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Die internen Diskussionen um die neuen Heart Beat Uhrwerke mit Komplikationen gestalteten sich immer schwieriger. Alle bisherigen Entwicklungen beruhten auf existierenden Kalibern und banden uns an die Gestaltung des Uhrwerks. Zunächst erschien uns die Lage der Unruh zu tief. Wir wollten sie näher an die Vorderseite des Kalibers setzen, damit sie besser zu sehen ist. Ein weiterer Punkt war die Spiralfeder – ein wichtiges Bauteil des mechanischen Uhrwerks – die üblicherweise an der Rückseite des Kalibers sitzt. Wir wollten sie ebenfalls weiter in den Vordergrund rücken. Nach eingehender Überlegung beschlossen wir, unsere eigenen Kaliber zu entwickeln. 2001 begann also die Entwicklung des Heart Beat Manufacture mit einer speziellen Brücke zur Fixierung der Unruh an der Vorderseite des Uhrwerks, d. h. auf der Zifferblattseite. Dank dieser Unruhbrücke wurde es ebenfalls möglich, die Spiralfeder und die Feinregulierung zifferblattseitig zu montieren und so das Design der Heart Beat Kollektion noch attraktiver zu machen. Dies stellte ein absolutes Novum dar, für das Frédérique Constant schließlich ein Patent beantragen konnte.
Mit diesen drei Vorteilen gegenüber einem herkömmlichen Ankerrad ist ein Silizium Ankerrad hilfreich in einem Tourbillon Mechanismus. Zum einen resultiert aus dem geringeren Gewicht des Siliziumankerrades und der besseren Reibungseigenschaften eine wesentliche höhere Energieeffizienz. Als Ergebnis hat der Frédérique Constant Tourbillon mit Silizium Ankerrad einen Ausschlag von mehr als 300 Grad in Auf- oder Abschwingung. Sogar in der vertikalen crown-down Position kommt es auf über 275 Grad was substantiell besser als die Perfomance anderer High-End Tourbillons ist.
Der Tourbillonkäfig von Frédérique Constant besteht aus 80 Einzelteilen mit einer Toleranz von nur 1-2 Mikrometern (0,001-0,002 mm). Viele Teile werden mit der höchst präzisen CNC-Maschine in den Ateliers der Marke in Plan-les-Ouates hergestellt. Diese hochmoderne, computergesteuerte Maschine gewährleistet eine Präzision auf 1 Mikrometer auf X- und Y-Achse und eine Präzision auf 2 Mikrometer auf der Z-Achse. Selbst mit einer so hohen Genauigkeit ist es unmöglich, eine absolut gleichmäßige Gewichtsverteilung der einzelnen Komponenten zu erreichen. Für den genauen Gang eines Tourbillons ist diese Gewichtsverteilung jedoch maßgeblich. Als Lösung für dieses Problem entwickelte Frédérique Constant die so genannten Smart Weight Balancing. Das Käfigrad wird mit einem leichten Übergewicht auf der Seite gegenüber dem Smart Weight Balancing Systems konstruiert. Durch Befestigen winziger Metallringe unter den zwei Schrauben wird das Gewicht nach und nach ins Zentrum des Tourbillonkäfigs verlagert – eine Aufgabe, der nur ein erfahrener Uhrmacher gewachsen ist. Es sind etwa acht Stunden nötig, um das Gewicht des Tourbillonkäfigs auszuwuchten.
Die Präzision eines mechanischen Uhrwerks hängt unmittelbar mit der Präzision seines Schwing- und Hemmungssystems zusammen. Dies besteht bei einem mechanischen Frédérique Constant Kaliber aus Unruh, Spiralfeder und Hemmung. Der Unruhreif schwingt mit einer Frequenz von 4 Hz, und seine Schwingungsdauer ist ausschlaggebend für die Ganggenauigkeit. Die wichtigste Aufgabe einer Hemmung liegt darin, der Unruh genau die Energie zuzuführen, die sie zum Schwingen braucht, und dabei ihre Schwingungsfreiheit so wenig wie möglich zu beeinträchtigen. Mit der Zeit trocknet jedoch das Schmiermittel der Hemmung ein,
was eine stärkere Reibung zur Folge hat. Dadurch wird weniger Energie an die Unruh weitergegeben, denn die Hemmung ist für das Auf- und Abdrehen der Spiralfeder verantwortlich.
Im bisherigen Verlauf der Uhrengeschichte führte der Bedarf an Schmierstoffen immer zu beträchtlicher Reibung. Die Zähne des Ankerrades werden von der Energie der Aufzugsfeder angetrieben und schleifen gegen den Anker, bevor sie ruhen. Genau diese Reibung ist es, die einerseits den Unruhreif bewegt, andererseits jedoch die Schmierung nötig macht. In modernen Hemmungen sind daher die Ankersteine aus extrem hartem und perfekt poliertem Stein. Trotzdem erfordern sie noch den Zusatz von Schmiermitteln. Das typische Ticken einer Frédérique Constant Uhr entsteht durch das Einhaken des Ankers in das Trieb des Ankerrades. Fehlt es an Schmiermittel (durch altersbedingte Verflüchtigung oder Austrocknung), kann die Hemmung Schaden nehmen, so dass Metallteile ersetzt werden müssen.
Die höhere Zuverlässigkeit moderner Uhren hängt in erster Linie mit der höheren Qualität der Schmieröle für die Hemmung zusammen. Allgemein empfiehlt es sich, mechanische Uhrwerke alle fünf Jahre reinigen und schmieren zu lassen.
Einem allgemeinen Trend der Uhrenindustrie folgend suchte Frédérique Constant neue Materialien für seine Heart Beat Manufacture Kaliber. Eine wesentliche Verbesserung wäre ein Hemmungsmechanismus, der keine regelmäßige Schmierung benötigt. Daher entwickelte Frédérique Constant das Tourbillon Manufacture Silicium, dessen Ankerrad aus Silizium nicht geölt zu werden braucht. Silizium ist das ideale Material für die Uhrmacherei: es ist nicht magnetisch, extrem hart (Vickershärte von 1100 gegenüber 700 bei Stahl) und äußerst korrosionsbeständig. Aber vor allem braucht ein Silizium-Ankerrad nicht geschmiert zu werden, wodurch viele Nachteile wie die Verflüchtigung oder das Eintrocknen von Ölen entfallen.
Silicium ist ein chemisches Element mit dem Symbol Si und der Ordnungszahl 14. Silizium ist ein chemisches Element, das vier Bindungen mit Nachbaratomen eingehen und dabei harte und spröde Kristalle mit stabiler Diamantstruktur bilden kann.Nach Sauerstoff ist Silizium das zweithäufigste Element in der Erdkruste, kommt dort aber nur als Siliziumdioxid SiO2 vor.
Herstellung
Für die Herstellung von Silizium-Ankerrädern setzt man eine neue Technologie ein, das so genannte reaktive Ionentiefenätzen. Das Bild des Ankerrades wird mehrfach auf eine runde Siliziumscheibe (Wafer) mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Stärke von 0,5 mm geworfen. Wafer sind in verschiedenen Größen von 25,4 mm bis 300 mm und in einer Stärke von etwa 0,5 mm erhältlich. Sie werden mit Hilfe einer Diamantsäge oder eines Diamantdrahts von einem Halbleiter-Einkristall abgetrennt und ein- oder beidseitig poliert. Aus einem 100-mm-Wafer können etwa 250 Räder hergestellt werden. Der Wafer besteht aus drei verschiedenen Schichten, wobei die mittlere Schicht als Trennschicht dient. Nach der Projektion des Ankerrades auf den Wafer wird die lackierte Schicht an den belichteten Stellen entfernt. Stehen bleiben nur die nicht belichteten Partien. Nun werden die nicht belichteten Teile mit Plasma bis zur Trennschicht hinunter geätzt. Die Silizium-Ankerräder gehen schließlich aus einem isotropen Ätzvorgang hervor. Nach dieser Behandlung fehlt nur noch eine oberflächliche Reinigung der Elemente, die absolut identisch sind und keiner Auswuchtung, Zentrierung oder Politur bedürfen. Die Wafer spielen daher für die Herstellung der Silizium-Ankerräder von Frédérique Constant eine bedeutende Rolle.
