"Senfine": Der Traum von der Uhr, die nie stehenbleibt

Video7. Juli 2016, 16:38
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Zum 20. Firmen-Jubliäum präsentiert Parmigiani Fleurier die Konzeptuhr "Senfine", die die Grenzen der Gangdauer deutlich nach oben verschieben soll

Der Name deutet auf die ehrgeizigen Pläne von Parmigiani Fleurier hin: "Senfine", so heißt die Konzeptuhr der Manufaktur, ist dem Esperanto entlehnt und heißt "ewig". Eine Bezeichnung mit der sich die Konstrukteure ein hohes Ziel gesetzt haben. Sie wollen eine mechanische Uhr entwickeln, die über eine unerschöpfliche Gangreserve verfügt, eine Uhr, die nie stillsteht und nur wenige Male pro Jahr aufgezogen werden muss.

Präsentiert wurde das revolutionäre Uhrwerk, das eine herkömmliche Energiequelle besitzt, sich aber durch ein noch nie dagewesenes Regulierorgan auszeichnet, auf dem Genfer Uhrensalon anlässlich des 20. Jubiläums der Marke.

foto: parmigiani fleurier
Das Kaliber – links die Innovation, die die jahrhundertealte Uhrmachertradition auf den Kopf stellen könnte.

Die Suche nach einer außerordentlichen Gangreserve ist in der Uhrmacherei nicht neu, ging aber bis heute stets in dieselbe Richtung: die Erhöhung der Energieversorgung, das heißt die Vergrößerung des Federhauses oder dessen Anzahl. Dies kommt einem Fahrzeug gleich, bei dem man den Treibstofftank verdoppelt, um doppelt so lang fahren zu können. Projekte, die sich mit dem Energieverbrauch des Uhrwerks befassen, führten bisher zu keinen verwendbaren Ergebnissen, weil der Verbrauch des herkömmlichen Gangreglers in mechanischen Uhren nicht reduziert werden kann.

Ein neues Regulierorgan

Hauptverantwortlich für den Energieverlust in einem Uhrwerk ist die Reibung. Aufgrund der Reibung verliert zuerst der Oszillator bei jeder Halbschwingung an Energie, dann die Hemmung bei jedem Kontakt mit der Unruh und schließlich der Anker bei jedem Impuls, den er durch die Zähne des Hemmungsrades erhält.

Ein zweiter wichtiger Faktor für den Energieverbrauch stellen die Stöße dar, die der normalen Funktionsweise der Hemmung zuzuschreiben sind. Das Zusammenspiel des Dreiecks Anker, Hemmungsrad und Unruh belasten die Gangreserve stark.

Die Reduzierung der Reibung und der Stöße ist bei einem klassischen mechanischen Gangregler unmöglich – außer man überdenkt dessen Konstruktion von Grund auf neu und stellt dabei unerschütterliche Prinzipien der Uhrmacherei in Frage, um ein komplett neues Regulierorgan zu schaffen.

Reibungloses System

Genau das hat man bei Parmigiani versucht. Die Erfindung, die dem Senfine-Gangregler zugrunde liegt, besteht in der Beseitigung aller energieverbrauchenden Faktoren eines herkömmlichen Regulierorgans zugunsten eines völlig reibungslosen elastischen Systems. Nicht betroffen von der Innovation ist der Antrieb des Uhrwerks, das heißt, das Federhaus, das mit dem Treibstofftank in einem Fahrzeug entspricht. Vielmehr betrifft sie die heiklen Faktoren des Energieverbrauchs in einer Uhr, die bisher als unveränderbar galten.

thewatches.tv
In diesem Video werden die Neuheiten von Parmigiani Fleurier vorgestellt. Ab 1:44 Minuten ist von Senfine die Rede. Gezeigt wird, wie das Werk so ganz anders als ein herkömmliches Uhrwerk arbeitet.

Die Idee und die Erfindung, die dem Senfine-Uhrwerk zugrunde liegen, sind Pierre Genequand, einem Genfer Ingenieur und ehemaligen Mitarbeiter des Schweizer Forschungszentrums für Elektronik und Mikrotechnologie (CSEM), zu verdanken. Der Wissenschafter hatte sich auf reibungslose elastische Gelenke in der Raumfahrttechnik spezialisiert.

Ein Tabubruch

Nachdem Genequand viele Jahre seiner Karriere diesem Bereich gewidmet hatte, war er davon überzeugt, dass diese Technologie ein großes Potenzial für die Uhrmacherei darstelle. Als er 2004 pensioniert wurde, traf er die Entscheidung, diese Idee weiterzuentwickeln. In einer Ecke seiner Küche nahm sie als Holzmodell im Maßstab 20:1 mit improvisierten Fadenspulen und Gegengewichten erste Formen an.

foto: parmigiani fleurier
In dieser Form wurde der Zeitmesser präsentiert.

Eine der Stärken von Genequand besteht darin, kein Uhrmacher zu sein. So konnte er sich vollkommen unvoreingenommen an die Änderung des klassischen Gangreglers machen – in Uhrmacherkreisen kommt das einem Tabubruch gleich.

Es wird technisch

Die Grundprinzipien der Erfindung von Genequand, die auf den Gangregler einer Uhr übertragen wurden, um eine Gangreserve von mehreren Wochen zu ermöglichen, – und jetzt wird es technisch – sind:

  • Verwendung von elastischen Führungen und Konstruktionen mit praktisch vernachlässigbarer Reibung, wie sie in der Raumfahrttechnik zum Einsatz kommen, und dies bei sämtlichen Elementen des Gangreglers
  • Ausschließliche Verwendung von Silizium, aus dem jedes Element mit Toleranzen im Mikrobereich gefertigt wird und das hervorragende mechanische Eigenschaften in Bezug auf die Elastizität, Ermüdung, Dichte und den Reibungskoeffizient aufweist
  • Monolithischer Oszillator, der die Funktionen der Unruh und der Spiralfeder vereint, aber auch des Ankers, mit dem er verbunden ist
  • Hemmungsrad mit ständiger Berührung, vom Typ Grasshopper-Hemmung

Der Senfine-Gangregler schwingt mit einer Amplitude von 16 Grad. Das schränkt den Energieverlust durch Reibung stark ein, ganz im Gegensatz zu den 300 Grad, mit der die Unruh eines herkömmlichen Gangreglers dreht, wie die Entwickler betonen: Der Anker des Senfine-Oszillators ist mit der Unruh verbunden. Die Unruh weist eine Kreisform auf, in deren Mitte sich zwei Blattfedern kreuzen, ohne sich dabei zu berühren. Wenn der Gangregler schwingt, übernehmen diese Blattfedern die Funktion einer Rückholfeder und ersetzen dadurch die Spiralfeder einer herkömmlichen Unruh.

Dank der monolithischen Bauweise aus Silizium – Unruh, Spiralfeder und Anker sind aus einem einzigen Stück gefertigt – erübrigen sich die Drehzapfen und -achsen eines herkömmlichen Gangreglers. Der Senfine-Gangregler ist "schwebend" gelagert. Es schwingt durch den Impuls des Ankers um eine virtuelle Achse, ohne Reibungspunkte und mit einem fast vernachlässigbaren Reibungskoeffizient.

Die Grasshopper-Hemmung

Im herkömmlichen Uhrenbau überträgt die Hemmung die benötigte Energie vom Federhaus zum Oszillator. Als Herzstück des Uhrwerks ist sie zuständig für die Aufrechterhaltung und die Schwingungszahl des Regulierorgans. Für das Senfine-Uhrwerk wurde eine Hemmung entwickelt, die dessen besonderen Konstruktion Rechnung trägt: eine Grasshopper-Hemmung mit ständiger Berührung.

foto: parmigiani fleurier
Die Hemmung

Bei diesem Prinzip interagieren die beiden elastischen Ankerpaletten mit der Hemmung, indem sie ihre Energie für die Verformung bei jedem Impuls durch die Hemmungszähne speichern und wieder abgeben. Die Beeinträchtigung durch Reibung ist dadurch geringer und der Energieverbrauch dieser Hemmung steht im Einklang mit jener des Senfine-Oszillators.

Kein Tick-Tack

Parmigiani erkannte das Potenzial dieser Entwicklung und widmet sich seit 2008 der Forschung daran. 2014 präsentierte das Kompetenzzentrum für Uhrmacherei von Parmigiani Fleurier den 1:1-Prototypen des Gangreglers. Wird er in ein herkömmliches Kaliber integriert, erhöht er dessen Gangreserve auf 45 Tage, womit sein Potenzial aber noch lange nicht ausgeschöpft ist. Nach der fertigen Entwicklung wird die Gangreserve noch weitaus höher sein. 2015 legten die Uhrmacher die Frequenz des Uhrwerks auf 16 Hertz fest, was 115.200 Halbschwingungen pro Stunde entspricht. Diese spektakuläre Schwingfrequenz reduziert die Stoßwirkung auf den Gangregler und stellt dessen Gangstabilität sicher.

2016 sollen auch die Fertigungsverfahren und das spezifische Werkzeug für den Senfine-Gangregler entwickelt werden. Von der Serienreife ist man allerdings noch weit entfernt. Feststeht: Die Gangreserve wird sich durch diese Erfindung massiv erhöhen. Um wie viel? Das kann man noch nicht sicher sagen. Was man jetzt schon sagen kann: Das typische Tick-Tack einer herkömmlichen Armbanduhr ist bei der Senfine nicht mehr zu hören. (max, 7.7.2016)

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