Keine Science-Fiction mehr, hier erfahren Sie, wie die Nanotechnologie die Grenzen der Herstellung hochwertiger Uhren verschiebt

Als nächstes kam die Unruh, die Mitte des 17. Jahrhunderts vom niederländischen Mathematiker und Allround-Besser Christiaan Huygens erfunden wurde und dafür sorgt, dass Uhrwerke den richtigen Takt einhalten. Und natürlich kennt jeder Sammler, der etwas auf sich hält, das Tourbillon von Abraham-Louis Breguet, das das Uhrwerk einer Uhr dreht, um den negativen Auswirkungen der Erdanziehung entgegenzuwirken.

Tag Heuer stellt Spiralfedern aus Silikonplättchen und Eisenatomen her.

Seitdem hat sich viel verändert: Verbesserte Materialien und Methoden ermöglichen eine höhere Miniaturisierung, Präzision und Zuverlässigkeit. Jetzt bricht eine weitere Innovationswelle über den Bereich der Uhrmacherei herein: Nanotechnologie, die Erforschung und Manipulation von Materie auf nahezu atomarer Ebene zur Herstellung neuartiger Strukturen und Materialien.

Seit Jahren schwankt die Begeisterung der akademischen Gemeinschaft darüber, wie diese Wissenschaft auf zahlreiche Branchen angewendet werden könnte – vom Gesundheitswesen bis hin zu erneuerbaren Energien.

Die Hermès Cape Cod Crépuscule mit ihrem markanten 3D-Zifferblatt vom Designer/Grafiker Thanh Phong Lê.

Jetzt beginnen die Uhrmacher darauf aufmerksam zu werden, und Hermès integriert Nanotechnologie in seine Neuheiten für 2023. Die Crepuscule – „Dämmerung“ auf Französisch – ist die neue Version der symbolträchtigen Cape Cod-Uhr der Marke. Das vom Künstler Thanh Phong Lê entworfene Zifferblatt zeigt ein nachdenkliches grafisches Kunstwerk, das eine untergehende Sonne zeigt, die sich im Wasser spiegelt.

Einer der führenden Siliziumexperten der Schweiz, das Schweizerische Zentrum für Elektronik und Mikrotechnik, wurde mit der Fertigstellung des Zifferblatts beauftragt, das aus einem nur 0,5 mm dicken Siliziumwafer geformt wurde. Um die von der Maison gewünschte Farbintensität zu erreichen, wurde ein nanotechnologisches Verfahren namens Photolithographie eingesetzt, um das Motiv von Phong Lê auf das Silizium zu übertragen, das anschließend mit Gelbgold beschichtet wurde.

Tag Heuer experimentiert auch mit Nanotechnologie und hat eine Spiralfeder aus Kohlenstoffverbundwerkstoff patentiert, die aus aufgerollten Blättern besteht, die jeweils nur aus einer einzigen Schicht Kohlenstoffatomen bestehen. Die Spiralfeder ist an der Unruh einer Uhr befestigt, um bei mechanischen Uhren die genaue Zeitanzeige zu ermöglichen. „Unsere Spirale ist das Herzstück unserer Bewegungen“, sagt Emmanuel Dupas, Direktor des Tag Heuer Institute. „Wir haben unsere eigene Spirale entwickelt, die auf einem Gerüst aus Kohlenstoffnanoröhren basiert, das mit amorphem Kohlenstoff gefüllt ist. Kohlenstoffnanoröhren haben extrem kleine Durchmesser, können aber sehr lang sein.“

Solche nanoskaligen Materialien und Strukturen weisen oft hervorragende mechanische Eigenschaften auf. „Stellen Sie sich einen dichten Wald vor, in dem alle Bäume aus Nanoröhren bestehen“, sagt Dupas. „Wir verschweißen die Nanoröhren, indem wir die Lücken zwischen ihnen mit amorphem Kohlenstoff füllen.“ Dies erhöht die Verschleißfestigkeit und Festigkeit der Spirale, während sie gleichzeitig extrem leicht und vor Magnetismus geschützt bleibt.

„Die größte Herausforderung, die sich auf die Leistung der Zeitmessung auswirkt, ist die Einwirkung von Magnetfeldern“, erklärt Dupas. „Im Gegensatz zu anderen Spiralfedern ist unsere Spiralfeder aus Carbon-Verbundwerkstoff nicht so empfindlich, was uns dabei hilft, sicherzustellen, dass eine Tag Heuer-Uhr am Tag 500 genauso perfekt tickt wie am ersten Tag.“

Das Tag Heuer Institute nutzt außerdem drei weitere Anwendungen der Nanotechnologie – physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), chemische Gasphasenabscheidung (CVD) und Atomlagenabscheidung –, um innovative Farben und Oberflächenwiedergaben zu entwickeln, die auf die Zifferblätter des Uhrmachers angewendet werden. „Obwohl sie unterschiedlich sind, beinhalten diese Nanotechnologien alle die Ablagerung einzelner oder kleiner Gruppen von Atomen nacheinander auf dem Zielsubstrat oder der Zieloberfläche“, fügt Dupas hinzu.

Dupas klingt nicht unähnlich einem Michelin-Sternkoch und erklärt, dass es für das wirkliche Verständnis, wie ein „Nanotechnologie-Rezept“ funktioniert, unerlässlich ist, dass das Forschungs- und Entwicklungsteam ein tiefgreifendes Verständnis der Zutaten hat, mit denen es arbeitet. Und trotz des zusätzlichen Zeit- und Investitionsaufwands, der erforderlich ist, um die Wissenschaft effektiv zu nutzen, ist Dupas davon überzeugt, dass sich dieser futuristische Ansatz in der Uhrmacherei mit der Zeit auszahlen wird.

„Nanotechnologien ähneln anderen Fertigungstechnologien wie dem dreidimensionalen Drucken. Auf diese Weise bieten sie viele der gleichen Möglichkeiten, einschließlich einer Steigerung der Flexibilität und Kreativität“, sagt er.

Julien Tornare, Präsident und CEO von Zenith, stimmt zu: „Nanotech hilft der Uhrenindustrie, besser zu werden, präziser und genauer zu sein. Diese Technologie ermöglicht es uns, über den Tellerrand hinaus zu denken. Sie verschiebt die Grenzen des Möglichen, indem sie es uns ermöglicht.“ Dinge erreichen, die nicht einmal vorstellbar waren.

Zenith wird seit langem für die technische Aktualisierung seiner bewährten Neuheiten gefeiert – von der vollintegrierten Chronomaster El Primero bis hin zu den verspielten Fliegeruhren. Tornares Team nutzt außerdem regelmäßig PVD- und CVD-Beschichtungsverfahren, um neue Zifferblattfarben zu entwickeln, die alle sorgfältig mit transparenten Lackschichten geschützt werden.

Über kosmetische Verbesserungen hinaus könnten Fortschritte in der Nanotechnologie auch zur Entwicklung mechanischer Uhren führen, die nie gewartet werden müssen. Zumindest strebt der britische unabhängige Uhrmacher Roger W. Smith mit Hilfe der Manchester Metropolitan University danach, dies zu erreichen. Die Einrichtung testet praktisch reibungsfreie Nanobeschichtungen mit Molybdändisulfid, einer silbrig-schwarzen Verbindung, die herkömmliche Schmiermittel auf Ölbasis ersetzen könnte, die verwendet werden, um zu verhindern, dass mechanische Uhren ihre Metallkomponenten in Stücke zermahlen.

Eine weitere Marke, die die Uhrenherstellung revolutioniert, indem sie den Einsatz von Technologie – von der Hybridfotografie bis zur dreidimensionalen Gravur – verstärkt, ist Ulysse Nardin. Im Rahmen dieser Bemühungen setzt sich das Unternehmen seit der Einführung seiner legendären Freak-Kollektion im Jahr 2001 für mechanische Komponenten im Nanomaßstab ein – insbesondere solche aus Silizium.

Ulysse Nardin ist seit langem ein Pionier beim Einsatz von Nanotechnologie in Uhren, beispielsweise bei der Diver X Skeleton.

„Unsere Siliziumtechnologie ist unempfindlich gegenüber Magnetfeldern und äußerst langlebig“, betont Jean-Christophe Sabatier, Chief Product Officer von Ulysse Nardin. „Nanotechnologie ist einer der seltenen technischen Durchbrüche, die die sehr traditionelle Welt der Uhrmacherei neu definiert haben.“

Der Uhrenhersteller ist seit 2006 sogar eine Partnerschaft mit dem Komponentenhersteller Sigatec eingegangen, um das Potenzial der Nanotechnologie weiterzuentwickeln. Im Laufe der Jahre haben sie im Rahmen der Partnerschaft maßgeschneiderte Stücke mit Präzision im Mikrometerbereich geschaffen und die Marke hat sich von der Verwendung von Hemmungen aus Silizium zu Spiralfedern aus Silizium und sogar Unruhrädern weiterentwickelt.

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