2022 年秋季,保护硅游丝工业生产的专利将进入公共领域。在许多参与者看来,几乎整个机械制表行业都将逐渐转向这项技术,在提高性能标准的同时提供经济优势。

20 世纪末,匹配者开始对硅产生兴趣,硅是一种在地壳中含量丰富的准金属,占其中的 28%。自古以来就为人所知,但直到 1823 年才首次被分离出来,1854 年法国化学家亨利·圣克莱尔·德维尔将其转化为单晶硅。它是制造晶体管、印刷电路和微芯片的基础材料,彻底改变了计算机行业并以硅谷的名字命名。

制表业对这种材料的浓厚兴趣源于其卓越的特性。它具有弹性但不会变形,这意味着它在受到冲击时会移动并立即恢复其初始形状。它极其坚硬(1,100 Vickers 与 700 Vickers 钢相比)、轻(密度为 2.33g/cm3 与钢的 8g/cm3 相比)、高度耐腐蚀和 - 在制表业中非常宝贵 - 对磁性不敏感。但它也有它的缺陷。它与其表亲玻璃一样脆,并且对温度变化敏感。

但是,在晶圆技术发展的同时,研究克服了这一双重障碍,晶圆是硅的薄片,可以从中切割出制表业所需的微小、高精度部件。

“机械制表的全新维度”

在制表业中首次使用硅是 Ludwig Oechslin 为雅典表设计的革命性的 Freak,于 2001 年推出,这是第一个包含硅组件的机芯。但是,作为示范而取得的这一开创性成就在一段时间内仍然是个例外。硅首次进入“传统”制表业要归功于百达翡丽,百达翡丽在 2005 年全球首发:用于瑞士杠杆式擒纵机构的单晶硅擒纵轮,席卷全球。

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该公告引起了轰动,当时措辞得意的新闻稿描述了“一项创新,其重要性尚无法衡量,但它开辟了机械制表的全新维度”。

无需润滑,比钢制擒纵轮形状更完美且精度更高,这款硅擒纵轮用于配备 100 件的特殊年历 Ref. 5250,百达翡丽高级研究部门的第一个系列。它被正式提供给“对技术独特性充满热情的有限收藏家和手表爱好者,因此他们可以率先利用标志着制表业转折点的创新”。

当时,许多观察人士对这一消息耸了耸肩。但接下来的事情确实表明,百达翡丽并没有夸大其词,而且硅注定会成为整个制表业的必备品。

百达翡丽并不是唯一一家致力于硅及其潜在用途的制表企业。最初,这家总部位于日内瓦的公司在其研究工作中与纳沙泰尔大学的微技术研究中心 IMT 合作。但为了更深入地探索这种材料的制表潜力,位于纳沙泰尔的瑞士电子和微技术中心 (CSEM)成立了一个由百达翡丽、劳力士和斯沃琪集团组成的财团。

该联盟开展的研究促成了硅游丝的工业化生产。向前迈出了战略性的一步。

起初最大的担忧是,尽管硅具有所有品质,但结果证明它太脆,对温度变化太敏感,无法用于游丝。但是,由于他们的联合研究,设计出的解决方案是氧化,这会产生一层精细的“树皮”状层,使其更加坚硬并保护其免受温度变化的影响。为向1920 年诺贝尔奖获得者Charles Edouard Guillaume 致敬,他发明了著名的因瓦合金,使温度对金属游丝的影响最小化,这项技术被命名为 Silinvar ®。

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起初最大的担忧是,尽管硅具有所有品质,但结果证明它太脆,对温度变化太敏感,无法用于游丝。溶液被氧化。

以这一重大技术进步为出发点,该财团的成员各自或多或少地迅速发展了他们对硅的使用。百达翡丽利用其发展势头,于 2006 年推出了同步 Spiromax ®游丝,2008 年推出了 Pulsomax ®擒纵机构(擒纵轮和杠杆),并于 2011 年推出了 GyromaxSi ®金摆轮和 Silinvar ®摆轮。

百达翡丽高级研究部门逐渐在限量版中发布的这些创新成果共同构成了一个完整的高科技调节机构,称为 Oscillomax ®,并于同年以超薄自动上链 240Q Si 机芯(Q 代表 Quantième Perpétuel,或万年历;Si 代表 Silinvar ® )。

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在这里,硅展示了其轻质、不同寻常的几何形状和出色的空气动力学的决定性优势,将动力储备加倍,并实现了每 24 小时 -3/+2 秒的卓越准确度。十年后的今天,95% 的百达翡丽手表都含有硅。奉献,可以说。

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在百达翡丽5650G高级研究Aquanaut系列旅行时间白金,于2016年在一个有限的系列生产的,结合了多种创新。它具有高科技硅调节机构和第二项创新:复位机制,其中通常的枢轴关节被“兼容”或灵活的组件所取代。这种机械装置仅由 12 个镂空钢部件组成,配备多个带交错叶片的弹簧(与传统机械装置的 37 个组件相比),将信息从两个 GMT 按钮传输至当地时间显示。

劳力士直到 2014 年才为 Oyster Perpetual Datejust Pearlmaster 34 推出采用女士 2236 型机芯的 Syloxi 游丝。它采用硅和氧化硅的复合材料制成,开创了一项专利几何结构,优化了等时性。毕竟,带有皇冠标志的品牌可以等待:关于防磁这一关键主题,这项创新与该品牌于 2000 年推出的 Parachrom Bleu 顺磁游丝类似。

至于斯沃琪集团,它在 2009 年继续引入硅,首先是在宝玑,然后是欧米茄,然后逐渐将其使用扩展到几乎所有品牌,包括天梭——其天梭Powermatic 80——雪铁纳和汉密尔顿。这种工业发展由ETA和Nivarox带头——顺便说一下,后者是为绝大多数瑞士制表商提供传统游丝的公司。在斯沃琪集团成功民主化硅由于其产业影响力,而在同一时间,使一个巨大的飞跃。

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最初,硅游丝是高端品牌的专利,因为制造它们的成本很高:一个大约 100 瑞士法郎。此外,由于联盟成员拥有专利,彼此独立,他们都对制造工艺、几何形状和不同的处理方法进行了补充研究,同时申请专利,以便能够以尽可能多的不同方式利用这一创新,并在一个工业水平。所有这些都使今天的硅游丝价格降至 20 瑞士法郎左右。

但是,关于硅氧化使其对温度变化不敏感的初始专利很快就会进入公共领域——欧洲将于 2022 年 11 月,日本于 2023 年。因此,具有久经考验的可靠性的硅技术将可供制表舞台上的所有参与者使用。

关于硅氧化以使其对温度变化不敏感的初始专利即将进入公共领域——欧洲将于 2022 年 11 月和日本于 2023 年进入公共领域。

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生产硅元件的洁净室

Sigatec,主要参与者

目前占据中心舞台的这项技术的一个主要参与者是 Sigatec。这是 Mimotec(由Acrotec集团收购)的分拆公司,成立于 2006 年,由 Mimotec 和雅典表共同拥有,是硅微机械组件的先驱制造商。这家位于瓦莱州的超高科技公司现在拥​​有大约 40 名员工,拥有昂贵的洁净室,不仅活跃于制表行业,而且还活跃于生物医学领域、微流体和连接器技术,生产出超过一百万零件年。

对于自公司 15 年前成立以来一直担任 CEO 的 Marc-André Glassey 而言,专利向公共领域开放是一个重要的发展机遇。“15 年来,我们有时间获得扎实、详细的专业知识,这使我们能够真正建立这项业务,”马克-安德烈·格拉西告诉欧罗巴之星.

“专利向公共领域开放,这将解放游丝市场,这当然是有希望的。更重要的是,我们正在通过购买 Mimotec 隔壁的工厂来扩大我们的场地,我们将在那里开设一个新的无尘室,这意味着非常可观的投资。但一如既往,会有早期用户和后期采用者。虽然一些品牌已经发布公告,但其他品牌则采取观望态度。但他们迟早都会来。”

“一如既往,会有早期用户和后期采用者。虽然一些品牌已经发布公告,但其他品牌则采取观望态度。但他们迟早都会来。”

硅,改变制表业

Marc-André Glassey 还指出了预示着瑞士制表业未来变革的需求发展。“制造商越来越需要现成的振荡器子组件,鉴于所需的数量,这迫使我们实现自动化组装。需求显然正朝着成品组装产品的方向发展。” 使用硅振荡器,整个机芯的实际组装要简单得多。一个操作就足够了,而不是几十个操作。一项可以改变制表业本身的变革。

硅的民主化正在进行中。其他专利将逐渐进入公共领域——2023 年百达翡丽外端曲线及其“凸台”的专利将减少速率差异,然后是 2037 年内曲线的专利。

这是否意味着这种现在非常有效的技术将在瑞士机械制表业中无处不在?Marc-André Glassey 提醒我们,第一大售后服务问题与磁力损坏有关。“所以抗磁是一个主要问题,正如劳力士、帝舵和欧米茄的创新所证明的那样。在这一点上,硅是理想的。但在未来,市场将仅分为硅游丝和非磁性金属游丝。”

品牌将根据他们选择的方式进行区分。我们已经可以想象一场围绕抗磁场这一关键主题的营销战——比如斯沃琪集团和爱彼(2018 年)联合发布的关于“革命性游丝”的公告,这款游丝由一种名为 Nivachron 的新型无磁性补偿合金制成TM。

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晶圆上的锚

但硅比游丝更重要。这项技术还为一系列手表调节和擒纵机构的新方法打开了大门。

在不详细讨论所有这些创新的情况下,我们只提一下通过使用硅实现的创新擒纵机构,例如Guy Sémon 及其团队炮制的著名Zenith Defy Lab,Vaucher Manufacture推出的 Genequand Regulator ,它结合了基于结构的结构在采用硅技术的挠性轴承上,GP芝柏表的恒定擒纵系统,基于带扣硅叶片的不稳定性,雅典表的无数探索和设计,或者最近,弗雷德里克康斯登的单片硅振荡器,击败了40赫兹。

有朝一日,这些硅潜力的特定应用会取代硅在传统杠杆运动的严格概念框架中的使用吗?虽然 Marc-André Glassey 表示“对这些系统的钦佩”,他与 Sigatec 积极参与其中,但他的观点是,它们仍将是“不会取代传统高科技擒纵机构的专业、小众产品”。

硅比游丝更重要。这项技术还为一系列手表调节和擒纵机构的新方法打开了大门。

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“可能性的领域是开放的”

是的,但是……创新是一个持续的过程,无论是硅还是其他材料,“可能性领域都是开放的”,百达翡丽(一个垂直的综合应用研究部门,拥有 150仅其中 50 个就涉及原型设计)。

“我们的研究特别关注灵活性。我们已经探索并制造了金属挠性轴承。今天,很多事情都成为可能。以弹簧为例,它在受力时反而会减弱!其他材料也正在探索中,例如磷,正在研究热处理、弹性水平等。在机械、新材料、粉末、金属玻璃方面还有很多工作要做。未来在于新的、更精细、更高效的材料。”

长期以来,硅还没有说最后的话。但现在它也不得不与其他正在出现或正在开发的材料竞争。至于擒纵机构,硅擒纵轮很有可能在不久的将来成为规则。

为了让自己与众不同,并以强有力的科学、技术和经济论据为后盾,这些品牌将把钱花在高性能的替代品上。在采用金属摆轮游丝的传统瑞士杠杆式擒纵系统几十年来绝对占据绝对优势之后,我们是否正朝着机械表调节模式的雾化方向发展?只有未来会告诉我们。

“在机械、新材料、粉末、金属玻璃方面还有很多工作要做。未来在于新的、更精细、更高效的材料。”

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起跑台上的 HORAGE

负责Horage(一个小团队,以比尔为基地的品牌风格本身)的负责人安迪费尔斯已经宣布:一旦生产对温度波动不敏感的硅游丝的专利进入公众视野2022 年秋季,Horage将准备推出配备自有硅游丝的Supersede型号。

Andi Felsl 深信硅是前进的“唯一途径”,制定了他的路线图。“我们首先仔细研究了所有专利和所有选项。我们一点一点地学习并掌握了这项技术[编者注:在德国研究所 Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung eV 的帮助下]。但是我们不能使用它。创新被阻止了 20 年。俗话说,市场高时创新低。但今天,我们准备好了。价格已经下降,但人为地高估了。”

Horage专有的硅调节器将安装在该品牌自行开发和生产的机芯上。对于 Andi Felsl 来说,这代表着“巨大的经济优势”。

“硅更贵,”他解释说,“但最终您可以节省大量成本,因为传统游丝的调整时间漫长且成本高昂。随后的测试,例如 COSC,也很昂贵。但要达到那个阶段,我们必须学会掌握整个工业过程,尤其是装配。工作流程完全不同。工业化是最困难的部分,但现在我们控制了每个阶段。Horage的目标是以实惠的价格提供高性能产品。硅将使我们能够以我们相信的可接受的价格实现我们的目标 [编者注:在 2,300 至 12,000 瑞士法郎之间]。”

“在工业水平生产时,硅可以提供更好的计时,”他补充道。“这就是瑞士制表业的未来所在,即高性能制表业。因为它的数量不会增加。他们的年产量将达到 600 万只机械表。但是产品本身会越来越好。这将使它更具吸引力。我们在石英危机中幸存下来。硅是我们下一阶段冒险的盟友。”

“硅更贵,但最终您可以节省大量成本,因为传统游丝的调整时间漫长且成本高昂。随后的测试,例如 COSC,也很昂贵。”

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