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创新材料成就雅典Freak

(2009-12-21 15:59:39)
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【世说心语】

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本刊特约撰稿人

曹维峰

文化

分类: 时尚

创新材料成就雅典Freak

 

    Freak,词典里的释意是奇异的,反常的。这个名为Freak的雅典著名陀飞轮系列,正是雅典“双向擒纵机构”及多项创新材料的承载者。这个译名为“奇想”的陀飞轮腕表系列也正如词汇的本意一样奇异、反常,这个奇思乱想、天马行空的荒诞想象居然成为现实,这就是雅典大名鼎鼎的Freak。

 

创新材料成就雅典Freak

 

    根据前文所述,原创版“双向擒纵机构”并不是完美的,它只是在擒纵机构的设计理念方面更优于“同轴擒纵机构”,而它的结构设计还是个雏形。它在结构试验阶段所遇到的最大问题就是整个擒纵系统不能保持长时间运转,在较短时间内就会停止工作。究其原因,那就是此结构的两个擒纵轮在巨大的驱动力作用下相互啮合高速转动,不论采用哪种金属材料都不可避免的存在高速转动从而导致磨损这个最棘手的问题,而这正是“双向擒纵机构”的最大软肋。下面我们就开始讲述雅典表是如何通过开创钟表材料之先河将非金属材料引入“双向擒纵机构”,更进一步隆重推出它的“Freak”系列陀飞轮腕表的历程,其线索就是非金属晶体硅-钻石-钻石硅。

 

创新材料成就雅典Freak

 

雅典表与硅材料
    当雅典为了根除影响“双向擒纵机构”不能正常运转的问题寻找其他可行方案的时候,NeuchateI大学所属的微技术学院和其附属的瑞士电子和微技术公司(CSEM)当时刚实验成功一种采用半导体原料“硅”制造的微型钟表零件,而且通过一种叫光感成型技术可以精确制造微小零件。雅典和CSEM正好一拍即合,共同改良了该技术并签约生产硅擒纵轮。由于CSEM完全依赖Rolex、Patek Philippe和Swatch集团的支持,雅典必须签定独家合同并投资买断所有成果和产品。虽然硅非常脆,甚至连钟表技师的镊子碰一下都有碎裂的可能,但是它的最大特性——耐磨正是雅典所寻求的,这样硅作为理想材料制作的擒纵轮让“双向擒纵机构”成功运转,通过高科技技术的迅猛发展使得即将面临搁浅的“双向擒纵机构”获得了新生,从而进一步成就了“Freak”原型款陀飞轮腕表于2001年的问世。这只被雅典命名为“Freak”的陀飞轮腕表承载的是原创版“双向擒纵机构”,其中它的两个擒纵轮都是采用硅晶体为材质制造出来的,成为世界上首只将非金属材料引入钟表业具有划时代意义的表款。
    此惊世骇俗的“Freak”原型款除了特殊的“双向擒纵机构”这项擒纵装置以外,还拥有颠覆性的基本结构:它装置有七日能量储存的卡罗素陀飞轮(Carrousel Tourbillon);没有时、分针,没有表冠;匪夷所思的透过机心的运转显示时间(机心的两个夹板组合沿着中心轴旋转以显示时、分):机心的动力层在表盘下看不见,机心能看见的部分分成两层,上层部分是由装置“双向擒纵机构”的多块小夹板组合体作为分针使用,每小时旋转一周!下层大的箭头形状的夹板作为时针使用,显示小时。另一个引人入胜的设计是机心的中心轴是由表镜上方直接贯穿至机心,这是前所未有的突破,这样以来顺时针方向转动表背即可实现上链,每转一圈等于上链12小时。时间设定方式也非常容易,只需以顺或逆时针方向转动表圈即可。

 

创新材料成就雅典Freak

 

雅典表与钻石材料
    然而,和所有领域的创始产品一样,原型款“Freak”也有等待改进的地方,其中最关键的双擒纵轮虽然用理论上接近完美的硅制成,但实际运用中存在易碎、怕剧烈震动、疲劳脱屑等问题,同时造价过于昂贵。于是,在改进“Freak”的同时,新材料的研发也在深入进行中。
    雅典在沿用硅擒纵轮的同时,亚磷镍擒纵轮的成功试制是材料上的一大进步。这种每立方厘米仅重9克的尖端材料只能通过加工半导体元件的光模电镀蚀刻(LlGA)技术得到。雅典同时设计了新的螺丝摆轮,使精密调节更有效。改进后的摆轮与擒纵齿轮的振动角度从一般的50~52度降低至27度,振动的角度愈小,精准度愈高。
    对于“Freak”这个项目深入研究的同时,雅典表的研发团队也在秘密开发一种颠覆传统的新游丝材质:钻石。这项被Rolf Schnyder和Pierre Gygax视为“雅典表最高机密”的计划是在与德国制作超薄钻石芯片的专家共同合作之下,用最坚硬的材质制作出钟表构造中最重要的擒纵装置。对于“Freak”中搭载的“双向擒纵机构”的两个外型最奇特的擒纵齿轮,按两者的工作效能而言,钻石是最佳材质选择。因为它硬度高、摩擦消耗小、没有磨损,可以提升整个擒纵装置的运作效能和寿命。
    然而,在研制过程中,雅典惊讶地发现,这个最新科技合成的钻石,居然能够提供游丝最佳弹性。虽然印象中钻石是易碎的,但是这种特殊钻石却超越极限,拥有绝佳的弹性。以特殊钻石为材质的游丝是令人梦寐以求的,它不会受酷热或寒冷的影响,并且抗腐蚀。利用这种特殊钻石游丝的绝佳弹性,发条可以做成非常薄。当它摆动时,比传统游丝更能降低动力传输到摆轮的误差率。由于钻石本身的稳定度,每日的温度变化不会增大误差率。     
    而制造这种零件选用的是超薄钻石片,并经过高科技电浆腐蚀切割(plasma erosion)的特殊方式才能完成。因为整个制作过程并非传统切割、机械操作的方式,所以可以做出任何想要的形状。最终生产的钻石游丝和擒纵轮是运用DRlE深层离子蚀刻技术(Deep Reactive lon Etching)与德国GFD公司合作研制。雅典通过此技术将擒纵轮的齿轮挖空以减轻整体重量,使得双擒纵机构可获得更理想的效能。随后雅典就将配置有钻石游丝和钻石擒纵轮的原创版“双向擒纵机构”使用在特别款“奇想钻石心Freak DIAMOND HEART”中并且推出问世。
    2005年,雅典又推出“Freak 28'800”表款,其最大特色在于“双向擒纵机构”被进化成为成熟版,此举的益处在于可提供机心更多动能和更高频率(从21600次每小时提高到28800次每小时)以及较高的准确性和较强的防震性。此外,这款腕表的其他改进的地方是上链装置采用了滚珠轴承以便增加腕表稳定度,减少摩擦力;用来设定时间的表圈加了锁定装置,在转动时会有一段段的推进感,避免了调整时间时所产生的人为误差。

 

未完 更多精彩请阅览《钟表》09年第四期

 

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