Silizium

Silizium hat die Hierarchie der Materialien in der Uhrmacherei in den letzten fünfzig Jahren mehr verändert als jede andere Innovation. Es ist kein Metall: Es ist ein kristallines Halbleitermaterial, das gleiche wie bei Halbleiterchips, und dieser industrielle Ursprung erklärt, warum Siliziumkomponenten mit MEMS-Technologie — Micro-Electro-Mechanical Systems — hergestellt werden, den gleichen Verfahren wie für Chips. Am Werktisch sind Siliziumteile sofort erkennbar: leicht irisierendes Oberflächenfinish, Farbe variiert von Anthrazit bis Violett je nach Dicke, scharfe Kanten, wie sie mit traditioneller Bearbeitung nicht entstehen würden.

Die technischen Vorteile sind vier und addieren sich. Silizium ist etwa ein Drittel leichter als Stahl, was die Trägheit in oszillierenden Komponenten reduziert und den Energieverbrauch der Hemmung senkt. Es ist diamagnetisch: Magnetfelder beeinflussen es nicht, anders als Stahl, der sich magnetisiert und die Frequenz der Unruh verändert. Es rostet nicht und benötigt keine Schmierung oder nur minimale Mengen, was die Wartungsintervalle verlängert. Schließlich ist der Wärmeausdehnungskoeffizient niedrig und stabil: die Spirale behält ihre elastischen Eigenschaften auch bei Temperaturänderungen, die ein traditionelles Werk unbrauchbar machen würden.

Die Anwendungsgebiete sind drei. Die Spirale — von Patek Philippe Silinvar genannt, von Rolex im Kaliber 2232 und in den Werken 1908 und Land-Dweller Syloxi genannt — ist die Komponente, wo die thermischen und magnetischen Vorteile am meisten wiegen. Die Hemmung — Hemmungsrad und Anker — ist der Punkt, wo Silizium die Reibung auf messbarste Weise reduziert: Rolex erklärt im Kaliber 7135 mit der Dynapulse-Hemmung einen Effizienzgewinn von etwa 30% gegenüber konventioneller Schweizer Hemmung, erreicht auch durch einen Impulsmechanismus über ein Zwischenrad. Ulysse Nardin ergänzte eine diamantähnliche Oberflächenbehandlung mit DIAMonSIL-Technologie und erhöhte die Härte weiter. Das dritte Gebiet ist seltener: Girard-Perregaux entwickelte in der Neo Constant Escapement aus einer nur 14 Mikrometer dünnen Siliziumlamelle ein konstantes Kraftmodul, das in den Anker selbst integriert ist und das Buckling-Phänomen nutzt — die Lamelle biegt sich und kehrt in die Originalform zurück und gibt während der gesamten Gangreservedauer gleichmäßig Energie ab.

Die Hauptbegrenzung von Silizium ist die Sprödigkeit bei Querschlägen: Es ist hart, aber nicht zäh, es splittert statt sich zu verformen. Aus diesem Grund kombinieren einige Hersteller Siliziumkomponenten mit Titan oder amagnetischen Legierungen wie Nivagauss für Teile, die stärkeren mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Mir sind keine dokumentierten Fälle von Werkstattreparaturen an MEMS-Siliziumkomponenten bekannt: Sie werden ersetzt, nicht repariert.