Innere Balance: So funktioniert Kompensation bei mechanischen Uhren

Wie die Unruh Temperaturunterschiede ausgleicht

Monometallische Unruh mit Parachrom-Spirale von Rolex

Als Kompensation bezeichnet man in der Uhrmacherei Konstruktionen oder metallurgische Maßnahmen zum Ausgleich von Umwelteinflüssen, die den Gang der Uhr stören. Speziell wird der Begriff für den Ausgleich des Temperaturfehlers verwendet – weshalb man auch von Temperaturkompensation spricht –, der durch Formveränderungen bei Wärmeausdehnung entsteht. Bei Armbanduhren betrifft die Temperaturabhängigkeit sowohl die Unruh als auch die Spirale, wobei die Auswirkungen auf die Spirale größer sind.

Historische Bimetall-Unruh aus Glashütte mit geöffnetem Unruhreif

1782 erfand John Arnold die Bimetall-Unruh, auch Kompensationsunruh genannt. Ein Reif besteht aus zwei Teilen – einem inneren Stahlreif, auf den ein Messingreif aufgeschmolzen ist. Das Verhältnis der Materialdicken zwischen dem Stahl- und dem Messingbereich beträgt 2:3. In der Nähe der Unruhschenkel ist der Reif der Kompensationsunruh geöffnet. Bei Erwärmung dehnt sich der Messingbereich stärker als der Stahlbereich aus. Dadurch biegen sich die Reifenenden nach innen und verringern das Trägheitsmoment. Dieses Verhalten kann durch Schrauben angepasst werden. Im 20. Jahrhundert wurden Metalllegierungen entwickelt, die temperaturbeständig sind und daher das Bimetall ersetzen konnten, zum Beispiel Invar oder Glucydur. Während Invar aus 64 Prozent Eisen und 36 Prozent Nickel besteht, ist Glucydur eine Legierung aus Kupfer, Beryllium und Eisen. Beide Materialien haben einen sehr geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten und kommen somit als Material für monometallische Unruhen in Frage.

Heutzutage werden sie verbreitet mit einer Spirale aus Nivarox gepaart. Nivarox (kurz für "nicht variabel oxydfest") ist eine um 1933 von Reinhard Straumann entwickelte Metalllegierung aus Nickel, Chrom, Mangan, Titan, Beryllium, Silizium und Eisen und besitzt Eigenschaften, welche bei der Herstellung von Unruhspiralen von Vorteil sind. Nivarox macht das Gangverhalten mechanischer Uhren nahezu temperaturneutral. Während bei einfachen Unruhspiralen eine Temperaturveränderung von einem Grad Celsius schon eine Gangabweichung von zehn Sekunden pro Tag bewirken kann, besitzt Nivarox einen kaum zu Buche schlagenden Temperaturkoeffizienten von einer halben Sekunde pro Grad in 24 Stunden. Unruhspiralen aus Nivarox werden heute von zahlreichen Herstellern mechanischer Uhren in verschiedenen Qualitätsstufen verwendet. Doch es gibt auch andere.

Titan-Unruh mit Spirale aus Silizium von Omega

So hat beispielswerise Rolex die Parachrom-Spirale, eine Verbindung aus Niobium, Zirkonium und Sauerstoff, entwickelt. Das immer mehr zum Einsatz kommende Silizium reagiert übrigens relativ stark auf Temperaturunterschiede. Deshalb sorgt eine Schicht aus Siliziumoxid dafür, dass Temperaturschwankungen den Gang der Uhr nur noch sehr wenig verändern. Das mit der Siliziumoxidschicht versehene Material nennt Patek Philippe Silinvar, auf dem Unruhreif der Omega Co-Axial-Kaliber ist Si14 zu lesen. MaRi