Quarzuhren: Von Masse zu Klasse

Quarzuhren bieten viele Funktionen und eine hohe Ganggenauigkeit

Astron: Die erste serienreife Quarz-Armbanduhr kam 1969 von Seiko.

Quarzuhren sind durchaus nicht nur Zeitmesser ohne Tick. Sie zeichnen sich durch hohe Gangpräzision aus, sind multifunktional, beherbergen spezielle Technologien oder verbinden sich mit dem Smartphone. Die ersten Quarz-betriebenen Zeitmesser entstanden Mitte des 20. Jahrhunderts in dem Streben nach höchster Präzision.

Chemisch ist Quarz, gerne auch Bergkristall genannt, reines Siliziumdioxid (SiCh), also ein gleichermaßen farbloses wie transparentes Mineral. Durch den Schmelzprozess nimmt es seine glasähnliche Gestalt an. Die Brüder Jacques und Pierre Curie entdeckten und erforschten ab 1880 die piezoelektrischen und damit auch für die Uhrenindustrie nutzbaren Eigenschaften des Werkstoffs. Kurz gefasst, beginnt ein piezoelektrischer Kristall in der Frequenz einer angelegten Wechselspannung zu vibrieren. Mechanisch zum Schwingen angeregt, generiert der Quarz seinerseits Wechselspannung. Die Resonanzfrequenz resultiert zum einen aus der Größe des Kristalls selbst oder eines daraus geschnittenen Teils, andererseits hängt sie von der Schnittausrichtung durch den Kristall ab.

Jene Erkenntnisse machten sich die Elektroingenieure Joseph W. Horton und Warren A. Marrison ab 1927 zunutze. Beide arbeiteten im New Yorker Bell Lab, einem Forschungszentrum der Western Electric. Dort sollten sie auf der Grundlage überlieferter Erkenntnisse einen quarzstabilisierten Frequenzgenerator aus der Taufe heben.

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Rein zufällig mutierte dieses Instrument 1928/1929 nach dem Ausscheiden von Horton zur ersten Quarzuhr der Welt. Während die damals besten Pendeluhren jedes Jahr etwa drei Sekunden von der astronomischen Norm abwichen, brachte es der elektronische Newcomer rechnerisch jährlich nur auf 0,3 Sekunden.

Nachfolgende Entwicklungen konzentrierten sich vor allem auf die Verkleinerung der Technologie, denn die Quarzuhr von Marrison füllte noch ein ganzes Zimmer aus und reagierte empﬁndlich auf Temperaturschwankungen. England wartete 1931 mit einer eigenen Quarzuhr auf, Deutschland 1932, Frankreich 1936 und Japan 1937. Ab Mitte der 1950er-Jahre arbeiteten die Schweiz, Japan und die USA konkreter daran, die erste Quarz-Armbanduhr auf den Markt zu bringen. So kam 1967 eine Quarz-Armbanduhr vom schweizerischen Electronique Horologer mit dem Kaliber Beta-21. Doch erst Seiko gelang es, mit der Astron die erste Quarz-Armbanduhr zur Serienreife zu bringen. Das war 1969. Damals war die Uhr noch so teuer wie ein Auto, doch innerhalb weniger Jahre wurde die Quarzuhr zur billigen Massenware. Bis heute sind die Japaner führend in der Herstellung von Quarzuhren.

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Ohne Batteriewechsel, aber mit höchster Ganggenauigkeit

Aber auch in der Schweiz werden Quarzwerke gefertigt: zum Beispiel von der ETA, Ronda und auch Cartier. Das Massenprodukt Quarzuhr gerät aber bald in die Kritik, vor allem ihre Energieversorgung – die Batterie – wird als Schwachpunkt betrachtet. So begann Seiko an neuen Energiequellen zu tüfteln. 1986 präsentierte der Japaner schließlich seine neue Technologie »Kinetic«. Sie vereint Mechanik und Quarz: Dank eines Rotors, wie ihn Automatikuhren besitzen, erhält das Quarzwerk bei jeder Armbewegung frische Energie. Diese wird in einer wieder auﬂadbaren Zelle gespeichert und gleichmäßig an den Quarz abgegeben.

Meister der Quarztechnologie

Wie Seiko arbeitete auch Citizen viele Jahre an einer alternativen und vor allem Ressourcen schonenden Energiequelle. 1995 führte der Konzern schließlich seine Eco-Drive-Technologie ein. Anders als bei den Kinetic-Werken von Seiko setzt man hier nicht auf die Armbewegungen, sondern auf Licht. Eine Lichtzelle aus Silizium wandelt natürliches und künstliches Licht in Strom um. Dieser wird in einer wieder auﬂadbaren Zelle gespeichert und gleichmäßig an das Quarzwerk abgegeben. So brauchen Eco-Drive-Uhren wie die Promaster Eco-Drive Professional Diver keine Batterie oder gar einen Batteriewechsel. Sie ist die erste lichtbetriebene und ISO-Normkonforme Taucheruhr, die bis in eine Tiefe von 1.000 Metern dicht bleibt.

Auch die Tissot T-Touch Expert Solar II nutzt Licht, um über ein im Zifferblatt integriertes Solarmodul die Batterie zu laden. Ist sie voll, versorgt sie die Uhr bis zu einem Jahr mit Energie, ohne zwischenzeitlich erneut gespeist werden zu müssen. Sie sichert 20 Touch-Funktionen, wozu unter anderem Kompass, Höhenmesser, Hintergrundbeleuchtung, Logbuch, Timer, Chronograph, Alarm, zwei Zeitzonen und Ewiger Kalender gehören. Es gibt eine grüne Ausführung mit Kompassrose auf der oberen Zifferblatthälfte für Abenteuer an Land. Die blaue Ausführung für Abenteuer zu Wasser hingegen besitzt Doppel-Stab-Indizes auf einem gepunkteten Hintergrund mit kontrastierenden Linien auf der oberen Zifferblatthälfte und eine dazwischen angeordneten Minutenanzeige. Beide Modelle sind mit kratzfesten Keramiklünetten ausgestattet. Die 45 Millimeter großen und bis zehn Bar druckfesten Titangehäuse sind an Silikonarmbänder mit Dornschließen befestigt. Dadurch lassen sich die Uhren komfortabel tragen und leicht reinigen.

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In analogen Quarzuhren, wie zum Beispiel bei der Modellreihe 434 von Sinn Spezialuhren, erfolgt der Antrieb des Räderwerkes mithilfe eines Schrittschaltmotors. Wenn der Zeiger einen Sekundenschritt macht, erzeugt der dabei antreibende Schrittschaltmotor eine elektromagnetische Abstrahlung. Nun gibt es Menschen, die in diesem Zusammenhang von einer erhöhten Sensibilität berichten, da die Uhr über längere Zeit direkt am Körper getragen wird. Deshalb bietet Sinn Spezialuhren bei allen Zeitmessern der Modellreihe 434 eine Abschirmung an, die diesen elektromagnetischen Impuls minimiert – zu erkennen am [Q]-Symbol auf dem Zifferblatt. Dazu werden konstruktive Maßnahmen und spezielle Materialkombinationen realisiert, die in der Folge die Strahlung des Uhrwerks in das Gehäuse »einschließen«.

Um das MR-G Konzept von extremer Robustheit und hochgradiger Eleganz umzusetzen, hat Casio mit Bihou Asano, einem Meisterhandwerker der dritten Generation in der Tsuiki-Technik, zusammengearbeitet. Asano, der an Restaurierungsarbeiten bedeutender japanischer Kulturobjekte beteiligt war, verleiht der Lünette und den Gliederbandeinsätzen ein Kasumi-tsuchime-Finish – ein von ihm kreiertes, nebelartiges Muster. Die sich überlappenden Linien entstehen mit dieser speziellen Technik, bei der ein Metallblech von Hand in eine dünne, dreidimensionale Form gehämmert wird.

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Die besondere Quarzuhr: G-Steel GST-B100 von Casio

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Zudem sind die Lünette und der Gehäuseboden in einem dunkelblauen Indigo veredelt, das in Japan traditionell hochgeschätzt wird. Dazu wird eine blaue DLC-Beschichtung (Diamond-like Carbon) aus diamantähnlichem Kohlenstoff aufgebracht. Armband und Drücker des neuen Modells erhalten ihre unverwechselbare Brillanz durch das individuelle Oboro-gin-Finish, das in Japan traditionell für Schwertzubehör und Verzierungen verwendet wird. Der silber-graue Farbton ergänzt das Indigoblau und verleiht der Uhr einen edlen Look. Der Zeitmesser ist weltweit auf 500 Stück limitiert. Dafür bürgt eine gravierte Seriennummer auf der Gehäuserückseite.

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