downloaden - CAD Magazine

Analyses met MapleUlysse Nardin verlengtlooptijd horlogesDoor de redactieMECHANICAL & DESIGNClaude Bourgeois, een engineering consultant en vroegere onderzoeker bij het Centre Suissed'Electronique et de Microtechnique (CSEM), paste Maple voor Ulysse Nardin toe bij hetmodelleren en optimaliseren van een geoxideerde silicium verende balansresonator die delooptijd van horloges verdubbelt als ze niet gedragen worden.De dichte veerton is de belangrijkste aandrijfkrachtvan het horloge.Verder zorgden symbolische rekentechniekenin Maple voor een vereenvoudigingvan het model en voor kortererekentijden, maar vooral voor het faciliterenvan de analyse en de optimalisatievan de systemen.Ulysse Nardin, een Zwitserse horlogemaker,is pionier als het gaat om innovatievetoepassingen van nieuwe technologieënen materialen in polshorloges. Hetbedrijf introduceerde de eerste van silicium/diamantcomposiet gemaakte spiraalveerin een polshorloge en blijft geavanceerdenieuwe horloges producerenop basis van ‘cutting-edge’ designs.Maple, de symbolische en mathematischerekensoftware van Maplesoft, is eenbelangrijke tool in het researchprocesvan Ulysse Nardin.Slechts één keer handmatigopwinden per week is nodig doormiddel van het gekarteldekroonwiel onder het horloge.Veer en veertonHet ontwerp vanmechanische zakhorlogesen polshorloges is lange tijd gebaseerdgeweest op hetzelfde principe.Een bladveer, de zogenaamde spiraalveerof hoofdveer, wordt opgewonden ineen veerton. Het uitwendige deel van deveer drukt tegen de binnenkant van deveerton en is stijf verbonden met eenelastisch onderdeel. Het binnenste deelvan de veer is verbonden met een as.Door de ton te fixeren en de as te roterenis het makkelijk in te zien dat de veerwordt opgewonden rond de as waardoorpotentiële energie in het systeem kanworden opgebouwd. De dichte veerton isde belangrijkste aandrijfkracht van hethorloge.Om dat de afmetingen van de veer en deton beperkt worden door de kleine ruimtedie in horloges beschikbaar is, is de mechanischeenergie die in de trommelwordt opgeslagen ook beperkt. De vermogensreservevan het horloge, in feitedus de looptijd van het horloge als dezeniet wordt gedragen, dus zonder interactievan de gebruiker, hangt af van dezeopgeslagen energie.Andere materialenIn de meeste gevallen is devermogensreserve van eenhorloge ongeveer 48 uur.Als de dichtheid van deenergieopslag (opgeslagenenergie/volumeverhouding)gemaximaliseerd kanworden, zal de vermogensreservevan het horloge navenantworden vergroot.Dit is de reden waaromUlysse Nardin startte metde ontwikkeling van eenspiraalveer vervaardigdvan composietmateriaal dat qua elastischebegrenzingen en schokweerstandsuperieur is aan de beste staalsoorten. Deveren hebben een silicium kern die is gemaaktop monokristallijne silicium wafers.Het oppervlak van de silicium kernwordt vervolgens gecoat met een laagpolykristallijne diamant. Vergeleken metstaal, hebben silicium en diamant minderlast van vermoeiing. Bovendien zal eenhoofdveer, vervaardigd volgens dezetechniek, naar verwachting een veel groterestijfheid hebben, meer energie opslaanen beter bestand zijn tegen schokken.Bij de gegeven afmetingen is het numogelijk de vermogensreserve te verdub-CADMagazine Maart 2010-28