KHÁM PHÁ CHẶNG ĐƯỜNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ TIÊN PHONG INNOVISION CỦA ULYSSE NARDIN

Với bề dày lịch sử hơn 170 năm, Ulysse Nardin là một trong số ít những thương hiệu đồng hồ lâu nhất trên thế giới luôn sản xuất ra những chiếc đồng hồ nổi trội về tính năng, độ chính xác cao và bền bỉ đến kinh ngạc. Thế nhưng, ít ai biết được thương hiệu nổi tiếng một thời về cung cấp đồng hồ cho lực lượng hải quân của hơn 50 quốc gia - Ulysse Nardin cũng là nhà tiên phong khởi xướng cuộc cách mạng công nghệ trong ngành đồng hồ. Ulysse Nardin đã dẫn đầu trong việc tìm kiếm loại nguyên vật liệu hoàn hảo nhất và thiết kế hình học tối ưu nhất để cắt giảm sự bôi trơn cũng như cải thiện tính năng hiệu quả cho mỗi chiếc đồng hồ.

 Câu chuyện của Ulysse Nardin "trong thời đại mới" bắt đầu từ năm 2001 với mẫu đồng hồ Freak, chiếc đồng hồ đã phá vỡ mọi khái niệm trong lịch sử ngành đồng hồ.

Bộ thoát Dual Direct Escapement của chiếc Freak đầu tiên năm 2001 là thành công đầu tiên của ngành công nghiệp sản xuất đồng hồ về quy tắc không bôi trơn. Bánh xe của bộ thoát này được làm từ silicon bởi những quy trình truyền thống không thể chế tạo ra chúng.

Sau 3 năm ngắn ngủi, Ulysse Nardin đã thí nghiệm thành công với các thành phần polycrystalline có trong kim cương và tạo ra vành tóc từ loại nguyên liệu này cho chiếc Sonata 2003.

Và chỉ 2 năm sau đó, phiên bản cải tiến của chiếc Freak, được gọi theo tên mới là Freak 28,800 V/h đã được ra mắt tại Baselworld 2005. Chiếc đồng hồ mới này được sử dụng bộ thoát Dual Direct phiên bản mới cải thiện, có tên gọi Dual Ulysse.

 

Những thành phần siêu nhỏ có trong kim cương cũng có thể được tìm thấy trong chiếc đồng hồ mang tên Freak Diamond Heart. Những thành phần này được sản xuất bởi Diamaze Microtechnology SA, một sự hợp tác khá liều lĩnh giữa Ulysse Nardin, Sigatec và GfD Institute (nhà sản xuất thành phần có trong kim cương phục vụ sản xuất các công cụ, dụng cụ và thậm chí ứng dụng trong ngành y học). Mục tiêu của họ là chế tạo ra silicon tráng kim cương và tạo ra, phát triển kim cương loại tổng hợp như những gì đã giới thiệu ở chiếc Freak DIAMonSil năm 2007.

Chiếc InnoVision 2007 là ý tưởng thiết kế nhằm mục đích giới thiệu sự kết hợp công nghệ LIGA/silicon của Sigatec​

Kể từ sự ra đời của Freak vào năm 2001, các chuyên gia trong ngành đã bắt đầu chú ý đến chất liệu mới này. Chiếc Freak 2001 đầy hứa hẹn này đã được các chuyên gia đồng tình về tính năng tuyệt vời của nó. Tuy nhiên, phải đến 2007, sự xuất hiện của phiên bản cải tiến với tên gọi InnoVision mới thực sự được coi là dấu hiệu cho một hướng đi tương lai đầy triển vọng của ngành sản xuất đồng hồ.

Silicon
Trước khi đề cập tới điều khiến chiếc đồng hồ này góp phần vào tiến bộ công nghệ của Ulysse Nardin, hãy cùng nhìn lại 10 công nghệ chủ chốt đã cùng tạo nên InnoVision.

Silicon là thành phần vẫn thường được dùng trong các ngành công nghệ cao trong suốt hàng thập kỷ qua. Nó xếp thứ 8 trong số những loại chất thường gặp nhất trong vũ trụ và là loại chất có nhiều thứ 2 trên Trái Đất chỉ sau ô-xi, chiếm tới 25.7% trong vỏ Trái Đất.

Silicon được phát hiện lần đầu vào năm 1787 bởi Antoine Lavoisier. Ngày nay, chúng ta có thể dễ dàng tìm thấy chúng trong kính, xi-măng và nghề làm đồ gốm. Dù vậy, ứng dụng lớn nhất của silicon luyện kim lại được tìm thấy trong chế tạo hợp kim nhôm-silicon để sản xuất khuôn đúc sử dụng trong ngành công nghiệp tự động.

Tấm wafer silicon để sản xuất bánh xe bộ thoát, thực hiện bởi Sigatec, phục vụ cho sản phẩm của Ulysse Nardin​

Vốn đã được sử dụng cho các thiết bị điện tử và nhiều ứng dụng công nghệ cao khác, giờ đây tấm wafer silicon còn được sử dụng cả trong công nghệ chế tạo đồng hồ nữa.

Việc Silicon tạo nên dấu ấn trong ngành công nghiệp sản xuất đồng hồ phải nhờ đến công lao của CSEM (Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique S.A) – một công ty được đồng sáng lập bởi Swatch Group, Rolex, Patek Philippe, Richemont Group và Liên đoàn đồng hồ Thụy Sĩ (FH).

CSEM đã cùng chia sẻ phòng nghiên cứu với Viện Microtechnology của trường đại học Neuchâtel – một nhà cung ứng phi thương mại. CSEM đã thí nghiệm và làm việc trên silicon từ năm 1992 với ý định bán ý tưởng cho các hãng đồng hồ sẵn sàng tài trợ cho dự án nghiên cứu của họ.

Đây cũng là viện nghiên cứu ban đầu mà Ulysse Nardin cam kết sẽ hỗ trợ trong việc chế tạo các thành phần cấu tạo nên đồng hồ. Tuy nhiên, về sau, chính Ulysse Nardin lại tiếp tục và khám phá ra quy trình LIGA (trở nên dễ tiếp cận hơn nhờ Mimotec từ năm 1998), từ đó giúp biến nghiên cứu của công ty này trở thành hành động thực tiễn.

Sản phẩm của Microtechnology không chỉ giúp Ulysse Nardin có được những thành phần hoạt động trơn tru hoàn hảo, phi ma sát làm từ ni-ken và hợp kim nickel-phosphorus được coi là lý tưởng khi dùng làm mẫu vật; mà còn đưa Ulysse Nardin vào cuộc nghiên cứu sâu hơn về silicon. Năm 2006, 2 công ty chính thức hợp tác sáng lập nên một nhánh riêng để tìm hiểu về sự kết hợp giữa LIGA và silicon.

Ảnh chi tiết về chiếc tourbillon và bộ thoát của Ulysse Nardin Anchor Tourbillon​

LIGA
Sigatec là nhà cung cấp chủ yếu áp dụng quy trình LIGA trực tiếp với việc thêm DRIE (deep reactive-ion etching) vào silicon. Các thành phần chế tạo nên từ quy trình này không chỉ bằng phẳng, mà còn có thể sản xuất ở 2 cấp và ở nhiều màu sắc lấp lánh.

Trước khi tìm hiểu kỹ hơn về quy trình này, hãy cùng xem LIGA là gì và Sigatec đến từ đâu nhé!

Tấm LIGA wafer được chế tạo sử dụng tia sáng X-ray tại Viện nghiên cứu KIT/IMT, Karlsruhe, Đức​

LIGA là từ viết tắt của 3 từ tiếng Đức: Lithografie (Lithography – thuật in thạch bản), Galvanisierung (Electroforming/Electroplating – chỉ kỹ thuật mạ điện), và Abformung (Plastic molding – đúc nhựa).

Chu trình LIGA là công nghệ chế tạo các cấu trúc vi mô với tỉ lệ khung hình (tỉ lệ giữa chiều rộng và chiều cao của vật thể) cao, gồm 3 giai đoạn nói trên. Khuôn đúc được tạo nên bởi quy trình in thạch bản (lithography) sử dụng ánh sáng X-ray vô cùng đắt đỏ kết hợp với kỹ thuật mạ điện (electroplating/electroforming). Sau cùng, kỹ thuật đúc sẽ tạo ra sản phẩm với số lượng vô cùng lớn.

Quy trình in thạch bản (lithographic process) thường được áp dụng trong in ấn, chế bản sao, và truyền tải nội dung dưới dạng chữ hoặc hình họa lên trên một mặt phẳng. Quy trình in thạch bản hiện đại cũng được dùng cho các tấm thẻ tín dụng.

Bánh thoát làm từ LIGA nickel-phosphorus ở phiên bản Freak đầu tiên của Ulysse Nardin​

Ngày nay, chu trình LIGA được áp dụng để chế tạo những thành phần siêu nhỏ cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Tuy nhiên, trong sản xuất thành phần kim loại của đồng hồ, quy trình đúc – molding step (1 trong 3 quy trình của chu trình LIGA) đã bị loại bỏ. Chu trình LIGA, hoặc LIGA rút gọn, được cho là hoàn hảo để chế tạo các vi thành phần chất lượng cao trong sản xuất đồng hồ.

Đối lập hoàn toàn với công nghệ ăn mòn bằng điện cực dây, các thành phần được tạo ra từ chu trình LIGA gần như hoàn hảo ở mỗi lần chế tạo và không cần đến khâu hoàn thiện sau cùng. Chúng không hề có vết gờ sắc vì không hề có khâu cắt trong quá trình chế tạo, do đó chúng cũng không cần phải tỉa, giũa hay làm sáng bóng.

Tấm wafer LIGA tại Mimotec được tạo nên bởi sự trợ giúp của tia cực tím​

Hãng đầu tiên sử dụng LIGA vào mục đích mở rộng sản xuất đồng hồ chính là Mimoctec (đồng sáng lập bởi Dr. Hubert Lorenz và Nicolas Fahrni vào năm 1998). Ý tưởng của Lorenz là bước đột phá đối với ngành chế tạo đồng hồ: sử dụng công thức cản quang SU-8-based epoxy phát triển bởi IBM để thai nghén kế hoạch về một hệ thống LIGA rút gọn tiết kiệm và hiệu quả hơn. Mimotec cũng sử dụng ánh sáng cực tím thay cho tia X-ray cực kỳ đắt đỏ để giúp việc sản xuất dựa trên chu trình LIGA khả thi hơn đối với các công ty đồng hồ.

Bước đầu tiên của Mimotec trong chu trình sản xuất LIGA rút gọn chính là thiết kế tấm photo mask và cho nó qua quy trình lithography sử dụng tia cực tím để sản xuất các tấm wafer với các âm bản của mỗi thành phần cấu tạo trong điều kiện công thức SU-8 epoxy. Sau đó, kỹ thuật mạ điện được tiến hành: SU-8 và các tấm wafer được xử lý để lấy ra những vi thành phần cần thiết – chúng sẽ được tạo độ dày chính xác với thiết kế mong muốn. Bước cuối cùng chỉ bao gồm quản lý và kiểm tra chất lượng mà không cần đến khâu hoàn thiện sau cuối.

Sản xuất tấm wafer silicon tại Sigatec

Sigatec là công ty con do Mimotec và Ulysse Nardin hợp tác sáng lập để tận dụng triệt để cũng như quản lý tốt toàn bộ quy trình chế tạo vốn đã được sử dụng trên các vi bộ phận tạo ra bởi chu trình LIGA, từ đó áp dụng chúng với silicon.

DRIE (deep reactive ion etching) là quy trình khắc plasma lên tấm wafer (nay được làm từ silicon thay vì polymer và kim loại mạ điện) theo đường viền của vật mẫu bởi một mặt nạ crôm mỏng và đồng thời bảo vệ lớp vỏ của các bộ phận cấu thành siêu nhỏ ấy.

Sau khi nhận được lớp chống ảnh và bức xạ UV, các tấm wafer sẽ bị oxi hóa trong lò ở mức nhiệt 1100°C từ 6 đến 7 giờ đồng hồ.

Hình ảnh một bánh xe bộ thoát với màu sắc óng ánh đẹp mắt được sản xuất tại Sigatec​

InnoVision 2007

 
Quay ngược trở lại những năm đầu 2000, những công nghệ này dường như hơi viển vông. Nhưng sự thật là giờ đây, vào năm 2016, chúng đã trở nên hiển nhiên tới mức mọi người rất ít khi đề cập tới.

InnoVision của Ulysse Nardin đã cho trình làng hàng loạt các thành phần được cải tiến bao gồm những chiếc vòng bi silicon trơn tru. Chúng có thể được chế tạo trực tiếp với mối nối silicon để dễ dàng thêm vào phiến đỡ làm từ các chất liệu khác mà không cần tới chân kính hay sư bôi trơn.

Cận cảnh một phần chiếc InnoVision 2007 của Ulysse Nardin​

Cầu nối trong bộ thoát của InnoVision có thể được chế tạo ở 2 phiên bản khác nhau: loại silicon ở thể rắn hoặc sự kết hợp giữa công nghệ LIGA và DRIE. Loại cầu nối silicon rắn hưởng lợi khá lớn từ sư chính xác trong quy trình sản xuất, giúp các nhà thiết kế máy đồng hồ (movement) tự do sáng tạo bởi họ có thể thiết kế các vòng bi gần với cạnh cầu nối hơn là chỉ gần vỏ đồng hồ như thường thấy, bởi giờ chẳng có loại hạt nào dùng cho chân kính ở đây cả. Chúng được đặt chuẩn xác hơn gấp 5 lần so với chân kính theo kiểu truyền thống.

Ulysse Nardin cũng giới thiệu loại cầu nối silicon đã được củng cố bằng sư kết hợp LIGA với DRIE thông qua công nghệ của Mimotec và Sigatec. Nguyên giám đốc kỹ thuật của Ulysse Nardin, ông Pierre Gygax đã giải thích như sau: “Loại cầu nối được tạo ra từ kết hợp chất liệu như thế này có thể vận hành một cách cực kỳ trơn tru. Toàn bộ quy trình độc quyền này vô cùng chuẩn xác, silicon đảm bảo giảm ma sát trong khi ni-ken LIGA đem đến sự bền chắc và dẻo dai cơ khí.”

Lò xo(vành tóc) silicon cho Ulysse Nardin, sản xuất bởi Sigatec

Một trong những ưu điểm lớn nhất của silicon chính là độ dẻo dai. Ulysse Nardin khai thác đặc điểm này bằng cách phát triển loại vòng bảo vệ chống sốc trực tiếp trên trục của quả lắc đếm giờ (balance wheel), trục này xoay quanh trọng tâm của một chiếc đĩa silicon dạng xoắn ốc và vô cùng dẻo dai. 

Khi gặp phải chấn động, chiếc đĩa này sẽ thay đổi hình dạng, biến đổi để tiếp thu chấn động, rồi ngay lập tức trở lại hình dáng ban đầu. Sự dẻo dai tượng tự cũng được sử dụng cho vành tóc silicon đặt dưới giảm sốc phiên bản cải tiến mới.

Vào năm 2007, theo như mô tả của InnoVision, một chiều hướng mới được mở ra với quy trình DRIE: Đó là các thành phần hai cấp cũng có thể chế tạo bởi công nghệ này. Do đó, nút chặn (stopper) và chốt an toàn (security pin) của bộ thoát Dual Ulysse đã được Ulysse Nardin kết hợp lại. Tương tự với hệ thống pallet của bộ thoát Thụy Sĩ, phiên bản bộ thoát Dual Ulysse Escapement này được trang bị chốt an toàn được bố trí ngay ngắn thẳng hàng với các bộ phận xung quanh nó.

Hình ảnh trục và chốt với màu sắc bắt mắt cho Ulysse Nardin InnoVision, được sản xuất bởi Sigatec​

Nhờ có quy trình khắc hai cấp của DRIE mà Sigatec sáng tạo, 2 thành phần riêng biệt đã có thể chế tạo cùng nhau, cùng lúc. Nói cách khác, thay vì lắp ghép tạo thành 1 tổ hợp thì giờ đây chúng ta có thể dễ dàng sản xuất chúng dưới dạng 1 thành phần duy nhất mà không cần dây chuyền lắp ráp hay khâu hoàn thiện. Ví dụ như, trước khi có InnoVision, những bánh xe thoát và răng cưa của chúng, hay chốt xung lực và trục của nó, vốn dĩ chỉ là những thành phần riêng lẻ.

InnoVision 2007: 10 cải tiến kỹ thuật điển hình

    1. Hộp cót không cần chất bôi trơn, sử dụng 96 viên bi bằng Silicon

2. Bộ thoát Dual Ulysse được chế tác hoàn toàn bằng Silicon, không cần sử dụng chất bôi trơn

3. Phiến đỡ khớp với vòng bi silicon, đồng nghĩa với việc không còn cần đến lỗ thoát dầu

4. Việc thiết kế cầu nối trở nên dễ dàng hơn rất nhiều do không phải tính toán vị trí đặt chân kính

5. Sự kết hợp tuyệt vời của LIGA và DRIE silicon đã giúp sản xuất ra cầu nối 2 chất liệu - tận dụng ưu điểm của mỗi loại chất liệu, giúp giảm ma sát và tăng cường độ bền chặt, dẻo dai

 

6. Tính đàn hồi của silicon giúp hợp nhất vòng tiếp thu chấn động và trục của quả lắc đếm giờ (balance wheel), trục này xoay quanh trọng tâm của phiến đỡ silicon. Phiến đỡ này cũng có sự đàn hồi để tạo ra sự biến dạng cần thiết khi có chấn động nhưng cũng lập tức trở lại hình dáng ban đầu một cách dễ dàng.

7. Vành tóc với màu sắc bắt mắt, lấp lánh của Ulysse Nardin

8. Một hệ quả cải tiến thực sư nữa của quy trình DRIE silicon từ Sigatec là có thể sản xuất ra các bộ phận 2 cấp. Chiếc trục (roller/plateau) và chốt xung lực (impulse pin) sau đây là ví dụ điển hình.

9. Chốt chặn (stopper) và chốt an toàn (security pin) có thể sản xuất đồng thời và hợp nhất mà không cần đến dây chuyền lắp ráp hay khâu hoàn thiện sau cuối.

10. Bánh xe thoát và bánh răng của chúng có thể được sản xuất dưới dạng một khối hợp nhất nhờ quy trình DRIE lưỡng cấp, hoàn toàn không cần đến lắp ráp hay khâu hoàn thiện.

 

 

Hướng phát triển của Ulysse Nardin được dẫn dắt bởi nguyên CEO, cũng là người sáng lập nên hãng này, ông Rolf Schnyder, người đã qua đời năm 2011.

Là một người có tầm nhìn, Schnyder quả quyết rằng công nghệ bền vững và những mối quan hệ đối tác tốt đẹp sẽ là nền tảng đảm bảo cho tương lai của Ulysse Nardin.

“Không nghi ngờ gì nữa, nền công nghiệp này sẽ còn tiếp tục phát triển, và phát triển theo rất nhiều định hướng khách nhau. Còn đối với chúng tôi, chất liệu mới và những công nghệ mới thực sự quan trọng bởi chúng hứa hẹn sự cải thiện và những ưu điểm vượt bậc.”

Ulysse Nardin cho ra đời phiên bản Freak để tôn vinh vị CEO đáng kính Rolf Schnyder vào năm 2010, nhân dịp sinh nhật lần thứ 75 của ông.​

Mục tiêu của Schnyder, cũng là của Pierre Gygax và thậm chí của cả Ludwig Oechslin chính là tối ưu hóa và đơn giản hóa quy trình sản xuất, đồng thời đẩy lùi những công nghệ lạc hậu vào dĩ vãng.

Schnyder tiếp lời một cách đầy nhiệt huyết: “Quan điểm của chúng tôi là: chế tạo đồng hồ cơ là lẽ sống. Một cách khiêm nhường, Ulysse Nardin đã, đang và sẽ luôn nỗ lực đóng góp cho sự sáng tạo, trí tưởng tượng mang tính tập thể, cộng đồng, mà ở đó sẽ chẳng có giới hạn nào tồn tại cả.”

Tại SIHH 2017, Ulysse Nardin đã khiến cả thế giới phải ngỡ ngàng với mẫu đồng hồ Freak đặc biệt mang tên InnoVision 2 sở hữu 10 phát minh đặc biệt. Mỗi phần của đồng hồ này đều có sự đổi mới, từ bộ thoát, mặt số, hệ thống lên dây cót hay thậm chí cả kim đồng hồ. Mẫu đồng hồ năm ngoái ra đời không nhằm mục đích thương mại.

LIKEWATCH.COM

Tham khảo đồng hồ Ulysse Nardin tại http://likewatch.com/shop/brand/Ulysse Nardin

⚑ HCM: Tầng 5, Tòa nhà Opera View, 161 Đồng Khởi, Q. 1.
✆ (028) 3929 3939 - Tư vấn đặt hàng.
⚑ Hà Nội: Tầng 6, Tòa nhà Corner Stone, 16 Phan Chu Trinh, Hoàn Kiếm.
✆ (024) 3936 3939 - Tư vấn đặt hàng.