Gehäuse aus Karbon sind leicht. Nur die Herstellung kompliziert

High-tech Kunstoffe

Im Leichtbau gilt Karbon, also faserverstärkter Kunststoff längst als unverzichtbares Schlüsselmaterial. Gehäuse aus Karbon sind bei Uhren heute Alltag. Wobei auch bei großen gewichtsrelevanten Maschinen wie Flugzeugen, etwa die Boeing 787 „Dreamliner“ oder der Airbus A 350, ist die Verwendung von Karbonfasern dank ihrer vielen Vorzüge essenziell. Die positiven Merkmale des Werkstoffs Karbon sind hohe Belastbarkeit, Schlagfestigkeit, chemische Stabilität, geringes Gewicht und dazu noch ökologische Unbedenklichkeit. Kein Wunder, dass auch die Uhrenindustrie Karbonfasern inzwischen gerne verwendet.

Zur Herstellung von Karbongehäusen bieten sich unterschiedliche Vorgehensweisen an. Da wäre zunächst einmal das zuerst von Audemars Piguet praktizierte „Schmieden“ von Karbon  an. Hierfür braucht es exakt geformte Matrizen. In diese Formen legen erfahrene Mitarbeiter ein bis zwei Millimeter dicke Karbonfäden, bestehend aus mehreren tausend Fasern von sieben Mikron Stärke, zusammengehalten von Fäden aus Spezialpolymer. Bei einer Temperatur von ca. 240 Grad Celsius wird das Ganze mit mehr als 300 Kilogramm Druck pro Quadratzentimeter komprimiert und gebacken. Der solcherart generierte Gehäusekorpus besteht zu 76 Prozent aus Karbonfaser. Der Rest ist Polyamid. Hohe Anforderungen in der Verarbeitung beim Schmieden des Karbons stellen die richtige Zusammensetzung, werkstoffadäquate Verarbeitungsmethoden und vor allem die verwendeten Werkzeuge dar. Denn vom Beginn an müssen die herzustellenden Teile scharfe Kanten und perfekte Oberflächen haben. Eine Nachbearbeitung und Politur ist bei diesem Verfahren nicht möglich, vielmehr entscheiden sich die Qualität und Optik bereits im Anfangsstadium über die kunstvolle Anordnung des Rohmaterials in der Matrize und das Wissen um das richtige Verbacken des Werkstoffs im Ofen.

Gehäuse aus Karbon

Hublot, um ein anderes Beispiel zu nennen, nutzt bei der Verarbeitung von Karbon bei Uhrengehäusen Komponenten aus rund zwei Millimeter dicken, bei der Produktion schon entsprechend vorgeformten Karbonfaser-Platten. Zur Bearbeitung dieser  kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffe (CFK) in der eigenen Hublot Gehäusemanufaktur braucht es allerdings sehr aufwendige und kostspielige Hartmetallfräser. Doch selbst die hochfesten Schneideplatten und Fräser verabschieden sich nach wenigen bearbeiteten Karbongehäusen. Überdies lässt sich nur etwa 85 Prozent der Produktion später als perfekte Karbon-Uhrenschalen verwenden, rund 15% der Rohgehäuse sind Makulatur.

Für die Möglichkeit, den Uhrenkorpus und andere Uhren-Gehäuseteile aus Karbon herzustellen, hat sich auch Panaerai bei manchen Modellen entschieden. Panerai produziert jedoch sein Karbon durch viele aufeinander gelegte Karbonfaser-Platten. Als Ausgangsmaterial dienen zunächst Karbonfasermatten, hergestellt unter Verwendung von Polyether Ether Ketone (PEEK) Polymer. Um jeweils 15 Grad verdreht werden sie aufeinander gestapelt und dann unter Druck bei exakt vorgegebener Temperatur mit Hilfe des gleichen Polymer untrennbar verbunden. Dieses Verfahren ist jedoch auch aufwendig. Für 18 Millimeter Bauhöhe in Karbon braucht es insgesamt 126 Karbonplatten-Schichten . Im gesamten Herstellungsverfahren erweist sich die Fertigung des Rohlings dabei noch als leichteste Übung. Deutlich anspruchsvoller gestaltet sich das anschließende Fräsen der verschiedenen Karbonbestandteile eines Gehäuses. Glatte und optisch in jeder Hinsicht makellose Oberflächen verlangen viel Knowhow und reichlich Werkzeuge, denn schon nach rund zehn Schalen zeigen sich auch bei Panerai an den Fräsköpfen deutliche Verschleißerscheinungen. Die hohen Preise für Karbongehäuse sind also nicht aus der Luft gegriffen.

Leinen ist Die grüne Alternative

Als überraschende Alternative zu Karbonfaser bietet sich neuerdings auch die Naturfaser Leinen an. Nach dem Brechen der dürren Flachs-Stängel und der Reinigung von Faserresten bleiben Bündel feiner Fäden übrig. Ein echter Naturleinen entsteht dann durch das Spinnen auf traditionellen Spinnrädern, das anschließende Haspeln und schließlich kunstvolles Weben der Fasern. Das Verlegen dieser Fasern unter Beifügung von transparentem Harz führt schließlich zu dünnen, aber hochfesten Platten, aus denen Hublot gleichermaßen leichte wie feste Schalenteile herstellt. Die positiven Eigenschaften von naturfaserverstärktem Kunststoff überzeugten die Autoindustrie übrigens schon vor Jahren. Immerhin sind derartige hightech Leinenstrukturen dreißig Prozent leichter als Karbon, verfügen aber fast über die gleiche Widerstandsfähigkeit. Aus diesen Gründen steht Leinen auch im Fokus künftiger Entwicklulngen der Flugzeugindustrie und Raumfahrt. Bei Rennräder sind Rahmen aus Leinenfaser übrigens bereits Realität. Im Gegensatz zu schwarzen Karbonfasern bringt der superstabile und leichte Werkstoff Leinen die Möglichkeit, den Werkstoff beliebig einzufärben. Damit lassen sich Leinenwerkstoff-Uhrengehäuse beliebig einfärben und so Farbe ans Handgelenk bringen.