Silizium
Silizium hat die Hierarchie der Materialien in der Uhrmacherei mehr verändert als jede andere Innovation der letzten fünfzig Jahre. Es ist kein Metall: es ist ein kristallines Halbmetall, dasselbe, das Halbleitern zugrunde liegt, und dieser industrielle Ursprung erklärt, warum Siliziumkomponenten mit MEMS-Technologie hergestellt werden — Micro-Electro-Mechanical Systems — denselben Verfahren, die für Chips verwendet werden. Auf der Werkbank erkennt man Siliziumteile sofort: leicht schillernde Oberfläche, Farbe, die je nach Dicke von Anthrazit bis Violett variiert, scharfe Kanten, die mit traditioneller Fräsung nicht möglich wären.
Die technischen Vorteile sind vier und summieren sich. Silizium ist etwa ein Drittel leichter als Stahl, was die Trägheit bei schwingenden Bauteilen reduziert und den Energieverbrauch der Hemmung senkt. Es ist diamagnetisch: Magnetfelder stören es nicht, im Gegensatz zu Stahl, der sich magnetisiert und die Frequenz der Unruh verändert. Es korrodiert nicht und benötigt keine oder nur minimale Schmierung, was die Revisionsintervalle verlängert. Schließlich ist der Wärmeausdehnungskoeffizient niedrig und stabil: die Spirale behält ihre elastischen Eigenschaften auch bei Temperaturschwankungen, die ein herkömmliches Werk ausmustern lassen würden.
Es gibt drei Anwendungsbereiche. Die Spirale — von Patek Philippe Silinvar genannt, Syloxi von Rolex im Kaliber 2232 und in den Werken 1908 und Land-Dweller — ist die Komponente, bei der die thermischen und magnetischen Vorteile am stärksten ins Gewicht fallen. Die Hemmung — Hemmungsrad und Anker — ist der Punkt, an dem Silizium die Reibung am messbarsten reduziert: Rolex gibt beim Kaliber 7135 mit der Dynapulse-Hemmung einen Effizienzgewinn von rund 30% gegenüber der konventionellen Schweizer Hemmung an, erreicht auch durch einen Impulsmechanismus mittels Zwischenrolle. Ulysse Nardin hat mit der DIAMonSIL-Technologie eine diamantähnliche Oberflächenbehandlung hinzugefügt, die die Härte weiter erhöht. Der dritte Bereich ist seltener: Girard-Perregaux hat beim Neo Constant Escapement aus einer nur 14 Mikrometer dünnen Siliziumlamelle eine in den Anker selbst integrierte Konstantkraftvorrichtung gewonnen, die das Buckling-Phänomen nutzt — die Lamelle biegt sich und kehrt zur ursprünglichen Form zurück, wobei sie über die gesamte Gangreserve hinweg gleichmäßige Energie freisetzt.
Die Hauptschwäche von Silizium ist die Sprödigkeit gegenüber Querstößen: es ist hart, aber wenig zäh, es splittert eher, als dass es sich verformt. Deshalb setzen manche Hersteller Komponenten aus Titan oder amagnetischen Legierungen wie Nivagauss für Teile ein, die stärkeren mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Mir sind keine dokumentierten Fälle von Reparaturen von MEMS-Siliziumkomponenten in handwerklichen Werkstätten bekannt: sie werden ersetzt, nicht repariert.
Domande frequenti
Kann die Siliziumspirale in der Werkstatt repariert werden?
Nein. Mit MEMS-Technologie hergestellte Siliziumkomponenten werden nicht repariert: sie werden ersetzt. Bei Bruch oder Absplitterung muss das Teil bei der Manufaktur oder einem zertifizierten Zulieferer bestellt werden. Es gibt keine Werkbankwerkzeuge, um in die Kristallstruktur von Silizium einzugreifen.
Warum verwenden nicht alle Hersteller Silizium für die Hemmung?
Silizium ist spröde gegenüber Querstößen: es splittert, anstatt sich wie Stahl zu verformen. Bei Sportuhren, die heftigen Stößen ausgesetzt sind, besteht ein reales Risiko, dass Anker oder Hemmungsrad brechen. Manche Hersteller bevorzugen traditionelle amagnetische Legierungen oder kombinieren Silizium mit Titan, um die Belastungen zu verteilen.