downloaden - CAD Magazine

elen. Dit is voordelig voor kleine horlogeswaar de beschikbare ruimte voor detrommel beperkt is.Variabele draaiingEen ander voordeel is verkregen doorgebruik van de ‘silicium deep etching’-technologie, een fotolithografisch procesdat het mogelijk maakt complexe vormente produceren. Onderzoek wordt gedaandoor Ulysse Nardin om een spiraalveerte produceren met een variabeledraaiing die zorgt voor een constant koppel.Als het koppel dat wordt doorgeleidnaar het tandwielsysteem constant is, zalde amplitude van de balanstrillingen ookconstant zijn. Dit elimineert het aniso -chronisme dat is gerelateerd aan balansamplitudes,waardoor de nauwkeurigheidvan het horloge kan worden geoptimaliseerd.De horlogeontwerpen vereisende productie van verschillende verendie meer dan een halve meter lang zijn,op een silicium wafer met een maximalediameter van 15,4 cm. Dit beperkt de afmetingenvan de vrije veer (preform),wat betekent dat een preform moet wordengekozen die compatibel is met derangschikking van de veren op de wafer,terwijl ook gezorgd moet worden vooreen variërende dikte langs de veer omeen constant koppel te verkrijgen. Omaan deze eisen te voldoen, riep UlysseNardin de hulp in van Claude Bourgeoisdie in Maple een modelleer- en optimalisatietoolontwikkelde.Eerste toepassingen van siliciumSilicium is een zeer hard en slijtvast materiaal.Het heeft een hoge wrijvingscoëfficiënten lage massatraagheid, en jekunt er door speciale bewerkingstechniekeneen hogere nauwkeurigheid mee bereikenbij de productie van complexe onderdelendan bij staal. De eerste toepas -singen van silicium waren het fixeren ofbewegen van niet-deformerende onderdelen,zoals lagers, onderdelen van hetechappement, assen en gangraderen. Deelasticiteit van silicium werd ook gebruiktin het hart van het horloge, in demet de balans verbonden spiraalveer.Om te compenseren voor de hoge intrinsiekethermo-elastische drift van silicium,adviseerde Claude Bour geois thermischeoxidatie van het oppervlak.Momenteel gebruikt Ulysse Nardin, insamenwerking met Siga tec, deze technologieom zijn eigen thermisch gecompenseerdesilicium spiraalveren te produceren.Sigatec, een in Sion, Zwitserlandgevestigd bedrijf, zorgt voor de productievan silicium onderdelen op industriëleschaal. Deze nieuwe toepassingen vereistennieuwe modelleertools die in detraditionele horlogemakerij nog nietbreed toegepast werden, voor het modelleren,analyseren en optimaliseren vandeze nieuwe typen actieve structuren.Maple werd gebruikt voor het modellerenen optimaliseren van de geoxideerdesilicium verende balansresonator. Hetontwikkelde model combineerde de thermischedrift tot de derde graad en de anisotropievan silicium. Differen tiaal ver -ge lijkingen die de veren bij grote uitslagenbeschreven, werden in het model opgenomen,waarbij rekening werd gehoudenmet de afwijking van het isochronismevan de resonator bij verschillende balansamplitudes.De vorm van de aansluitkrommevan de spiraalveer die ervoorzorgde dat de isochronisme-afwijkingenonder controle konden wordengehouden, werd geoptimaliseerd dooreen convergerende iteratieve berekening,waarbij de geometrische parameters werdengevarieerd. Maple maakt het makkelijkom de kritische parameters vast testellen die gerelateerd zijn aan de vereistefunctie evenals de voordelen van hetsysteem. Het helpt bovendien analytischemacromodellen te bepalen, diebruikbaar zijn bij de analyse en de ontwikkelingvan nieuwe concepten.Ulysse Nardin Freak CaliberHet eerste horloge waarin de nieuwe spiraalverenmet silicium kern wordt toegepast,is de Ulysse Nardin Freak Caliber.Het heeft een groot voordeel: de veertonis onder de rest van het gangwerk geplaatst.Dit betekent een groot volumeomdat bijna de hele diameter van hethorloge ervoor kan worden gebruikt.Als resultaat is de vermogensreservevan dit horloge meer dan zeven dagen.Slechts één keer handmatig opwindenper week is nodig door middelvan het gekartelde kroonwiel onder hethorloge. Een ander kenmerk van dit modelis dat de uurwijzer direct gefixeerd isop de veerton, die zo is ontworpen dat hijelke twaalf uur eenmaal roteert.Vervaardiging silicium en diamantenonderdelenDe wil om te innoveren heeft ervoorgezorgd dat de Ulysse Nardin fabriekmomenteel beschikt over geavanceerdeproductiefaciliteiten die profiteren vande technologische vooruitgang. Sigatecwerd opgericht als een joint venturetussen Ulysse Nardin en Mimotec SA,een fabrikant van nikkelen micro-onderdelen.Diamaze MicrotechnologySA produceert dunne of dikke lagenvan polykristallijn diamant. Dit is hetbedrijf dat de silicium kern van eenlaag diamant voorziet voor de productievan de diamanten spiraalveren. Eenharde veer met een zachte kern wordtzo mogelijk.Andere Maple applicatiesWerkzaam bij de CSEM, heeft ClaudeBourgeois vele andere simulatieapplicatiesmet Maple ontwikkeld. Deze applicatiesbetreffen anisotrope elasticiteit,piëzo-elektriciteit en elektromagnetisme,naast gasvormige en vloeibare ‘microfluids’in het bijzonder, tijdens de ontwikkelingvan high-performance resonatorsvan kwarts, daarna van silicium geactiveerddoor AlN en vele typen MEMSsensoren en actuatoren.www.maplesoft.comwww.ulysse-nardin.comDe Blue Fantom vanUlysse Nardin.CADMagazine Maart 2010-29