百达翡丽Aquanaut诠释钟表未来

百达翡丽Aquanaut诠释钟表未来

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百达翡丽先进技术研究最近再次推出两项重要创新。其中之一是采用Silinvar®材料制造的新型Spiromax®摆轮游丝,不仅采用专利的末端弯曲(百达翡丽专用的外侧末端轴毂),如今还在一体式钩环附近新设内侧轴毂。另一项创新则是采用不锈钢这种传统制表材料打造的弹性装置,在双时区腕表中用于设置第二时区。为展现这两项创新,百达翡丽特别推出了运动优雅的Aquanaut旅行家腕表Ref.5650,限量制作500枚。

百达翡丽Patek Philippe, 5650G_001, Aquanaut

 

在21世纪初启动的“百达翡丽先进技术研究”计划,是这家日内瓦制表工坊推出的一个引领先锋的创新项目,通过在以下三大领域的深耕研究来改变传统的研发工作:新材料、新制造工艺、新设计理念。在此背景下,百达翡丽的研究人员经常与其他知名制表工厂、实验室和高校合作。

Silinvar®以不变应万变

十二年来,这些合作已经收获了四项突破性的发明,例如Silinvar®硅质材料,这种全新的材料拥有出色的属性,为机械钟表的制造工艺开辟了新的机遇。“弹性装置”的概念同样极具颠覆性。它预示着一种全新制表方式的诞生。为展现百达翡丽先进技术研究计划收获的重要创新发明,百达翡丽为每项实用的创新设计特别打造一款限量版腕表,作为该项研究的首枚成果。

Silinvar®是一种基于单晶硅的新型专利材料,由百达翡丽、劳力士以及斯沃琪集团联合Neuchâel的CSEM实验室共同研发。CSEM是瑞士著名的技术研发中心,专攻纳米和微技术、微电子、系统工程以及通信技术等领域的研究工作。

Silinvar®尤其适合用于制表业。一项专利氧化工艺可以在其外层实现分子级别的改进,赋予其温度补偿的特性。因此,Silinvar®材料制成的部件在-10℃到+60℃的温度范围几乎不受温度变化的影响。我们甚至可以说这种材料不会变化(invariable),而Silicon(硅)+Invariable(不会变化)就等于Silinvar®。

推出采用这种硅质擒纵轮的百达翡丽先进技术研究特别版年历腕表Ref.5250,限量制作100枚。

2006年,百达翡丽先进技术研究部门推出采用Silinvar®材料制成的Spiromax®摆轮游丝。其通过改善等时性来优化走时精度,因为这种游丝具有同轴呼吸(伸缩)性能,而且Silinvar®材料可以降低摆轮游丝的重量,从而降低其对重力或震动等外部干扰的敏感度。

采用平面游丝设计,厚度比宝玑的末端弯曲游丝减少了三分之二。其专利造型(外侧末端带有百达翡丽轴毂,并配有一体式铆钉附件、自定心集成式钩环)。

推出采用Spiromax®摆轮游丝和Silinvar®材质擒纵轮的百达翡丽先进技术研究特别版年历腕表Ref.5350,限量制作300枚。如今,百达翡丽生产的Spiromax®摆轮游丝已经用于百达翡丽的绝大部分原厂自制机芯,包括240机芯、215机芯、28-520机芯以及324机芯。

2008年百达翡丽先进技术研究部门推出采用Silinvar®材料制作的Pulsomax®擒纵机构,其动力传输效率提高了15%;擒纵轮和叉杆采用经优化的几何造型,并延长保养间隔。同时推出采用Pulsomax®擒纵机构和Spiromax®摆轮游丝的百达翡丽先进技术研究特别版年历腕表Ref.5450,限量制作300枚。

2011年百达翡丽先进技术研究部门推出Oscillomax®组件(Pulsomax®擒纵机构,搭配GyromaxSi®摆轮以及Spiromax®摆轮游丝)。GyromaxSi®摆轮继承1951年发明的Gyromax®专利摆轮的所有精确调时特性(通过改变摆轮惯性的力矩进行调节,无需改变游丝的实际长度)。

其通过采用Silinvar®轻质材料制成的底盘,减少摆轮旋转中心部位的重量,从而优化Gyromax®摆轮精准调时的特性;采用纯金嵌物,确保摆轮外缘有效质量的集中度;优化平衡摆轮的空气动力学特性,能效提高了15%;通过四枚不对称砝码(masselot)调节摆轮的惯性力矩;具备Spiromax®摆轮游丝和Pulsomax®擒纵机构的所有特性。采用Oscillomax®组件的百达翡丽先进技术研究特别版万年历腕表Ref.5550推出,限量制作300枚。

2017年的首项创新

新一代Spiromax®摆轮游丝,采用获得专利的末端弯曲和内侧轴毂。

经过多年的持续研发,百达翡丽推出新一代Spiromax®摆轮游丝,采用经过改良的几何造型,增添内侧轴毂,这种凸出结构位于凝聚了多项专利创新的摆轮游丝的内侧末端。该组件依照百达翡丽先进技术研究的理念开发,为解决涉及摆陀、摆轮及游丝的一个基本问题——等时性问题,奠定了先决条件。

自从1675年克里斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huygens)发明摆轮游丝钟表以来,钟表史上的诸位天才都曾致力于完善摆轮的等时性。为了让大家了解等时性的意义,我们先来简单解释一下这个术语:

平衡摆轮是一个不断旋转的摆状轮,在两个最大折返点之间做往复运动。两个折返点之间的夹角即为一次半摆,我们称为摆幅。如果,不论摆幅大小以及时计放置的方向,每次半摆均消耗相同的时间,则摆轮做等时运动。这种理想状态会因为众多外部和内部因素而无法达到。

在过去的数百年中,这些影响因素有很多已经可以抵消,甚至完全消除。举例来说,百达翡丽在2006年推出采用Silinvar®材料打造的Spiromax®摆轮游丝,大幅改善了摆轮的等时性。但佩戴者如果坐下并将手搁在桌上,或者保持站立,等时性就会下降,因为在这些情况下,摆轮处于垂直位置。

等时性下降是因为游丝的重心与摆轮的旋转中心并不重叠,而游丝本身的伸缩又会导致偏移幅度不断变化。这导致摆轮振荡的速度会因为腕表本身所处的垂直位置(表冠向左、向上、向右或向下)而减缓或加快,以往这种质心失衡的现象必须通过陀飞轮才能解决。这是一种有效但极为复杂的解决方案,难以普及。

“调中游丝”的神奇重心

百达翡丽先进技术研究项目的一项重要成果就是大幅减轻了质心失衡对于摆轮游丝等时性的影响。观察新一代采用Silinvar®材料制作的Spiromax®摆轮游丝,我们可以发现,外侧轴毂现在搭配了一个全新的内侧轴毂。外侧轴毂,又称为百达翡丽末端弯曲,通过确保摆轮游丝近似于同心的完整伸缩,改善摆轮在任何位置下的等时性。它补偿了因为擒纵机构以及摆轮旋转而引起的等时性下降,且不受摆幅变化的影响。

另一方面,内侧轴毂的作用,在于抵消重心的位置变化,以便摆轮处于垂直方向时依然能保持最高的走时精度。对于佩戴者而言,腕表将不再因为所处放置方向的变化而变慢或变快。采用DRIE制造工艺可确保游丝的几何造型得到完美复制,包括其重心位置变化。由于硅材料不会变形,因此即使每天佩戴也不会影响其等时属性。

内侧轴毂的几何造型被加工得十分精确,可以在游丝伸缩时,实现重心位置的微调。这样就能显著降低,甚至消除,游丝在每次半摆期间质心失衡的现象。由此打造的机芯在走时精度上几乎超越了所有机械时计的标准,不论它以何种方向放置。

百达翡丽印记对于在其工坊内制造的所有机械腕表制定了极为严格的标准。对于直径超过20毫米的机芯,其走时精度必须介于每天-3秒至+2秒之间。对于百达翡丽陀飞轮腕表,这一走时误差必须小于每天3秒。百达翡丽认证实验室进行的数千次反复测量显示,一款百达翡丽的机械机芯,若采用带内侧和外侧轴毂的Spiromax®摆轮游丝,每24小时的走时误差可以控制在-1到+2秒之间,这已经完全达到百达翡丽陀飞轮机芯的精度。

创新技术缔造光明未来

带内侧和外侧轴毂的新一代Spiromax®摆轮游丝再次彰显了Silinvar®,这种百达翡丽于2005年首次推出的硅质衍生材料的非凡优势。由于采用DRIE工艺加工制造,游丝的几何造型可在任何位置进行变化,从而系统性地影响摆轮的振荡行为及其等时性。这个目标极为远大,因为精准与可靠的走时是一项重要的先决条件,确保百达翡丽机械时计享誉世界的精准走时在未来可以继续取得成功。为此,百达翡丽的目标是将这种几何造型的摆轮游丝逐步应用到所有现产腕表系列。当然百达翡丽先进技术研究的成果还涉及其他领域,例如此次亮相的第二项创新。

此次推出的第二项创新是一种采用传统生产工艺制作的不锈钢部件。它清晰表明百达翡丽先进技术研究计划的范围远不止是新材料和新技术,还包括现有装置的改进优化以进一步完善制表技艺,从而以融合传统与创新的均衡方式,改善时计的长期可靠性能与走时精度。

为了探索机械时计的极限,百达翡丽先进技术研究部门的工程设计人员在Henein教授的带领下重点关注“弹性装置”这一新的研究领域。百达翡丽还资助他担任主席。“弹性装置”的原理是利用材料本身的弹性取代原本由枢轴和叶形弹簧构成的机械关节结构。

这种方法已经在多种精准性要求极高的应用中得到验证,尤其是太空研究领域的天文望远镜。为评估其在制表领域的适合度和可行性,研究人员尝试在caliber324SCFUS机芯的时区设置机构中融入这一概念设计。

百达翡丽的高科技精工机芯本身就是一件艺术品

本质上,这是一个涉及动力学的复杂装置(包含两个旋转机构的互动,以及将按钮操作隔离),可用于多个在制表领域常见的功能,以控制各种作用力,比如叉杆和棘爪的运作。这种弹性装置的创新理念,还令百达翡丽在计算机模拟技术领域获取了广泛的经验。

百达翡丽先进技术研究部门新研发的时区设置机构采用四枚交叉排布的叶形弹簧,每个调校按钮两枚弹簧(一枚用于设置叉杆,一枚用于推动齿轮缘前进的喙状前端),每根弹簧均带有清晰的压力点位。每枚叶形弹簧均极为纤薄,并以150微米(即0.15毫米)的间隔相互交叉排列。它们均采用不锈钢这种传统制表材料,以制表行业常见的工艺以及最新版计算机编程机床加工而成。

新的时区调校控制机构采用这种弹性元件后,拥有多项优点:组装更简单(只需12枚零件,而不是37枚)、装配更快速(4枚螺丝)、造型更扁平(1.24毫米vs1.45毫米),而且没有机械运作、没有摩擦、没有芯轴磨损,确保可在免润滑的情况下工作。另一方面,这些优点在设计概念的复杂程度和制造方式上提出了更高的要求,因此需要更为广泛精深的专业知识。

新型时区设置元件的表面完全符合百达翡丽印记的要求,并且按照日内瓦制表行业的伟大传统精心打磨装饰。处理这些复杂的不锈钢部件需要工匠掌握极为繁琐的工艺。所有露出的表面必须精心打磨,就算是难以为人所见的背面也要经过仔细的磨砂处理,叶形弹簧内部则经过喷砂处理。所有边缘均经过细致的倒角处理并抛光(出于功能原因,叶形弹簧可以例外)。螺孔的附近表面则饰有圆形粒纹图案。

 

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