Los que innovan


En las salas blancas del CSEM

INFORME SOBRE INNOVACIÓN

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octubre 2020


En las salas blancas del CSEM

A principios de la década de 1980, en el apogeo de la crisis que afectaba al sector de la relojería suiza, tres institutos separados financiados por el estado suizo y grandes grupos relojeros de la época, Centre Électronique Horloger (CEH), Fondation Suisse pour la Recherche en Microtechnique (FSRM) y Laboratoire Suisse de Recherches Horlogères (LSRH), fusionados bajo los auspicios de la Confederación Suiza para convertirse en el Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique, el Swiss Center for Electronics and Microtechnology, o CSEM. Las principales marcas de relojes se asociaron con esta institución y también se convirtieron en accionistas. Hoy, este centro de investigación es el corazón de la innovación relojera.

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aradójicamente, el primer reloj de cuarzo del mundo fue desarrollado en Suiza por uno de los fundadores de CSEM, el CEH (que desarrolló el famoso Beta 1 en 1967). Miopes, los Suizos perdieron la oportunidad industrial y fueron superados por los Japoneses.

Juraron que la historia no se repetiría; en consecuencia, una de las funciones de CSEM es poner sus habilidades investigadoras directamente al servicio de la industrialización relojera y, más allá de eso, ser “un verdadero catalizador para la transferencia de tecnología y know-how entre los sectores científico y económico”.

En la actualidad, en efecto, las actividades de CSEM van más allá de los límites de la relojería y la microtecnología, al servicio de las industrias aeroespacial, médica, de máquinas herramienta e incluso de la automoción.

En este artículo presentamos algunos de ellos para dar una idea de la capacidad de innovación de este centro de investigación, comenzando por la “saga del silicio”.

LA SAGA DEL SILICIO

Habiendo estado estrechamente involucrado con los relojes electrónicos desde el principio, el CSEM desarrolló los primeros procesadores y, al hacerlo, adquirió no poca experiencia en el uso del silicio. Hace veinte años, a los investigadores se les ocurrió investigar las propiedades del silicio en relación con la relojería.

Mientras desarrollaba tecnologías para la industria espacial, entre otros campos de aplicación, el CSEM vio que algunas de las propiedades específicas del silicio podrían resultar útiles en la relojería mecánica, al ser elásticas, pero no deformables (es decir, tener memoria de forma), robustas y antimagnéticas.

Trabajando en estrecha colaboración con un consorcio de investigación formado por Rolex, Patek Philippe y el Swatch Group, desarrollaron una espiral de silicio que, por cierto, necesitaba otra innovación emblemática que volviera la espiral en cuestión insensible a la temperatura (un requisito previo crucial para las espirales, comparable al Invar para el acero). ).

Mientras desarrollaba tecnologías para la industria espacial, entre otros campos de aplicación, el CSEM vio que algunas de las propiedades específicas del silicio podrían resultar útiles en la relojería mecánica.

Han surgido numerosos desarrollos desde esta primera incursión en el uso del silicio en la relojería, abriendo nuevas vías para la relojería mecánica, y la regulación en particular, un área de investigación en curso que está lejos de agotar su potencial.

Y esto va mucho más allá de la conquista de la cronometría por sí sola; También abre nuevas perspectivas para el diseño de movimientos e incluso se miran a sí mismos, incluida la visualización del tiempo (nota del editor: tuvimos la oportunidad de ver un prototipo confidencial que muestra una manera simple, obvia, sin precedentes y diabólicamente poética de leer el tiempo, que simplemente demuestra que incluso la investigación más árida puede tener resultados divertidos).

Aquí hay una línea de tiempo de algunos de los pasos en esta saga en constante crecimiento.

2005
Patek Philippe: Silicon Escape Wheel

En 2005, Patek Philippe presentó su rueda de escape de silicio, un paso revolucionario para esta prestigiosa empresa, garante de la ortodoxia relojera, que marcó el comienzo de la nueva tecnología. En un escape de palanca tradicional, el mecanismo de escape consume el 65% de la energía. En consecuencia, la masa de la rueda es de suma importancia. Gracias a su extrema ligereza, combinada con su dureza y resistencia a la corrosión, una rueda de escape de silicio mejora enormemente la transmisión de energía al volante. Además, no requiere lubricación.

Silicon Escape Wheel
Silicon Escape Wheel

2012
Vaucher Manufacture: Genequand Escapement

Las estructuras sobre cojinetes de flexión son ideales para proporcionar un movimiento preciso, ya que no producen fricción, no requieren lubricante y no están sujetas a desgaste. Convencido de que estas ventajas podrían beneficiar a la micromecánica utilizada en la relojería de precisión, Pierre Genequand, ex físico de CSEM, ideó un concepto de regulador de reloj mecánico basado en cojinetes de flexión para el escape y el oscilador.

El regulador Genequand
El regulador Genequand

La gran ventaja de este regulador es que reduce drásticamente el consumo de energía de un movimiento de reloj. El desafío de integrar tal innovación a la escala de un reloj puede superarse combinando, tanto en el escape como en el oscilador, el uso de silicio con pivotes en acoplamientos flexibles y completamente sin fricción. Un reloj con un movimiento basado en este tipo de regulador no necesita dar cuerda más de una vez al mes.

2013
Girard-Perregaux: Constant Escapement

Utilizando una cuchilla flexible y abrochada de silicona de 14 micrones - seis veces más fina que un cabello humano - Girard-Perregaux logró construir en el escape un dispositivo intermedio que almacena la energía hasta un nivel constante que bordea la inestabilidad y luego transmite toda esta energía. instantáneamente, antes de comenzar el ciclo nuevamente. Esta transmisión constante de energía al oscilador proporciona amplitud y potencia constantes y, en consecuencia, una precisión inigualable. Este reloj recibió el premio Aiguille d’Or en el Grand Prix d’Horlogerie de Genève.

Girard-Perregaux Constant Escapement
Girard-Perregaux Constant Escapement

2017
Zenith Defy

Al integrar con éxito los 31 componentes de un órgano regulador tradicional en un solo componente monobloque hecho de silicio monocristalino de 0,5 mm de espesor, el Defy introdujo un nuevo enfoque para la regulación de los relojes. Sin necesidad de montaje, ajuste o lubricación. No se ve afectado por el magnetismo y la temperatura, se afirma que el regulador consume mucha menos energía y no se inmuta por las variaciones de potencia o los cambios en la posición del reloj cuando se usa. Según Zenith, tiene una precisión de casi 0,3 segundos al día y permanece constante durante el 95% de su reserva de energía.

Zenith Defy
Zenith Defy

CIENCIA DE SUPERFICIES: DECORACIÓN Y TRIBOLOGÍA

Comprender las propiedades estructurales, químicas y físicas de las superficies es fundamental en la práctica, ya que numerosas propiedades de los materiales, incluidas la estética, la fricción, la humectabilidad y la corrosión, se definen por la forma en que interactúan. CSEM desarrolla tecnologías avanzadas para modificar la nanoestructura y la composición química de varias superficies, así como las plataformas de ampliación asociadas.

En las salas blancas del CSEM

Inspirada en los efectos de color desarrollados anteriormente para la lucha contra la falsificación (es decir, billetes de banco y pasaportes), la tecnología se ha extendido a la relojería para aplicaciones de decoración y trazabilidad. Los efectos de color y los patrones decorativos resultantes de las nanoestructuras únicas depositadas por procesos químicos basados en el autoensamblaje son imposibles de reproducir y pueden ajustarse variando las dimensiones laterales y verticales de las nanoestructuras. También se están investigando modificaciones de la superficie para mejorar las propiedades tribológicas de los componentes médicos y de relojes.

CALIBRACIÓN ASISTIDA POR LÁSER DE WITSCHI PARA UNA PRECISIÓN EXTREMA EN RELOJES MECÁNICOS

A medida que los relojes mecánicos se vuelven cada vez más sofisticados y los movimientos más silenciosos, los relojeros necesitan instrumentos más avanzados para la calibración del cronometraje. Mientras que los relojeros suelen regular los relojes escuchando su tic-tac, Witschi quería una solución para medir osciladores “sileciosos”.

Los expertos de CSEM aceptaron el desafío proponiendo complementar los micrófonos ya presentes en los analizadores de relojes Witschi con un sistema de medición óptica completamente nuevo. “Buscábamos la mejor tecnología robusta y fácil de usar para mediciones ópticas”, explica Daniel Hug, director de I + D de Witschi.

«Con su tecnología láser de última generación, colaborar con CSEM fue la elección obvia». El WisioScope S monitorea la amplitud del oscilador con la ayuda de fotodetectores que miden el haz de luz láser reflejada en el volante.

RELOJ ATÓMICO EN MINIATURA

¿Llevaremos algún día relojes de pulsera atómicos? En la actualidad, nadie LO puede decir (“sería muy costoso de producir”, nos dijeron. “Y después de todo, ¿realmente necesitamos uno en la vida cotidiana?”). Con tales pensamientos dejamos el reino de la relojería civil, pero no el cronometraje, mientras nos dirigimos al espacio.

La célula de vapor atómico es el componente principal en el corazón del Reloj Atómico Miniatura. El objetivo es alcanzar un grosor de 5 mm. CSEM posee todo el know-how para la producción y el control de calidad de los componentes esenciales de un reloj atómico en miniatura. Pero todavía tienen que lograr esto a la escala de un reloj.
La célula de vapor atómico es el componente principal en el corazón del Reloj Atómico Miniatura. El objetivo es alcanzar un grosor de 5 mm. CSEM posee todo el know-how para la producción y el control de calidad de los componentes esenciales de un reloj atómico en miniatura. Pero todavía tienen que lograr esto a la escala de un reloj.

Los relojes atómicos en miniatura podrían ser cronometradores útiles durante las misiones interplanetarias (como los relojes marinos para los primeros viajes marítimos intercontinentales). De manera más pragmática, hoy en día las principales aplicaciones de los relojes atómicos en miniatura se encuentran en la instrumentación y las telecomunicaciones. CSEM también es un pionero mundial en este campo en particular, trabajando con la empresa Orolia Switzerland SA, un “líder mundial en Resilient Positioning, Navigation and Timing (PNT)”.

WEAR-A-WATT: HACIA LA AUTONOMÍA ENERGÉTICA

CSEM ha desarrollado células fotovoltaicas de alto rendimiento en una película de silicio flexible y ultradelgada. El objetivo es conseguir la autonomía energética ofreciendo una estética compatible con la relojería de lujo.

En términos prácticos, esto significa encontrar la forma más eficiente de integrar la energía fotovoltaica y desarrollar superficies activas e incluso coloreadas, que pueden volverse totalmente invisibles. Uno de los resultados de esta investigación es el último Tissot Connected, cuyas superficies son sensibles, activas y absolutamente invisibles (sobre esta colaboración con Tissot, lea nuestro artículo aquí).

Un prototipo de CSEM que demuestra, entre otras cosas, la flexibilidad de sus células solares. Aquí aparecen en la pulsera.
Un prototipo de CSEM que demuestra, entre otras cosas, la flexibilidad de sus células solares. Aquí aparecen en la pulsera.

El CSEM también es líder en el campo de los microprocesadores de muy bajo consumo (lo que permite aumentar la autonomía o agregar nuevas funciones por una carga idéntica).

BIOWAVE, TODO EN LAS VENAS

El sistema de reconocimiento de venas se encuentra en la hebilla de este prototipo.
El sistema de reconocimiento de venas se encuentra en la hebilla de este prototipo.

Otra área de investigación es la tecnología de seguridad. El proyecto BioWave busca utilizar la red de venas (única para cada individuo) en la muñeca de un usuario de reloj para fines de autenticación. El vector es la hebilla de la correa del reloj (lo que significa que el sistema se puede instalar en cualquier reloj de pulsera). Una vez que se identifica y autentica la red de venas del propietario, pueden obtener acceso seguro y sin contacto a una amplia variedad de dispositivos (como su computadora), servicios (bancarios, médicos, transporte) y lugares (oficina, casa, automóvil).

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