De Zenith Defy Lab met kaliber ZO 342
Het nauwkeurigste mechanische uurwerk ter wereld. Samen met het Zwitserse horlogemerk Zenith heeft onderzoeker Nima Tolou van de TU Delft de ‘motor’ van het polshorloge opnieuw uitgevonden. De constructie met de balansveer, ooit bedacht door Christiaan Huygens en al eeuwen toegepast, is vervangen door een oscillator uit een stuk, gemaakt van silicium.
Zenith heeft de mechanische uurwerkbeweging opnieuw uitgevonden door een nieuwe oscillator uit één stuk te bedenken, die de traditionele bevestiging/balans/wielassemblage vervangt. Het schommelt vijf keer vaker dan het standaard mechanische uurwerk, Zenith zegt dat het hiermee het nauwkeurigste mechanische uurwerk heeft ontwikkeld dat ooit is gemaakt.
Het nieuwe Defy Lab bevat kaliber ZO 342, met een één-component oscillator die flexibel is en daarom als een gehele eenheid trilt met een opmerkelijke frequentie: 15 Hz, of 108.000 vph (trillingen per uur). De standaard is 28.800 slagen per uur, oftewel 3 Hz. Het is gemaakt van monokristallijn silicium en vervangt het standaard 30-componenten regulerend mechanisme, waardoor montage, afstelling, testen en smering overbodig zijn. De super hoge frequentie betekent een ongekende nauwkeurigheid zonder amplitude of vermogensreserve op te offeren.
Tekening van een van de eerste balansveren die door Christiaan Huygens (zoals gepubliceerd in 1665) aan een balanceerwiel is bevestigd.
Om je een idee te geven van wat dat allemaal betekent, laten wij je teruggaan naar de 17e eeuw, toen een Nederlandse wetenschapper genaamd Christiaan Huygens, de klokslinger verbeterde door het uitvinden van de balansveer – ook wel een spiraalveer genoemd – in combinatie met een balanswiel, dat het hele mechanisme reguleert. Het horloge met balansveer was niet het eerste precisie mechanische uurwerk; die eer gaat naar de slingerklok, die aan Huygens wordt toegeschreven als de uitvinder hiervan (de eerste slingerklok van zijn ontwerp werd voltooid in 1657). Het was echter de combinatie van balans en veer die precisiehorloges mogelijk maakte. Een harmonische oscillator is een oscillator waarbij, wanneer de oscillator vanuit zijn neutrale stand wordt geduwd (recht naar beneden hangend, in het geval van een slinger) hij in zijn neutrale stand wordt teruggezet door een zekere herstellende kracht die – en dit is het kritische deel – altijd evenredig is aan de storende kracht. Simpel gezegd, hoe harder je een harmonische oscillator duwt, hoe harder deze terugslaat; iedereen die ooit iemand op een schommel duwde, kent dit fenomeen. Het is de proportionaliteit van de herstellende kracht aan de storende kracht die een harmonische oscillator zijn “natuurlijke frequentie” geeft. De uitvinding van Huygens betekende dat de klokken tot op vijf minuten per dag nauwkeurig waren, waardoor de minutenwijzer een bestaansgrond kreeg. Zijn uitvinding wordt tot op de dag van vandaag nog steeds verbeterd – moderne bewegingen bereiken dagelijkse variaties van minder dan 10 seconden – maar het basisconcept van het mechanische escapement bleef hetzelfde, met een gekoppelde spiraalveer en balans.
In de afgelopen jaren is de hoge frequentie de uiterste grens geworden in de escapementtechnologie – hoe hoger de vph, hoe groter de tijdregistratieprestaties en nauwkeurigheid van de beweging. Zenith was een pionier van deze technologie en introduceerde in 1969 een nieuw kaliber, de El Primero, met een frequentie van 36.000 slagen per uur, of 5 Hz. Deze ontwikkeling wordt vandaag de dag nog steeds gebruikt. In de categorie van kleine productiekalibers, introduceerde Chopard onlangs de L.U.C 8HF (High Frequency), met het L.U.C 01.06-L kaliber, met een frequentie van 57.600 vph, of 8 Hz, en Breguet heeft een Klassieke Chronometrie 7727 met een escapement dat oscilleert op een frequentie van 10 Hz, of 72.000 vph op de markt gebracht.
Het probleem bij bewegingen met een hoge draaibewegingen is echter de slijtage die ze veroorzaken, waardoor onderdelen kunnen worden aangetast en vaker moeten worden gesmeerd. Ze nemen ook veel energie op van de hoofdveer, waardoor de vermogensreserve afneemt, wat dan weer de amplitude beïnvloedt. Zenith lost deze problemen op door zijn nieuwe oscillator uit monokristallijn silicium te maken, een onverwoestbaar materiaal dat zelfs bij gebruik in microdunne componenten bij elkaar blijft. Hoewel de oscillator een grote diameter heeft (ongeveer 30 mm), is hij slechts 0,5 mm dik. Ondanks zijn hoge frequentie beschikt hij over een vermogensreserve van 60 uur en een amplitude van +/- 6 graden. Het dagelijks gemiddelde is nauwkeurig tot binnen slechts 0,3 seconden – de criteria voor COSC chronometercertificering van -4 seconden tot +6 seconden is een industriestandaard. De gewogen massa die je normaal op het balanswiel zou vinden, bevindt zich aan de buitenomtrek van de nieuwe omtrek van de oscillator. Het heeft zelfs een ingebouwd schokabsorptiesysteem. Dit horloge is een belangrijke mijlpaal gezien het feit dat nauwkeurigheid en prestaties in de afgelopen tweehonderd jaar de ultieme zorg van horlogemakers zijn. Het houdt de tijd beter bij, gaat langer mee en heeft minder reparaties nodig. Als je geïnteresseerd bent in hightech materialen, is het ook een opmerkelijke prestatie en niet alleen vanwege de siliconenoscillator. De behuizing is gemaakt van iets wat aeronith wordt genoemd, een ultralicht aluminium composietmateriaal dat lijkt op een extreem massief metaalschuim. Het is 2,7 keer lichter dan titanium, 1,7 keer lichter dan aluminium en 10% lichter dan koolstofvezel. Het is corrosiebestendig en anti-allergeen.
Het Defy Lab met Caliber ZO 342 is meer dan alleen een concepthorloge. Het is gemaakt in een eerste introductieserie van 10 stuks, die allemaal verkocht zijn en naar verwachting begin 2018 in serieproductie beschikbaar zullen zijn. Zenith werkt aan het verkleinen van de diameter van de oscillator. De prijs gaat ongeveer € 26.000 bedragen.
