IWC und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt arbeiten gemeinsam an der Entwicklung faserverstärkter Keramik-Uhrengehäuse, um neue Anwendungsmöglichkeiten im Weltraum zu erschließen.

IWC Schaffhausen und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben das erste Uhrengehäuse aus Keramikmatrix-Verbundwerkstoff (CMC) entwickelt. Faserverstärkte Keramik vereint die Härte und Kratzfestigkeit konventioneller Keramik mit den Vorteilen von Faserverbundwerkstoffen, wie beispielsweise sehr hoher Schadensresistenz und extremer Beständigkeit gegenüber Temperaturschocks. Die im Rahmen der Zusammenarbeit gewonnenen Erkenntnisse haben dem DLR geholfen, faserverstärkte Keramikbauteile im Kleinformat für Satellitenantriebssysteme weiter zu optimieren. Vertreter von IWC und DLR gaben exklusive Einblicke in die Kooperation bei einer Veranstaltung im DLR-Zentrum in Stuttgart.

　IWC leistete 1986 Pionierarbeit bei der Verwendung dieses harten, kratzfesten Materials und präsentierte seine erste Armbanduhr mit einem Gehäuse aus schwarzem Zirkonoxid. Seitdem hat IWC die Entwicklung auf diesem Gebiet kontinuierlich vorangetrieben. Zu den wichtigsten Meilensteinen zählen Uhrengehäuse aus brauner Siliziumnitridkeramik, schwarzer Borcarbidkeramik, verschiedenfarbiger Keramik und zuletzt einer Leuchtkeramik namens Ceralume®. 2013 starteten IWC und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) eine gemeinsame Entwicklungsarbeit zur Erarbeitung des ersten Uhrengehäuses aus Keramikmatrix-Verbundwerkstoff (CMC).

Keramikmatrix-Verbundwerkstoff (faserverstärkte Keramik)

　Faserverstärkte Keramiken stellen eine relativ neue Materialklasse dar. Neben den Vorteilen konventioneller Keramiken, wie Härte und Verschleißfestigkeit, bieten sie zusätzliche Vorteile, beispielsweise eine extrem hohe Widerstandsfähigkeit gegen Beschädigungen. Da das Material zudem sehr temperaturschockbeständig ist, setzt das DLR es bereits zur Herstellung großer Raketenbauteile und Hitzeschutzsysteme für wiederverwendbare Raumfahrzeuge ein.

　Forscher suchten nach Möglichkeiten, innovative Kurzfaser-Pressverfahren zur Herstellung kleinerer CMC-Bauteile anzuwenden, und Uhrengehäuse boten sich hierfür ideal an. In enger Zusammenarbeit mit der Entwicklungsabteilung XPL von IWC Schaffhausen entwickelten Wissenschaftler des DLR-Konstruktionslabors in Stuttgart ein neues Fertigungsverfahren für IWC-Uhrengehäuse aus faserverstärkter Keramik. Die Kooperation war für beide Partner ein Erfolg: IWC Schaffhausen konnte CMC in sein Portfolio an fortschrittlichen Gehäusematerialien aufnehmen, und die im Bereich kleiner CMC-Bauteile gewonnenen Erkenntnisse ermöglichten es dem DLR, neue Anwendungen für die Raumfahrt zu erforschen.

　Dr. Lorenz Brunner, Leiter Forschung und Innovation bei IWC Schaffhausen, sagte: „Chrom-Metall-Verbundwerkstoffe (CMC) sind aufgrund ihrer einzigartigen Kombination aus Leichtigkeit und Festigkeit ein attraktives Material für Uhrengehäuse. Die Herstellung faserverstärkter Keramikbauteile erfordert jedoch detailliertes und hochspezifisches Know-how. Durch die Kombination unserer Expertise in den jeweiligen Bereichen ist es uns gelungen, die Grenzen des bisher für CMC-Bauteile Machbaren zu erweitern, selbst in solch kleinem Maßstab.“

Hochkomplexer Herstellungsprozess

　Bernhard Heidenreich, Forscher in der Abteilung Keramische Verbundwerkstoffe und Strukturen am DLR-Institut für Strukturplanung, erklärte: „Ausgangspunkt für die Herstellung eines CMC-Uhrengehäuses ist ein herkömmlicher kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff. Die Kohlenstofffasern werden zugeschnitten, mit Harz infiltriert, in eine Form gepresst und ausgehärtet. Um einen Vorformling mit der ungefähren Form des Uhrengehäuses zu erzeugen, hat das DLR ein innovatives Kurzfaser-Pressverfahren adaptiert. Ein Hochtemperaturprozess, die sogenannte Pyrolyse, dauert mehrere Tage. Anschließend wird die Polymermatrix in eine Kohlenstoffmatrix umgewandelt. Dadurch entsteht ein poröser, kohlenstofffaserverstärkter Kohlenstoffwerkstoff. Im nächsten Schritt, der Silicierung, werden Siliziumkristalle auf das Bauteil aufgebracht und in einem Ofen erhitzt. Das Silizium dringt in die Poren ein und reagiert chemisch mit dem Kohlenstoff. So entsteht eine neue Matrix aus Siliziumkarbidkeramik. Ab diesem Stadium weist das Gehäuse eine Härte von rund 2400 Vickers auf und kann nur noch mit Diamantwerkzeugen bearbeitet werden.“

Beispiele für erfolgreiche Zusammenarbeit im Ingenieurwesen

　Um Einblicke in dieses erfolgreiche Entwicklungsprojekt zu geben, veranstalteten IWC Schaffhausen und das DLR ein Event im Konstruktionslabor des DLR in Stuttgart. Vertreter von IWC und DLR erläuterten den komplexen Herstellungsprozess für CMC-Uhrengehäuse und betonten die Bedeutung der Zusammenarbeit im Ingenieurwesen sowie des daraus resultierenden Technologietransfers. Im Anschluss an die Präsentation bot sich den Besuchern die Gelegenheit, die verschiedenen Schritte des CMC-Herstellungsprozesses bei einer Führung durch die Forschungseinrichtungen des DLR kennenzulernen. IWC präsentierte die Big Pilot's Watch AMG G 63, Referenz IW506201. Diese Sonderedition der Big Pilot's Watch, die im September 2023 auf den Markt kommt, ist vom Mercedes-AMG G-Klasse inspiriert und das erste IWC-Modell mit einem Gehäuse aus Keramikmatrix-Verbundwerkstoff. Das einzigartige Muster des Gehäuses entsteht durch die unterschiedlichen Faserstrukturen. Die Oberfläche wird mit einem Diamantwerkzeug poliert, um ein gleichmäßiges, mattes Schwarz zu erzielen.

Große Pilotenuhr-Edition „AMG G 63“

　Neben der Gangreserveanzeige bei 3 Uhr, einem charakteristischen Merkmal der Big Pilot's Watch, verfügt die Uhr über eine kleine Sekunde bei 9 Uhr. Zwei Hilfszifferblätter mit weißen Außenringen erinnern an die typischen Scheinwerfer der G-Klasse. Die Reliefprägung auf dem schwarzen Zifferblatt ist von den Lufteinlässen der Mercedes-AMG Hochleistungsfahrzeuge inspiriert. Die Big Pilot's Watch „AMG G 63“ ist mit dem robusten und hochpräzisen Automatikwerk Kaliber 52010 von IWC ausgestattet. Das automatische Aufzugssystem Pellaton mit Keramikkomponenten bietet in den beiden Federhäusern eine Gangreserve von ca. sieben Tagen. Das durch den getönten Saphirglasboden sichtbare Uhrwerk trägt den Mercedes-Benz Stern, der an die Reserveradabdeckung am Heck der G-Klasse erinnert. Dieses Modell wird mit einem schwarzen Kautschukarmband mit Mikrofaser-Einlage präsentiert.

Über DLR

　Das DLR ist das Forschungszentrum für Luft- und Raumfahrt der Bundesrepublik Deutschland. Es betreibt Forschung und Entwicklung in den Bereichen Luftfahrt, Raumfahrt, Energie, Verkehr, Sicherheit und Digitalisierung. Die Deutsche Raumfahrtagentur (DLR) plant und realisiert im Auftrag der Bundesregierung das nationale Raumfahrtprogramm. Zwei DLR-Projektmanagementagenturen betreuen Förderprogramme und fördern den Wissenstransfer.

　Klima, Mobilität und Technologie befinden sich weltweit im Wandel. Das DLR hat mithilfe der Expertise seiner 54 Forschungsinstitute und -einrichtungen Lösungen für diese Herausforderungen entwickelt. Rund 1 Mitarbeitende verfolgen ein gemeinsames Ziel: die Erforschung von Erde und Weltraum sowie die Entwicklung von Technologien für eine nachhaltige Zukunft. Durch Technologietransfer trägt das DLR dazu bei, Deutschlands Position als führender Forschungs- und Industriestandort zu stärken.