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机心完美运作的追求与救赎
 
来源:城邦国际名表 | 时间:2015-6-11 

                         

                          完美的运作是许多制表师不断追求的目标

对现状的不满并持续寻求更好的解决之道,这可能是深藏在人类DNA中的强烈基因倾向。“如何让自己更好”、“如何让自己使用的东西更完美、精细”如此念头造就了许多进步。于是日晷变成钟、钟变怀表、怀表变腕表,可制表师们还不满足,一个持续两百年的公案,至今仍努力在寻求解决之道。
不可否认的是,制表师们对于机心有着近乎偏执的执着,“怎么样能让机心运作更稳固”、“怎么样机心可以寿命更久”……许多问题在他们造表过程中不断被思索,并企图寻求解答。宝玑先生曾说:“给我完美的润滑油,我便能造出完美的表。”不过他终其一生都没寻得合理解答。宝玑先生的期望来自于他认为造成腕表产生误差的问题,除了零件与制作上的先天误差,以及佩戴使用的后天因素外,还有一个难以克服的变量,是出现在零件运作所产生的磨损。

                           

         宝玑先生所提出关于让运作更为顺畅的公案,至今仍是许多制表师与品牌挑战的目标。

宝玑先生所提出的这个公案至今困扰着许多制表师与品牌,地心引力的问题,可以透过陀飞轮、卡罗素解决,而且进入腕表时代后,腕表随时变换位置,地心引力的影响也减少了。于是问题还是回归到机心内部结构。动力是问题、结构是问题、润滑油也是问题,若是仔细分析的话,会发现目前使用的机心结构,虽然已经沿用许久,问题不多,但似乎还是有很多可以讨论的部分。
不过,出于一个不明的原因,许多品牌们在克服机心问题时,很巧合的都针对了“润滑油”的问题加以研究,进而跳脱出“改良润滑油”的概念,而尝试免用润滑油的策略面对。润滑油的功用主要是减少机件彼此的摩擦,帮助运作顺畅。在这个逻辑下,改革主要走向两个极端,传统派的作法是透过结构进行改革,以现有的材料与技术理论,寻找理论上能稳定运作,同时降低机件摩擦机率的方式,这中间多少透着些古典意味。另一派则是从现代新科技寻找解套方式,将以往科技无法使用的材质,转为己用。而在这一波寻找新材质的风潮中,半导体产业的硅晶圆逐渐走红,是不少表厂所积极开发的目标。

                           

                                  硅材质成为近年来的显学。

在机心改革发展的过程中,制表师们发挥了想象力,企图以材质或结构解答,而在这其中,“硅材质的运用”无疑是最受瞩目的一种,许多品牌几乎在同时提出硅材质的运用,除了劳力士、百达翡丽、Swatch Group跨公司的合作开发外,还有雅典之类独立系统的各自研发,除此外,还有不少品牌,甚至瑞士郊区也有许多小型实验室着手研究硅材质的运用,硅材质俨然成为新时代腕表的某种救主。
我们先不在此讨论何以许多品牌在这个时间点突然积极地开发创新结构,甚至追求自制机心的商业考虑,也不去深究在硅之前他们还尝试了多少其他材料,或这时才能妥善使用硅的技术障碍,暂且就将注意力放在硅材质本身的优点上。
硅(Si)是种典型的半导体材质,化学性质非常稳定,有着与钻石相同的立体结构,具有质轻、膨胀系数低、抗磁、抗腐蚀、耐磨、摩擦系数低……等特性。硬度高、摩擦系数低,制作成齿轮时,咬合面可以不必使用润滑油,却能达到有润滑油的效果。
在诸多特性中,耐磨、摩擦系数低这两种特质,无疑是从另一个面向解决宝玑先生所提出关于完美润滑油的问题。而抗磁,相对能够使得摆轮运作时不受越来越严重的环境磁力影响;膨胀系数低,则让摆轮不受温度变化影响的特性,都进一步为走时的稳定提供更多好处。于是硅的出现,就现况看来,不只解决宝玑先生提出的问题,甚至有更好的表现,能受各表厂青睐也是非常合理的。

                           

硅零件是从晶圆上透过深活性蚀刻技术切割而成,因此可以做到非常细腻的程度。

硅原则上并非钟表产业所使用的材料,是属于半导体零件,因此开发最初使与许多其他研究单位合作,例如:百达翡丽、劳力士、Swatch group共同与瑞士腕表研究协会ASRH、络桑瑞士联邦理工学院(EPFL)以及侏罗山地区的许多研究室共同研发硅游丝,百达翡丽另外与瑞士纽夏特大学的微技术研究所与Comlab实验室也另外与百达翡丽合作开发擒纵轮。Ulysse Nardin则有Sigatec为后盾,以支持他们所有的想法。目前在瑞士也有许多独立实验室着手以这样的材料开始制作机心零件,目前主要是以深活性离子蚀刻的方式来制作,但这样的方式原则上只能精密地制作平面零件,但宝玑推出了立体的宝玑式游丝,证明了其实在硅的开发中还有很多的可能,对于腕表发展来说还有很多可看性。
然而,硅是否就是机心改革的救世主呢?这到也有待商榷。有一派认为,硅材质的开发,是属于半导体领域的产物,而非钟表产业该作,以及能作的。除了材质本身是否能久用(持续数十年甚或数百年的持续发展)外,另一个问题是硅零件制作是全程透过机械计算切割完成的,在大量制作下,反而流失了高级钟表工艺的温文韵味,关于这点请容后讨论。

敲响风潮的百达翡丽

                           

                              百达翡丽Ref 5250年历腕表

最初,百达翡丽、劳力士、Swatch Group与瑞士腕表研究协会ASRH、络桑瑞士联邦理工学院(EPFL)以及侏罗山地区的研究室共同发展硅的游丝。然而在2005年,百达翡丽所率先推出使用硅材质的Ref.5250,所搭载的是硅擒纵。这是由百达翡丽自行设计,并与瑞士纽夏特大学微技术研究所共同制作的。透过深活性离子蚀刻技术的运用,可以精确加工至一微米,除了材质本身的优势外,擒纵轮在制作上也获得更佳的同心度、精确的直径、以及绝对均匀的齿轮间距。

坚守形象的宝玑

                           

                            宝玑Tradition 7047

SWATCH GROUP集团最初与百达翡丽、劳力士携手合作开发硅材质,在百达翡丽率先发表硅擒纵轮后,集团并未马上追随,旗下的宝玑又继续闭门研发,发展出全套擒纵机构(包括游丝、擒纵轮、擒纵叉)的Classique 5197。
不同于传统游丝是运用金属的延展性,透过热处理螺旋弯曲制成。缺乏延展性的硅游丝是在晶圆上标示形状后再加工刻蚀,原则上仅能做出平面的游丝。然而宝玑推出的Tradition 7047却突破技术限制,舍弃平面的Deep Reactive Ion Etching蚀刻技术,而采用压印铸模的独特方式,成功造出游丝末端向上弯曲的宝玑式游丝,不只维护了品牌的纯粹精神,同时强调其在硅材质研究上的进化。

带领硅平价化的康斯登

                           

                         康斯登FC-985 GMT日期月相陀飞轮自制机心腕表

在硅风潮兴起之际,2007年康斯登顺势推出了一枚平价的FC-935硅擒纵机心,来年品牌再推出自制的硅擒纵陀飞轮机心,接连的攻势造就了话题性,扣除自制陀飞轮本身的话题,这也是中价位品牌首度采用硅材质自制机心,技术面其实已经不重要了,重要的是这也透露出硅材质开发的成熟,能够有效压低零件制作价格。

对于硅的反思

                           

硅材质是救赎?还只是过度的流行材质?这都见仁见智。
在科技日新月异的现在,越来越多材质以及技术被开发出来,“硅”自然不会是宝玑先生对机心所提出的问题的唯一解答。影响腕表运坐的因素太多,“硅”不会是救世主,并非所有人都欢迎硅等新材质的加入,说的严重点,也许有人还将之视之为敌基督也不一定。
对不少人来说,硅材质自然有其先天赋予的优势,然而这一切还是该当回归到机些层面本身的运作,使用已经非常稳定而且不会有变量的材质,并研究出更精确的结构。
例如APRP的行政总裁Fabrice Deschanel及MB&F的总裁Maximilian Busser都不约而同的表达对硅材质的不信任。其中MB&F说的直接,认为随着科技进步会出现很多新东西,但这也会随着科技更进步而消失。因此他只用已经行之有年,非常稳定,五年、十年甚至更久后都不会消失的材质。因为他不想要过了许多年后没有材料来制作原来的零件。他甚至用“硅是个笑话,只是为了营销而搞出来的”如此说法来表达他对硅的强烈不信任,至于APRP端,其实说法差不多。
从机械表复苏到现在,当技术越来越多元,除了过去技术被挖掘重现,新的技术也因为科技的协助而能实现,如今或许可说是腕表科技百家争鸣的时代,材质与结构都不断推陈出新。如果说改革是种信仰,而材质与结构各是一种教派,那么两边都各有其忠实信徒,但也有试图将之兼容并用的持中论者。
机心结构的进化与革命,是条非常漫长悠远的道路,其实已经走了两百年了,而且也不会在这一代停止。现今所见到的机心结构,甚或是“硅”材质也都绝对不会是唯一的答案。与其说制表师们不断试图寻找出能完美解决宝玑先生问题的方式,不如说他们是在追求更好的结构。

另辟蹊径的劳力士

                            

劳力士以非硅的铌、锆、氧合成蓝色的双层铌锆游丝(Parachron),为当前的硅材质风潮提出反思。
劳力士是最早组成策略联盟开发硅材质的三大品牌之一(另两家为百达翡丽、宝玑),然而在其他两个品牌都发表在硅材质方面的成就之际,ROLEX却完全不走这条路,而是运用顺磁性合金,造出以铌、锆、氧合成的蓝色双层铌锆游丝(Parachron)。合金材质中不含铁的成分,当处于磁场环境中,不会产生磁力来对抗磁场,进而被磁化。而是顺应磁场变化,不受影响,离开磁场环境后也不会磁化。简单的比方,就像打太极似的,顺应而不抵抗。除了防磁,这材质强度也够,防变形、抗温差,而连带来的自然是更好的精准度。

从机械结构面着手的爱彼

                          

AP所研发的全新擒纵机制,并未使用新材质,而单从结构面本身解决高速运作所产生的摩擦,并影响运作稳定的问题。
先前提过APRP对于硅材质的不信任态度,因此他们尝试从机制结构面来解决问题。AP擒纵机制于2006年装配在五号天王上,接着装配在千禧跳秒腕表上,并在2009年的Chrono AP上达到振频4,3200转的超高转速。AP擒纵改变擒纵叉结构,将擒纵叉由摆轮下的滚轮直线排列接触擒纵轮,滚轮本身也加上两枚红宝石,形成分离式的单击擒纵结构,单一的传动敲击,可使摆轮震动两次,减少干扰。加上运作方式由一般的间接冲击改为直接冲击,避免了在运作时零件多处接触的问题,有效的增加效率。此外,由于动力直接由擒纵传道摆轮,不需经过杠杆型擒纵叉,也大幅降低能量消耗,较为充足的能量,运作较为稳定。由于擒纵叉与擒纵轮相对位置改变,使冲击石与擒纵轮接触面降低,减少接触摩擦,理论上如此擒纵结构也不需要使用润滑油。非常巧妙地造出擒纵不需润滑油但能保持准确稳定的机制。

发动革命的芝柏

                           

芝柏以前所未见的游丝型态,以双稳态理论为基础,在理论上达成机心运作的稳定与恒动,颇受瞩目
在我们提出一连串关于硅的运用后,芝柏所开发出的Constant擒纵机制,虽然也采用了硅材质,但这机制最大的话题性则在于前所未见的机心擒纵结构。直线游丝被安置在一个长20毫米的椭圆框架中,两边等长的游丝与控制机制直接连接到擒纵。当游丝受到震荡时会呈S曲线扭曲,且能量均衡输出,进而推动摆轮运作。这是运用双稳态“bi-Stable”的理论特性,所达成的恒定动力。理论上是两个互相连结的端点彼此互为反态,一端受到触发而产生变化,另一端会连动而变换姿态,这样的互相变换会持续直到其中一端停止。由于输出动力将直接传递至擒纵,加上硅游丝也不受磁力与温度影响,能在理论上,即便最初提供的动力有高低差异,但在运作上还是能达到稳定震幅与恒定速率。

改变动力传动模式的豪雅

                           

藉由极细的皮带传动,Monaco V4得以减少齿轮配置,进一步避免额外轮系消耗动力,让腕表动力能被更有效运用。
豪雅花了近十年的时间终于量产的Monaco V4概念表,几乎彻底改革了机心运作模式,最大的话题是将齿轮传动改为皮带传动。豪雅研发出专利的聚醚嵌段酰胺(PEBA Polyether block amide),制作出0.25mm×0.07mm几乎等同人类头发的传动皮带头发。豪雅希望能藉由皮带传动,能减少齿轮的配置,以避免额外轮系消耗动力,进而使得动力能被更有效的运用,机心运作原则上会更有效率。而改革不只一项,在动力来源方面,豪雅以一个12克重的钨块砝码作为自动盘。两枚发条盒则在其两侧呈正负13度的V型排列,自动盘的配重块,灵感来自汽车汽缸,虽无资料说如此是否有益于上链,但这般设计在当年已非常惊天骇地了。
机心结构的进化与革命,是条非常漫长悠远的道路,其实已经走了两百年了,而且也不会在这一代停止。现今所见到的机心结构,甚或是“硅”材质也都绝对不会是唯一的答案。与其说制表师们不断试图寻找出能完美解决宝玑先生问题的方式,不如说他们是在追求更好的结构。

 

 

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