Jaeger-LeCoultre積家 - 制表業的聖杯

The watchmaking Holy Grail

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8月 2007

1825年,著名的制表大師 Roret Manuel就說過「在制表師使用的各種物質中,油占有著最為重要的位置。無論鐘錶零件製作時何等盡善盡美,其功能的重要性也次於各零件摩擦部位潤滑油脂的繼續存在。沒有潤滑油的保護,相互接觸的零件很快就會受損,並最終遭到破壞而使手錶停止工作。目前,顯然還沒有任何潤滑物質可以永遠保持其基本質量屬性;一切都會隨著時間而變質。因此一塊手錶正常運行的時間長度是受該潤滑油所能維持良好性能的時間限制的。」

180多年後,情況仍是這樣。過去被制表者強烈推薦的橄欖油,隨著時間的推移,已經逐漸讓位給更複雜的合成油脂。但是總體狀況在一定程度上仍沒有改變:手錶運行一段時間後,無論多麼高科技的潤滑油,都會變質。而且,在極度嚴酷的寒冷中,潤滑油會凝結而阻礙運動零件的正常工作; 而在極度高溫下,潤滑油會蒸發並溢出容器。制表師一直夢想達到某種境界,找到手錶業的「聖杯」,即沒有油而且根本不需要潤滑的手錶。但這種令人神往的「聖杯」至今仍只是一個夢想。

對「聖杯」的追尋
但是,這個夢從來沒有被遺忘過。近年來,這一方向取得了一系列的進展。其中最值得注意並且應該提及的,是Jaeger-LeCoultre積家自20002年起對硅元素和陶瓷滾珠軸承的應用。不過, 這些改進仍然有限,因為在手錶其它的運行零件中潤滑油脂依然不可缺少。

但是,最近在無油手錶方面出現了一個戲劇般的突破。Jaeger-LeCoultre積家在2007年SIHH日內瓦高級鐘錶展會上推出的Master Compressor Extreme LAB,就是制表業最終找到的「聖杯」。該品牌自豪地推出了第一款無需潤滑的機芯。這是一個歷史性的突破,一次真正的革命(這一次,這個詞沒有被濫用)。
去除所有的潤滑劑只是一項成績。為了獲得一個決定性的優勢,不僅要達到長時間的可靠性,還要實現更高的精度,這則是另一件事。積家公司的實驗室因此在幾個方面都同時下了功夫:為去除潤滑需要而對材料和外表處理的研究;對新形狀、特別是對調速機構的改造極大地改進了精度。研究者們也沒有 忽略表殼, 讓其功能性的設計也與技術性的進步相襯。這是一個國際性的項目,由專門為這一目標精心挑選的多個研究團隊共同完成。

調速機置
讓我們先來看看最終實現將所有潤滑劑擯棄而採取的各個步驟,特別是在調速機置這一核心方面的努力。傳統上,珠寶調速器通過在五個潤滑點注油來實現潤滑。在新的Calibre 998C機芯中,通過結合四種特殊材料:Easium™碳氮化物,黑色單晶體鑽石,硅和二硫化鉬來去除這幾個點的潤滑需要。

這種命名為Easium™的材料,以前主要應用於核工業,能夠進入制表業領域是因為其極高的硬度和獨特的摩擦學特性,其表面摩擦係數非常低。Easium™材料的應用是Master Compressor Extreme LAB表所採用的六大專利技術之一。該材料代替了傳統採用的、需要潤滑的紅寶石。Easium™還可與另一種同樣具有極低的摩擦係數的材料二硫化鉬結合應用。二硫化鉬用於擺軸金屬支點的塗層,在Easium™軸承里轉動,因此無需潤滑劑。轉動陀飛輪的旋轉框架的兩個軸承也是採用Easium™這種材料。

旁邊的擒縱機構也發生了改變,傳統上鑲嵌的紅寶石已被另一種材料單晶體黑鑽石代替。由100%碳原子構成的這種人工合成鑽石,是世界上硬度最高的材料,也具有很低的摩擦係數。因此,當鑽石接觸到擒縱輪的硅質齒時無需潤滑劑。由於輪子變得更輕(因為這個輪子總在不斷地停止起動,它將影響慣量因素,所以這一點很重要),而且外形被重新設計過,硅質的輪子與這種鑽石結合從而能工作得更好。

齒輪及上弦系統
談過調速機置後,讓我們來看看齒輪組。在此我們也能見到有二硫化鉬塗層的金屬支點。但是,轉動的齒輪保留了鑲嵌著寶石,因為其圓周速度與調速結構相比較慢,寶石和二硫化鉬的交互作用使整個系統在沒有加入潤滑油的條件下也能達到最佳的運行效果。

現在讓我們轉到上弦系統,從發條盒開始說起。傳統上,發條盒中需要加入潤滑脂,這有兩個原因:首先,潤滑脂有助於防止盤旋著發條相互摩擦造成的磨損;其次,讓bride在發條鼓中順利地滑動。

在Extreme LAB表中,能夠消除各潤滑點應該歸功於石墨粉的採用。添加在發條盒裡的這種材料粘附在發條的螺旋絲上,使其相互之間沒有摩擦,移動順滑。

同樣由碳原子構成的石墨,是一種非常穩定的材料,其分子結構是一種層狀結構的疊加。它的特性是,無論溫度和濕度條件如何,能夠長時間保持特性基本不變。由於整個機構已經披上了一種聚四氟乙烯與鎳的合成物塗層,上弦系統和時間設定機構內部的潤滑點也被去掉了。

振盪擺錘的最佳性能也通過採用(Jaeger-LeCoultre積家從2002年起就開始使用的)陶瓷滾珠軸承而得以實現。在採用新材料來製造振盪擺錘本身之後,摩擦力更進一步減少了。

幾何形狀的創新
除了新材料的應用,振盪擺錘的幾何形狀也進行了重新設計。全新的外形由兩大元素組成:由碳纖維製成的網眼式支承部分,選擇碳纖維是由於它同時具有足夠的硬度和較輕的重量;而擺錘本身是用鉑銥合金製成,這是目前存在的一種密度最大的無毒材料。通過這種組合,在保持相同速率的同時,這個部件的總密度降低了百分之十四,而重量減少了百分之二十八。這樣的結構還提供了較好的抗震性和長時間運行的可靠性。這種創新型的振盪擺錘是Extreme LAB表的第二項專利技術。

讓我們暫時回顧一下調速機置,對其幾何特徵做一個近距離的觀察,因為這個部分從擺輪開始也被完全地重新改造過了。讓我們感到吃驚的是,擺輪並不是傳統的環形,而是由一個振盪臂上兩端連接著的兩個砝碼組成。研發人員是如何產生了這樣的創意?Jaeger-LeCoultre積家的研發團隊通過對擺輪的整個表面積和其空氣動力學性能之間存在著的聯繫深入仔細地研究,進而重塑了它的外形。擺輪的表面積越大,空氣動力產生的摩擦力就越大,而保持遊絲彈簧振盪所需的能量也就越大,這樣的狀況對精度而言有負面效果。通過對遊絲外形的徹底改造,以及採用密度極大的鉑銥合金製造擺輪本身,能夠將空氣動力的摩擦力減到最小,研發者得以成功地創造出慣量恆定、但只需要極小能量的擺輪。

振盪臂的形狀,開槽以及砝碼突出的末端都使質量/慣量的比例得以降低。雖然高慣量保證了調速機構非常穩定,對震動不敏感。但是它意味著更大的質量,這將導致更高的機械摩擦和為保持振盪付出更大的能量損耗,以及在垂直和水平方向上振幅的差別更大。Calibre 998C 機芯的新型擺輪成功地了減少總體質量而又沒有改變原有的慣量。這一降低了的質量/慣量比率減少了在不同位置上振幅的差異,使制表師們得以實現對手錶更精準的調校(調校螺絲也被定位在兩個砝碼中)。這種新型的擺輪是Jaeger-LeCoultre積家Extreme LAB系列的第三個專利技術。

同軸的擺輪遊絲
Extreme LAB表的擺輪遊絲也有助於這款手錶精準度的優化。因為一種本質上與微創外科手術相當的技術,它的等時性被極大地改進。我們知道,擺輪遊絲儘可能地以同心的方式擺動,以傳統的方式來看,彈簧的外部末端曲線是變形了的。這就產生了所謂的菲利普斯末端曲線,但這一曲線僅僅集中在擺動方式輕微外偏的外螺旋上。為了在內螺旋上也產生相同的效應,使擺輪遊絲能夠以一種完全同心的方式擺 動,Jaeger-LeCoultre積家的制表師們發明了一種變形的方式,在一個接近銷連接底座的特定點上,以一種「彎曲」的方式修正了彈簧的剛性。這種「彎曲」減小了不同位置的差異,改進了遊絲的性能,同時在陀飛輪的內部能一直提供更好的平衡性。
陀飛輪的旋轉框架也被重新設計並修改過。採用鎂合金做材料後它變得很輕,僅有0.199克,比鈦金屬輕百分之二十。這也有助於減少由摩擦力帶來的能量損失,並將慣量降低了百分之三十八。

高慣量的擺輪(11.5mg/cm2)和擺動頻率為每小時28,800次的組合使得Extreme LAB表獲得了超常的性能:機芯的誤差為每天負一秒至正四秒(可以將其與COSC的標準(每天負兩秒到正八秒)做一個比較。

外觀上的改進
由於表殼容納並保護這枚卓越的機芯的運行,所以必須對表殼的整體加以仔細研究和認真考慮之後再進行重新設計,以保證其美學價值與技術含量相得益彰。因此構成這隻表殼的每一個零件都被仔細研究過,從機芯的安裝系統開始就要保證機芯與表殼,包括錶冠在內,沒有任何金屬性的接觸。解決方案就是構成Extreme LAB表的第四項專利技術:包圍在錶冠四周的柔軟的聚亞安酯密封圈。這一功能不僅提供防水密封,也是將機芯和上弦柄軸「懸浮」在表殼中,以保護二者免受外界衝擊和振動。
無論是表殼採用的材料,還是其結構都證明了這隻表殼本身非常的堅固耐用。一個具有足夠硬度的碳纖維內殼安裝在鈦金屬環內,在頂部由一個超輕型但高強度的碳氮化硅表圈加固。這種表殼結構就是Extreme LAB表的第五大專利。

第六大專利是表鏈的連接裝置。表鏈與手腕的完美伏貼是通過一個獨創的鋸齒狀系統實現。表鏈本身由幾種材料分多層結合:真皮,底層的超強cordura帆布,最上層的Alcantara (Alcantara 是一種擁有毛皮色澤和手感的材料)。

Extreme LAB表對每個微小細節都精益求精,這同樣表現在可以看到機芯關鍵部位的透明錶盤部分。錶盤的中心部件是由Ticalium®製成的固定支架,這種加入碳化鋇微粒的鋁合金,在不增加密度的同時,提高了機械結構的硬度和強度。最上面是一小塊圓弧形的透明藍寶石水晶錶盤。中央固定支架的黑色,數字和小時標識的白色,陀飛輪固定支架的灰色,以及(第二時區,陀飛輪上跳動的日期指針,錶冠,錶帶的縫線)各種點綴的紅色,這些不同的顏色組合在一起,創造出Master Compressor Extreme LAB表光彩奪目而又功能優秀的設計,開創了手錶製造的新時代。

創造未來
我們可以這樣說: Jaeger-LeCoultre積家這位具有174年悠久歷史的手錶製造商,以自己獨有的方式,創造了Extreme LAB表這顆豐碩的果實。這一成果反映出Jaeger-LeCoultre積家持續創新的精神、綜合運用多種工藝的能力及精湛的專業技能。更重要的是,Extreme LAB表還是多種新技術的共同產物,這包括2004年推出的球形陀飛輪,2005年發明的水晶鳴鐘彈簧,2006年的橢圓形isometer擒縱系統.這一款式還產生了一些新的職業:如手錶製作分析員,電腦仿真專家及材料工程師。

這些新的經驗與最傳統的工藝融合在一起,使理論繼續通過實踐得以證實:產品研發過程中的仿真技術實現了每一個步驟的逐步確認;力矩、能量、摩擦力、空氣動力學等所有參數的測量,材料磨損及老化的模擬,等等。
這些新的工藝,在一個特別的單位中組合在一起,為產品開發、實驗室工作和原型製作的現有結構提供了補充,幫助Jaeger-LeCoultre積家去應對提高精度和可靠性等一系列21世紀的制表業必須面臨的挑戰。該品牌的管理層將此種精神總結為Steve Jobs的一句名言:「預言未來的最好方式是自己創造未來」。這個品牌的確如此, Extreme LAB表就是一個證明。

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