, балансовое колесо и пружина работают в унисон. 

 

В концепте InnoVision 2, Ulysse Nardin использует кремний и в балансовом колесе и в пружине, благодаря его полезным свойствам. Его плотность в 3,6 раза ниже, чем у бериллиево-бронзового сплава, известного под названием глюсидур, из которого обычно делаются балансовые колеса. Более того, кремний имеет высокую степень однородности, что позволяет равномерно распределить используемую при производстве массу. Кроме того, он не накапливает статическое электричество, не подвержен коррозии, материал ударопрочный и эластичный, несмотря на свою твердость. 

 

Теперь, пришло время поговорить о балансовом колесе: для инженеров и часовщиков, балансовое колесо должно отвечать четко определенным критериям. Центр должен быть максимально легким по весу и обладать высоким моментом инерции. Балансовое колесо InnoVision 2 обладает этими характеристиками. То, что можно назвать основой, весит всего семь миллиграмм. Ulysse Nardin использует метод ионного травления (DRIE), чтобы сделать его из кремниевой полупроводниковой пластины. При помощи процесса окисления поверхности создается нужная термо- и механическая стабильность. Более того, окислительно-восстановительная реакция дает слегка закругленные края.

 

Необычная форма регулятора, который напоминает лопасть, не случайна. Он поддерживает постоянные колебания путем смягчения турбулентности внутри корпуса. Но что еще более важно, нормализует или скорее выравнивает амплитуды перехода из горизонтального положения в вертикальное и наоборот. Это рассчитывается по количеству колебаний балансового колеса и пружины без необходимости потребления дополнительной энергии с целью контроля зубчатой передачи в 8 миллиграмм на см2, что невероятно много для балансового колеса. Момент инерции можно регулировать при помощи небольших золотых элементов, находящихся с внешних сторон, чтобы обеспечить хронометрическую точность. В целом, общая масса балансового колеса значительно ниже, чем обычно. 

(Один патент заявлен). 

 

Инновация 4я: Механизм автоподзавода “Grinder” 

Часы с автоматическим заводом были известны еще с 1770 года. Цель этого изобретения – заменить использование ключа для закручивания заводной пружины. Наручные часы с автоподзаводом появились в 1920х. А в 1932 был представлен механизм подзавода с неограниченным количеством вращений. 

 

Прошло еще десять лет, прежде, чем был представлен ротор, передающий энергию на барабан в обоих направлениях. C тех пор, инженеры, технические специалисты и часовщики сосредоточили силы на поиске способов оптимизации функций и совершенствования механизма автоподзавода. В частности, на системе поляризации движений ротора и продолжают вести исследовательскую работу в направлении, имеющем большой потенциал. Часть традиционной передачи показывала заметное снижение силы трения и существенную степень неэффективности холостого хода. Именно этот факт подтолкнул Ulysse Nardin полностью пересмотреть систему автоподзавода для InnoVision 2.

 

После тщательного анализа, система выглядит следующим образом. В самом начале цепи автоматической выработки энергии находится центрально расположенный на подшипниках ротор. Под ним находятся еще три подшипника, которые работают на двух парах рессоров, образуя особый каркас. Кольцо, прикрепленное к этой структуре, имеет в общей сложности четыре храповых механизма на пружинах. Его маленькие, крючковидные концы цепляются за угловое зубчатое колесо подзавода, расположенное над барабаном. Каждое вращение приводит структуру в движение, заставляя ее колебаться. Происходит движение одного или двух из четырех храповых механизмов, которые приводят в движение заводной барабан и он движется по часовой стрелке. За процессом можно наблюдать через прозрачную заднюю крышку. 

 

В завершении процесса, необходим составной редуктор, замедляющий передачу. Он способствует 

преобразованию быстрых, но потребляющих небольшое количество энергии вращений в медленные, но более мощные, которые закручивают центральную пружину. Grinder, - такое название получил новый механизм автоподзавода мануфактуры, неразрывно связанной с морем через шведскую команду яхтсменов Artemis. Термин, позаимствованный из парусного спорта, (гриднер, технический специалист, отвечающий за лебедки во время парусных гонок). Автоматическая система подзавода невероятно эффективна, преобразуя даже малейшую кинетическую энергию в потенциал, практически не имея холостого хода. Тем не менее, при необходимости, пружину можно завести при помощи нижнего безеля, также как и в модели “Freak”. (Один патент получен, один патент заявлен). 

 

Инновация 5я: Центральный мост из кремния, покрытого сапфировой пленкой 

Преимущества использования кремния в деталях механизмов теперь хорошо известны. В 2007 году мануфактура Ulysse Nardin доказала, что всегда есть место для более смелых решений, преступив к экспериментам и представив кремний, покрытый алмазной пленкой. По шкале Мооса или используя метод Виккерса (показатель 10,600), самый ценный минерал (алмаз) также и самый труднодоступный. На втором месте - сапфиры или корунды (9 по шкале Мооса или 2,200 с использованием метода Виккерса).

 

Вот почему Ulysse Nardin, в сотрудничестве с Федеральной политехнической школой Лозанны (EPFL High School of Lausanne) и компанией Sigatec, разработали инновационный способ нанесения на кремний тончайшей сапфировой пленки, запатентовав его. Очевидно, что толщину покрытия, составляющую около 1 микрона (мкм) необходимо учитывать в процессе производства. Центральный мост Innovision 2 сделан с применением комбинации этих инновационных материалов. Вся структура имеет более твердую поверхность и как следствие, более высокую прочность. (Один патент получен). 

Инновация 6я: Колесная передача из 24-каратного золота 

Колесная передача механических часов, как плавило, изготавливается из латуни. С InnoVision 2 это правило не применимо. Ulysse Nardin целенаправленно использует так называемое твердое золото для этих компонентов. Зубчатое колесо при взаимодействии со стальными деталями неизбежно приводит к трению. Использование золота обеспечивает лучшую, следовательно, более эффективную передачу, что положительно влияет на работу механизма в целом, и обеспечивает более длительный запас хода. После завершения процесса изготовления золотых колес при помощи фотолитографии (LIGA), создается гладкая поверхность с тонкой, но устойчивой структурой. 

 

Инновация 7я: Стекло и встроенная противоударная система 

В наши дни противоударная система в механических часах является практически базовой опцией. Запатентованная классическая конструкция “Incabloc” (является одной из основных) состоит в общей сложности из пяти микроэлементов. К ней относятся подшипники, неподвижная опорная часть, камни и пружина. Если происходит сильное воздействие на механизм, при помощи пружины он возвращается обратно в свое исходное положение. В результате возникает трение, которое необходимо преодолеть. InnoVision 2 использует принципиально новый подход, для которого Ulysse Nardin разработал балансовый мост и полностью интегрированную противоударную систему из стекла.

 

Система состоит из пружины-спирали, которая удерживается на одном месте при помощи уравновешивающих друг друга шестеренок и специальных, ограниченных по высоте ободов. Структура возвращается в исходное положение без трения благодаря инновационной конструкции моноблока, стеклянная пружина просто возвращается в свое исходное положение. В дополнении всего вышесказанного, стекло ведет себя особенным образом во время процесса трения. В отличии от InnoVison 1, концепта, представленного в 2007 году, где был использован кремний (балансовое колесо и противоударная система), стекло полностью прозрачно и далеко не такое хрупкое, как может показаться на первый взгляд. Мануфактура обладает соответствующей экспертизой в работе со стеклом, благодаря своим более ранним обращениям к этому материалу. 

Инновация 8я: Использование Super LumiNova и ее интеграция в структуру 

При производстве моста баланса концепта InnoVision 2 из прозрачного стекла, открылись невероятные возможности этого, казалось бы, обычного материала. Во время производственного процесса часовых компонентов, получилось создать каналы – проводники внутри структуры стекла. В темноте, благодаря использованию Super LumiNova, каналы заполняются и проявляются невероятные световые эффекты. Мануфактура находится в стадии получения патента для этого процесса. (Один патент заявлен). 

Инновация 9я: Оригинальная система отображения времени от 1 до 11 и от 13 до 23 

Общеизвестный факт – в сутках 24 часа, которые условно делятся на 12-часовые временные отрезки. Фактическое время отображается при помощи стрелок, вращающихся по часовой стрелке 24 часа или дополнительная индикация «день-ночь». Взяв за основу классическую систему, Ulysse Nardin предложил ее инновационное прочтение в концепте InnoVision 2. Циферблат отображает первый 12-часовой отрезок времени шкалой от 1 до 11 и второй отрезок от 13 до 23 в электронном варианте. Показатели считываются достаточно просто при помощи апертуры особой формы. Соответствующая шкала делений вращается при помощи основного барабана. Механизму требуется 15-минут, всякий раз, когда идет переключение дня и ночи. (Время до полудня (AM) и после полудня (PM) отображается при помощи различных цветов.) Ulysse Nardin подал заявку на получение патента для этой необычной индикации. (Один патент заявлен). 

Инновация 10я: Трехмерная минутная стрелка из стекла 

Давайте будем честными и признаем тот факт, что в течении дня не только мужчины, но и многие дамы смотрят на часы чаще, чем в зеркало. Наряду с уникальным электронным дисплеем, концепт InnoVision 2 с минутной стрелкой, не имеющей аналогов на рынке. Это трехмерная стеклянная структура созданная методом точной лазерной резки. При этом разрешение, которого можно добиться, колеблется от трех до пяти микрометров. Для того, чтобы убедиться, что тонкое стекло не повреждено в процессе резки, оно насаживается на тонкую металлическую пластину.