Patek Philippe Advanced Research: Zukunft durch technische Innovationen
Advanced Research schlägt neues Kapitel in der Uhrmacherei auf
Die Manufaktur Patek Philippe präsentiert zwei wichtige Innovationen auf dem Gebiet der Uhrenkonstruktion. Zum einen eine neue Spiromax®-Spirale aus Silinvar mit neuer Endkurve und einer neuen Form der Befestigung innen. Die zweite Innovation ist eine neuartiges System zur Einstellung der Ortszeit bei Zeitzonen-Uhren durch das Konzept elastischer Festkörpergelenke. Um diese Innovationen gebührend zu würdigen, lanciert die Manufaktur die sportlich-elegante Zeitzonenuhr Aquanaut Travel Time Referenz 5650 „Patek Philippe Advanced Research“ in einer limitierten Edition von 500 Exemplaren. Diese Uhr ist als erste mit den beiden avantgardistischen Neuentwicklungen ausgestattet.
Weitere Informationen erhalten Sie unter: www.patek.com
Seit der Firmengründung im Jahr 1839 in Genf hat Patek Philippe Patente für eine Vielzahl von Erfindungen erhalten. Das Spektrum reicht von der Möglichkeit, über die Krone den Energiespeicher zu füllen und die Zeiger zu stellen, über die 1949/1951 patentierte Gyromax®-Unruh, mit der sich der Gang des Uhrwerks allein über die Trägheit der Unruh und ohne Veränderung der aktiven Länge der Spirale bewerkstelligen lässt bis hin zur Verwendung von Silizium für die Hemmung.
Insgesamt kann die Manufaktur mehr als 100 Patente verzeichnen. Viele davon sind so bedeutsam, dass sie die Jahrzehnte überdauerten und die gesamte Uhrenbranche positiv beeinflussten. Patek Philippe investiert viel in den Einsatz von neuen Materialien, neuen Technologien und Fertigungsmethoden. Zu diesem Zweck wurde zu Beginn der 2000er-Jahre „Patek Philippe Advanced Research“ gegründet. Hier arbeiten die Forscher von Patek Philippe partiell mit Kollegen anderer renommierter Manufakturen zusammen, setzen aber vor allem auf die enge Zusammenarbeit mit unabhängigen Entwicklungsstätten wie dem CSEM Forschungslabor oder der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne EPFL (Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne), die insbesondere in Neuchâtel am Fuß des Schweizer Juras weltweit führende Forschungsstätten in den Bereichen Mikromechanik und Elektronik betreibt. Diesen Partnerschaften sind in den letzten zwölf Jahren so fortschrittliche Innovationen entsprungen wie das völlig neue Material Silinvar, dessen Eigenschaften der Uhrenmechanik ganz ungeahnte Möglichkeiten eröffnet. Ebenso revolutionär ist das Konzept der „elastischen Festkörpergelenke“, die völlig neue Uhrenmechanismen ermöglicht.
Zur Demonstration dieser Innovantionsschritte lanciert Patek Philippe stets eine Sonderedition namens „Advanced Research“ in limitierter Stückzahl, die als erste mit einer oder mehrerer dieser neuen Technologien ausgestattet ist.
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Innovation im Jahr 2005: Silinvar® – Referenz 5250 Patek Philippe Advanced Research
Bei Silinvar®, das für „Silizium invariabel“ steht, handelt es sich um Silizium, das mithilfe einer Oxidschicht temperaturstabil gemacht wird. Silinvar-Bauteile verhalten sich in Temperaturbereichen von -10°C bis +60°C nahezu unverändert. Ein ambitioniertes Forschungsprojekt an dem neben Patek Philippe auch Rolex, die Swatch Group, das Zentrum für Elektronik und Mikrotechnik (CSEM) sowie das Institut für Mikrotechnik der Universität Neuchâtel beteiligt waren führte zum patentierten Material Silinvar®.
Die Vorteile von Silinvar® im Überblick:
- extrem leicht und besitzt nur ein Drittel der Masse von Stahl; Uhrwerksteile aus Silinvar® lassen sich deshalb mit geringerem Energieaufwand bewegen und unterliegen weniger der Schwerkraft
- doppelt so hart wie Stahl und dadurch sehr verschleißfest
- amagnetisch und korrosionsfest
- hoch elastisch, aber nicht dauerhaft deformierbar; es ist also stoßfest und kehrt stets in seine Ursprungsform zurück.
- Fertigung der Silinvar®-Komponenten im DRIE-Verfahren; ein Ionen-Tiefätzverfahren (Deep Reactive Ion Etching), das die Herstellung von Komponenten mit formalen und funktionalen Kloneigenschaften erlaubt
- Silinvar®-Komponenten können dank des DRIE-Verfahrens und des in seiner Anwendung erworbenen Know-hows mit einer Maßtoleranz von unter 1/1000 mm gefertigt werden
Patek Philippe Advanced Research präsentierte das erste Ankerrad aus Silinvar®. Es erhöht die Zuverlässigkeit durch einen ölfreien Gang, reduziert die bewegte Masse, ist korrosionsfest und selbstzentrierend. Es kam erstmals mit der Lancierung des auf 100 Exemplare limitierten Jahreskalenders Referenz 5250 „Patek Philippe Advanced Research“ mit Silizium-Ankerrad zum Einsatz.
Innovation im Jahr 2006: Referenz 5350 Patek Philippe Advanced Research
Gleich im folgenden Jahr brillierte die Referenz 5350 „Advanced Reserarch“ mit Jahreskalender, die auf 300 Stück limtiert war. Von den 355 Bauteilen des Automatikkalibers 324 S IRM QA LU verdienen zwei besondere Aufmerksamkeit: das Ankerrad aus Silinvar® sowie die die patentierte Unruhspirale namens „Spiromax®“.
Die Vorteile der Spiromax®-Spirale im Überblick:
- Optimierung der Ganggenauigkeit durch Verbesserung des Isochronismus dank konzentrischem Atmen (Ein- und Ausschwingen) der Spirale und dank dem Einsatz eines Materials, das die Masse der Spirale und damit ihre Empfindlichkeit auf äußere Einflüsse wie die Gravitation oder Stöße reduziert
- flache Bauweise, Höhe um zwei Drittel geringer als Breguet-Spirale
- patentierte Geometrie (Patek Philippe Brausche am äußeren Ende, integrierte Spiralklötzchenbefestigung, selbst zentrierende integrierte Spiralrolle)
- es bleibt die Stabilität gegen Temperaturschwankungen, Magnetfelder sowie Zentrifugal- und Gravitationskräfte
Die Spiromax®-Spirale aus eigener Produktion kommt heute in der Mehrheit der Manufakturwerke von Patek Philippe zum Einsatz, so in den Kalibern 240, 215, 28-520 und 324.
Innovation im Jahr 2008: Pulsomax-Hemmung aus Silinvar®
Der Jahreskalender Referenz 5450 „Patek Philippe Advanced Research“ war die dritte Stufe des Advanced-Research-Programms. Zusätzlich zur bekannten Spiromax®-Spirale brachte sie die innovative Pulsomax-Hemmung mit Ankerrad und Anker aus Silinvar®. Ähnlich wie die aus einem Stück gefertigte Spirale macht der patentierte einteilige Anker eine Justierung überflüssig.
Die Vorteile der Pulsomax-Hemmung im Überblick:
- Steigerung der Energieeffizienz um mehr als 15 Prozent auch ohne Schmiermittel
- optimierte Geometrie des Ankerrades und des Ankers
- dadurch verlängerte Serviceintervalle
Der Jahreskalender Referenz 5450 „Patek Philippe Advanced Research“ mit Pulsomax-Hemmung und Spiromax®-Spirale erschien in einer limitierten Auflage von 300 Exemplaren.
Innovation im Jahr 2011: Oscillomax-Regelassortiment (Pulsomax-Hemmung mit GyromaxSi®-Unruh und Spiromax®-Spirale)
2011 schloss sich mit der Vorstellung von GyromaxSi® der Kreis der Entwicklungen mit Silizium.
Die Vorteile von GyromaxSi® im Überblick:
- GyromaxSi®-Unruh bewahrt alle Feinregulier-Vorteile der 1951 patentierten Gyromax®-Unruh (Feinstellung durch Veränderung des Trägheitsmoments der Unruh, kein störender Eingriff in die aktive Länge der Spirale)
- Optimierung der Reguliervorteile des Gyromax®-Prinzips durch Reduktion der Masse beim Rotationzentrum der Unruh dank Chassis aus leichtem Silinvar®
- Konzentration der wirksamen Masse an der Peripherie dank Einlagen aus reinem Gold
- Optimierung der Aerodynamik der Unruh mit Effizienzsteigerung von 15 Prozent
- Variieren des Trägheitsmoments mit vier asymmetrischen Reguliermassen (masselots)
- alle bereits bekannten Vorteile der Spiromax®-Spirale und der Pulsomax-Hemmung.
Die geballte Hemmungskompetenz trägt den Namen „Oscillomax“ und ist durch 17 Patente geschützt. Patek Patek Philippe lancierte den ewigen Kalender Referenz 5550 „Patek Philippe Advanced Research“ mit Oscillomax-Regelassortiment in einer limitierten Auflage von 300 Exemplaren.
Die Innovationskompetenz von Patek Philippe
Diese technologischen Fortschritte basieren allerdings nicht nur auf dem Einsatz von modernsten Hilfsmittel wie der Computersimulation, sondern – und vor allem – auch auf den einzigartigen Kompetenzen, die Patek Philippe unter ihrem eigenen Dach in der Advanced Research Abteilung entwickelt hat sowie auf der Kreativität und den Fertigungskapazitäten innerhalb der Manufaktur. Patek Philippe hatte die Möglichkeit, die Besten ihrer Arbeitsgebiete zusammenzubringen und sie zu einem kleinen Team mit großem Know-how zusammen zu schweißen.
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Die erste Innovation im Jahr 2017: Die neue Spiromax®-Spirale mit patentierter Endkurve und neuartiger Befestigung
Nach langjähriger Forschung konnte Patek Philippe nun die neue Spiromax®-Spirale präsentieren. Sie besitzt eine neue Endkurve und eine neue Form der Befestigung innen. Sie wurde im Rahmen des „Patek Philippe Advanced Research“-Konzeptes entwickelt und bietet gute Voraussetzungen, um eines der grundlegenden Probleme von Regelorganen mit Unruh und Spirale in den Griff zu bekommen: den Isochronismus.
Seit der Erfindung des Schwingorgans aus Unruh und Spiralfeder durch Christiaan Huygens 1675 bemühen sich die Besten ihres Faches, den Isochronismus zu perfektionieren. Die kreisförmige Unruh ist mit der sich konzentrisch auf- und abwindenden Spiralfeder verbunden und schwingt nahezu isochron, das heißt gleich lang dauernd. Das ist jedoch eine Idealvorstellung, die durch viele äußere und innere Einflüsse getrübt wird. Viele dieser Störfaktoren konnten in den letzten Jahrhunderten reduziert oder gar eliminiert werden. Gerade die 2006 lancierte, patentierte Patek Philippe Spiromax®-Spirale aus Silinvar® hat eine enorme Verbesserung bewirkt. Geblieben ist eine Beeinträchtigung des Isochronismus in den senkrechten Lagen der Uhr. Das ist zum Beispiel der Fall, wenn der Unterarm auf einer Tischplatte aufliegt oder senkrecht am Körper herunterhängt. Ursache ist die Form der Spirale. Ihr Schwerpunkt liegt geometrisch bedingt stets dezentral zur Drehachse der Unruh und verändert ihre Lage durch das Atmen der Spirale zusätzlich. Infolgedessen wird die Geschwindigkeit der Unruh-Schwingung je nach Art der senkrechten Position (Krone links, oben, rechts oder unten) gebremst oder beschleunigt.
Die Magie des zentrierten Spiralen-Schwerpunkts
Das Patek Philippe Advanced Research Forschungsprogramm hat die negativen Auswirkungen des Schwerpunktfehlers der Spirale auf den Isochronismus an der Spirale selbst deutlich reduziert. Die Spiromax®-Spiralfeder besitzt eine neue Endkurve und eine seit 2012 patentierte Materialverdickung am inneren Ende der Spirale. Die Patek Philippe Endkurve verbessert den Isochronismus der Unruh in allen Positionen. Sie sorgt für ein ausreichend konzentrisches Ein- und Ausschwingen der Spirale. Die zusätzliche Endkurve kompensiert die von der Hemmung und der Drehung der Unruh verursachte Beeinträchtigung des Isochronismus unabhängig von der Amplitude. Die Materialverdickung am inneren Ende der Spirale wirkt dagegen auf die Positionsveränderung des Gravitationszentrums, um in allen vertikalen Lagen der Uhr einen möglichst konstanten Gang zu gewährleisten. So entstehen weniger Lagefehler und die Abweichung der Uhr nur noch -1 bis +2 Sekunden am Tag betragen. Damit erreicht es die gleiche Ganggenauigkeit wie ein Patek Philippe Uhrwerk mit Tourbillon. Die Spirale aus Silinvar®, einem Silizium-Derivat, entsteht im reaktiven Ionentiefenätzverfahren (DRIE). Da Silizium nicht deformierbar ist, werden ihre Eigenschaften auch nicht durch das tägliche Tragen der Uhr beeinträchtigt.
Der präzise Gang nach Art von Patek Philippe
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 Millimeter hat sich im Bereich von -3 bis + 2 Sekunde pro Tag zu bewegen. Für Patek Philippe Tourbillon-Uhren gilt die verschärfte Toleranz von 3 Sekunden pro 24 Stunden. Zum Vergleich: Die offizielle Schweizer Norm für zertifizierte C.O.S.C.-Chronometer begnügt sich mit einer Toleranz von 10 Sekunden (entsprechend einem mittleren Gang von -4 bis + 6 Sekunden) pro Tag. Ein mechanisches Patek Philippe Uhrwerk mit Spiromax®-Spirale mit der Patek-Phillippe-Endkurve und der neuen Befestigungsform innen kann auf einen mittleren Gang von -1 bis +2 Sekunde am Tag reguliert werden.
Wegweisende Technologien für eine vielversprechende Zukunft
Die neue Spiromax®-Spirale liefert eine weitere Bestätigung für die außergewöhnlichen Vorzüge des Silizium-Derivates Silinvar®, das Patek Philippe 2005 als Weltpremiere lanciert hat. Seine Bearbeitung mittels DRIE-Verfahren ermöglicht die Veränderung der Geometrie der Spirale an beliebiger Stelle, um ihr Schwingverhalten und damit ihren Isochronismus gezielt zu beeinflussen. Das ist ein hohes Ziel. Denn der präzise und zuverlässige Gang ist eine wichtige Voraussetzung, um der stolzen Tradition der mechanischen Zeitmessung eine sichere und erfolgreiche Zukunft zu garantieren. Die Manufaktur wird deshalb, die Spirale mit dieser Geometrie nach und nach in die laufende Produktion aufnehmen. Doch Patek Philippe Advanced Research forscht auch auf anderen Gebieten.
Die zweite Innovation im Jahr 2017: Zeitzonen-Korrektoren mit elastischen Festkörpergelenken
Die zweite der beiden Innovationen betrifft ein mit herkömmlichen Fabrikationsmethoden hergestelltes Stahlteil. Das ist ein klarer Hinweis darauf, dass sich die Arbeiten im Rahmen von Patek Philippe Advanced Research nicht nur auf neue Materialien und Technologien konzentrieren. Vielmehr ist auch das Optimieren bereits vorhandener Technologien Gegenstand der Forschung. Ziel ist, die Uhrmacherkunst im Blick auf langfristige Zuverlässigkeit und Ganggenauigkeit weiter voranzubringen – und zwar in einem perfekten Miteinander von Tradition und Innovation.
Ein neues Forschungsgebiet
Um die Grenzen der Mechanik neu auszuloten, haben sich die Ingenieure von Patek Philippe Advanced Research mit dem neuen Forschungsfeld der so genannten elastischen Festkörpergelenke befasst. Das Funktionsprinzip der elastischen Festkörpergelenke nutzt die Elastizität von Materialen, um mechanische Gelenke mit Zapfen und Blattfedern zu ersetzen. Dieses Prinzip hat sich bereits in verschiedenen Anwendungen bewährt, wo extreme Präzision gefordert wird, insbesondere in der Raumforschung. Um seine Eignung und Machbarkeit in der Uhrenmechanik zu untersuchen, versuchten die Forschungsingenieure, dieses Konzept auf den Zeitzonen-Einstellmechanismus des Kalibers 324 S C FUS anzuwenden. Es handelt sich um einen kinematisch sehr komplexen Mechanismus (Zusammenspiel zweier Drehbewegungen und Auskoppeln von Funktionsdrückern) und um Funktionen, die in der Uhrenmechanik zum Steuern sehr unterschiedlicher Kräfte (Hebel und Stellkegel) geläufig sind. Das innovative Konzept der elastischen Festkörpergelenke hat bei Patek Philippe auch zu einem großen Know-how-Gewinn in der weiteren Entwicklung von Computersimulationen geführt.
Viele Vorteile – viel Know-how
Das neue, im Rahmen der Forschung von Patek Philippe Advanced Research entstandene komplex geformte Stahlteil ersetzt mehrere Federn und Hebel und reduziert damit Reibung, Abnutzung, Fehleranfälligkeit und Kraftverbrauch. Außerdem baut der Mechanismus nun deutlich flacher und ermöglicht eine einfachere und schnellere Montage. Die Herstellung aus herkömmlichem Uhrmacherstahl erfolgt mit Methoden der in Uhrenmanufakturen üblichen Metallbearbeitung auf computergesteuerten Maschinen der neusten Generation.
Die Oberflächen des neuen mechanischen Stellorgans sind in Übereinstimmung mit dem Patek Philippe Siegel und der großen Genfer Uhrmachertradition sorgfältig finissiert und dekoriert. Ein derart komplexes Stahlteil macht ein hohes Maß an äußerst anspruchsvoller Handarbeit notwendig. Die sichtbaren Flächen sind feingeschliffen, die nicht sichtbaren Unterseiten fein gebürstet und die Innenflächen der Blattfedern sind sabliert. Alle Kanten sind sorgfältig angliert und poliert. Die Flächen um die Bohrlöcher für die Befestigungsschrauben sind kreisgeschliffen. Zum Einsatz kamen diese beiden Innovationen erstmals in der limitierten Aquanaut Travel Time Referenz 5650G „Patek Philippe Advanced Research“.
Zukunftsaussichten
Mit dieser 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. Das ist ein erster Schritt in eine neue Dimension.
Weitere Informationen erhalten Sie unter: www.patek.com
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