表迷網(wǎng)消息：沙夫豪森/斯圖加特，2024年10月8日：IWC萬國表與德國航空航天中心(DLR)合作開發(fā)了首款由陶瓷基復(fù)合材料(CMC)制成的腕表表殼。纖維增強陶瓷結(jié)合了傳統(tǒng)陶瓷的硬度和耐磨性，同時具備復(fù)合材料的優(yōu)勢，例如高抗損傷能力和極強的耐溫度沖擊性。通過此次工程合作，德國航空航天中心進(jìn)一步改進(jìn)了其用于衛(wèi)星推進(jìn)系統(tǒng)的小型纖維增強陶瓷組件。在斯圖加特德國航空航天中心現(xiàn)場舉行的活動中，IWC萬國表與該著名研究機構(gòu)的代表分享了此次合作的獨家見解。

 IWC萬國表大型飛行員系列AMG G 63腕表（型號：IW506201）

自1980年以來， IWC萬國表在先進(jìn)材料領(lǐng)域積累了廣泛的專業(yè)知識，其重點領(lǐng)域之一就是陶瓷材料。1986年，IWC萬國表率先推出了首款采用黑色氧化鋯陶瓷表殼的腕表，此后品牌在該領(lǐng)域不斷創(chuàng)新。重要的里程碑包括采用棕色氮化硅陶瓷、黑色碳化硼陶瓷、多種彩色陶瓷以及最近推出的Ceralume夜光瓷技術(shù)。2013年，IWC萬國表與德國航空航天中心正式展開工程合作，并聯(lián)合開發(fā)了首款由陶瓷基復(fù)合材料制成的腕表表殼。

 陶瓷基復(fù)合材料(CMC)表殼制造硅化過程

纖維增強陶瓷是一種相對較新的材料類別。它結(jié)合了傳統(tǒng)陶瓷的優(yōu)點，如硬度和耐磨性，并具有極高的抗損壞能力。由于該材料還具有極強的耐熱沖擊性，德國航空航天中心已將其用于制造大型火箭組件和可重復(fù)使用的航天器熱控系統(tǒng)。然而，研究人員希望通過其創(chuàng)新的短纖維壓制技術(shù)，來制作更小且近凈形陶瓷基復(fù)合材料部件，腕表表殼無疑是絕佳之選。通過與IWC萬國表XPL實驗工程部門的密切合作，德國航空航天中心結(jié)構(gòu)與設(shè)計研究所的研究人員開發(fā)了一種新的制造工藝，成功制造了首款由纖維增強陶瓷制成的IWC萬國表腕表表殼。這是一次雙贏的合作，IWC萬國表成功將陶瓷基復(fù)合材料納入其不斷發(fā)展的先鋒表殼材質(zhì)組合中；德國航空航天中心通過在小型陶瓷基復(fù)合材料組件的應(yīng)用實踐中，拓展了其在太空領(lǐng)域的全新應(yīng)用。

IWC萬國表與德國航空航天中心(DLR)合作開發(fā)了首款由陶瓷基復(fù)合材料(CMC)制成的腕表表殼

“輕盈性與強韌度的獨特結(jié)合，使得陶瓷基復(fù)合材料成為制造腕表表殼極具吸引力的材料。然而，制造纖維增強陶瓷組件需要深入且高度專業(yè)的技術(shù)。通過結(jié)合各自領(lǐng)域的專業(yè)知識，我們成功突破了以往認(rèn)為無法在如此小的尺度上實現(xiàn)陶瓷基復(fù)合材料組件的界限。”IWC萬國表研究與創(chuàng)新負(fù)責(zé)人洛倫茲·布倫納(Lorenz Brunner)解釋道。

硅化過程中的陶瓷基復(fù)合材料(CMC)腕表表殼以及小型纖維增強陶瓷組件

“與IWC萬國表的工程合作使我們能夠展示小型近凈形纖維增強陶瓷組件的可行性。在開發(fā)腕表表殼過程中積累的專業(yè)知識也幫助我們進(jìn)一步研發(fā)用于制造衛(wèi)星推進(jìn)系統(tǒng)中的推力室組件，并拓展在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。”德國航空航天中心陶瓷復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)部門研究員伯恩哈德·海登萊希(Bernhard Heidenreich)補充道。

陶瓷基復(fù)合材料表殼制造過程的起點是傳統(tǒng)的碳纖維加固型聚合物。碳纖維被切割、浸漬樹脂、在模具中壓制并進(jìn)行燒制。為了制作出大致表殼形狀的預(yù)成型件，德國航空航天中心采用并改進(jìn)了其創(chuàng)新的短纖維壓制技術(shù)。在接下來的高溫工藝中，通過一種被稱為“熱解”的持續(xù)數(shù)天的熱處理工藝，聚合物基質(zhì)被轉(zhuǎn)化為碳，由此獲得密實的纖維編織結(jié)構(gòu)，被嵌入多孔碳基質(zhì)中。隨后，將硅晶體置于零件上，放入燒爐中加熱。在這個所謂的硅化過程中，硅被拉入腔體并與碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而形成一種由碳化硅陶瓷構(gòu)成的全新基質(zhì)。從這一階段開始，表殼的硬度值達(dá)到約2400維氏硬度，只能通過鉆石工具進(jìn)行加工。

 為了分享此次成功的開發(fā)項目，IWC萬國表和德國航空航天中心在其位于斯圖加特的結(jié)構(gòu)與設(shè)計研究所組織了一場活動。IWC萬國表與德國航空航天中心的代表們通過演講，探討了陶瓷基復(fù)合材料腕表表殼的復(fù)雜制造過程，并強調(diào)了工程合作以及將科研技術(shù)轉(zhuǎn)化為不同行業(yè)新應(yīng)用的重要意義。演講之后，大家參觀了德國航空航天中心的研究設(shè)施，并深入了解了陶瓷基復(fù)合材料制造過程的各個步驟。IWC萬國表還展示了大型飛行員腕表AMG G 63（型號：IW506201）。該大型飛行員腕表特別版于2023年9月推出，其設(shè)計靈感源自梅賽德斯-AMG G-Class車型，是IWC萬國表首款采用陶瓷基復(fù)合材料表殼的腕表。由于表殼的結(jié)構(gòu)由纖維決定，在使用金剛石刀具精加工后依然清晰可見，因此每只腕表都具有獨一無二的啞光黑色外觀。

德國航空航天中心是德國國家級航空航天研究中心。該中心從事航空航天、能源、交通、安全和數(shù)字化領(lǐng)域的研發(fā)活動。德國航空航天中心的德國航天局代表聯(lián)邦政府策劃并實施國家航天計劃，其兩個項目管理機構(gòu)負(fù)責(zé)監(jiān)督資助項目并支持知識轉(zhuǎn)移。

氣候、交通和技術(shù)在全球范圍內(nèi)不斷變化，德國航空航天中心利用其54個研究所和設(shè)施的專業(yè)知識，開發(fā)應(yīng)對這些挑戰(zhàn)的解決方案。我們的10,000名員工肩負(fù)著共同的使命--探索地球和太空，為可持續(xù)發(fā)展的未來開發(fā)技術(shù)。通過轉(zhuǎn)讓技術(shù)，德國航空航天中心為加強德國作為科研和工業(yè)中心的地位做出了貢獻(xiàn)。