Alles über die Spiralfeder: Funktion, Herkunft und Material

• Physikalisch gesehen ist die Spirale eine kleine Feder, die in der horizontalen Ebene zu einer Spirale gewickelt ist, daher ihr Name. Die Spirale ist extrem dünn, um Ihnen eine Vorstellung davon zu geben, dass sie weniger dick als ein Haar ist, ihre Dicke beträgt weniger als 0,03 mm und sie wiegt weniger als 2 mg. Die Spirale besteht häufig aus Stahl, aber einige Uhren sind auch mit einer Siliziumspirale ausgestattet. Die Spiralfeder ist ein wesentlicher Bestandteil der Uhr und aufgrund ihrer Dünne, Zerbrechlichkeit und Länge eine der kompliziertesten Konstruktionen.  
• Sobald sie mit einer Unruh vereint ist, dreht sich die Spiralfeder erst in die eine und dann in die andere Richtung, d. h. sie schwingt um ihre Gleichgewichtsposition. Wenn die Spirale dies mit Regelmäßigkeit tut, erzeugt dies ein wiederkehrendes Phänomen und wird zu einer Zählgrundlage, die von den Zahnrädern in Sekunden, Minuten oder Stunden umgewandelt wird. Die Spirale nimmt die in der Uhr erzeugte Energie auf und kalibriert sie, damit diese Energie in Informationen umgewandelt werden kann.

Die Ursprünge der Uhrenspirale

Die Spiralfeder wurde bereits in der Antike erfunden. Diese Form der Feder wurde zum Beispiel zum Schließen von Fibeln, dem Vorläufer der Sicherheitsnadeln, verwendet. Man findet sie auch in den Schlössern des Mittelalters und später als Antrieb für Uhrenmechanismen mit Spiralfeder.

Seine Verwendung als Regulierorgan für Uhren geht auf das 17. Jahrhundert zurück. Drei Männer, darunter zwei berühmte Wissenschaftler, stritten sich um die erste Anwendung: der Abbé de Hautefeuille, Christian Huygens und Robert Hooke. Um 1675 erfand der niederländische Physiker, Mathematiker und Astronom Christian Huygens die Verwendung einer spiralförmig gewundenen Feder in Verbindung mit einem Schwungrad, um Uhren zu regulieren. Huygens schlägt seine erste Uhr mit Spiralfeder im "Journal des Savans" vor. Er beauftragt Isaac Thuret, einen der besten Uhrmacher in Paris, mit der Herstellung der Uhr. Als er seine Entdeckung im Parlament registrieren lassen wollte, lehnte Abbé Hautefeuille dies jedoch mit der Begründung ab, dass er schon früher daran gedacht habe. Der Engländer Robert Hooke, ebenfalls Astronom und Mathematiker, machte einen ähnlichen Vorschlag für die Verwendung der Spiralfeder als Regulator für Uhren. Er stellt sich daraufhin gegen Huygens, um die Urheberschaft an dieser Erfindung zu verteidigen.

Eine Uhrenspirale, die für Diskussionen sorgt: Spiralfeder aus Metall oder Spiralfeder aus Silizium?

Die Spirale ist ein komplexes Teil, das kompliziert herzustellen ist und nur von wenigen Unternehmen produziert wird. Um richtig zu funktionieren, muss die Spirale ihre Form beibehalten. Bei den vielen Schwingungen, denen sie ausgesetzt ist, ist es jedoch nicht einfach, immer wieder die gleiche Form zu finden. Wie bereits erwähnt, besteht die Spirale aus Metall. Dieses Material reagiert empfindlich auf Magnetismus und Temperaturschwankungen, wodurch sich die Form der Spirale verändert. Bei Hitze dehnt sich das Metall aus und bei Kälte schrumpft es. Damit die Spirale ihre ursprüngliche Form behält und mit der gleichen Frequenz schwingt, muss sie gegen Oxidation, Magnetismus und Temperaturschwankungen resistent sein. Dies erfordert, dass die Spirale elastisch und flexibel ist, um sich zu verformen und ihre Form wiederzuerlangen. Wenn die Spirale ihre Form nicht wiederfinden kann, bearbeiten Uhrmacher das Metall dieses Teils, schneiden es auf, um es wieder in seine ursprüngliche Form zu bringen. 

Um dieses Problem zu lösen, wird das Metall der Spirale im Laufe der Zeit durch Silizium ersetzt, das ein wesentlicher Bestandteil von Glas ist und auch in Sand vorkommt. Die Siliziumspirale zeichnet sich dadurch aus, dass sie immer ihre Form behält. Im Gegensatz zu einer Spirale aus Metall wird die Spirale aus Silizium von Anfang an in die richtige Form gegossen und hergestellt. Während Metall bearbeitet und zugeschnitten werden kann, um die Form der Spirale anzupassen, kann Silizium nicht bearbeitet werden, da es bricht. Eine Spirale aus Silizium ist weniger hitzeempfindlich und daher genauer und wird nicht magnetisiert. Die Siliziumspirale wurde 2001 zum ersten Mal in der Uhrenindustrie verwendet, als sich der Uhrmacher Ludwig Oechslin mit der Marke Ulysse Nardin zusammenschloss. Die Forschung brauchte Geld und drei Unternehmen beschlossen, sie zu finanzieren: Patek Philippe, Le Swatch Group und Rolex. Ein Patent über die Verwendung der Siliziumspirale und die Ergebnisse wurden von diesen Konzernen angemeldet. Diese waren die einzigen, die das Recht hatten, sie zu verwerten. Diese Patente im Zusammenhang mit Silizium werden 2022 gemeinfrei werden. In den nächsten Jahren werden wir also erleben, dass die Siliziumspirale in mechanischen Uhren populär wird.

Die Welt der Uhren entwickelt sich im Laufe der Jahre und mit dem technologischen Fortschritt weiter. Die Spirale ist ein Beispiel, das einmal mehr zeigt, wie viele Entwicklungen noch möglich sind, wenn man Know-how, Tradition und Technik miteinander verbindet, was manchmal zu Diskussionen führt, insbesondere an der Grenze zwischen der Uhrmacherei und den neuen Technologien.