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Saar-Forscher entwickeln Feder aus metallischem Glas für hochwertige Uhren

Vor allem die Mechanik und die winzigen Bauteile der hochwertigen Uhren interessiert viele Technikbegeisterte: Kleine Zahnrädchen, die exakt ineinandergreifen, oder ein filigranes Federwerk, das dafür sorgt, dass die Uhrzeiger die genaue Zeit anzeigen.

Um beim Uhrwerk mit der Zeit zu gehen, setzt auch das traditionelle Handwerk auf Neuerungen. So arbeiten Werkstoff-Forscher um Professor Ralf Busch von der Saar-Uni mit dem Uhrenhersteller Nivrel zusammen. Gemeinsam haben Forscher und Uhrmacher eine Feder aus einer speziellen Legierung für hochwertige Uhren entwickelt.

Bei einem sogenannten Repititionsmechanismus handelt es sich um ein Schlagwerk, das auf Knopfdruck die aktuelle Uhrzeit hörbar wiedergibt. „Dieser Mechanismus geht auf die Zeit zurück, in der es noch kein elektrisches Licht gab“, erklärt Ralf Busch, Professor für metallische Werkstoffe an der Universität des Saarlandes. „Um nachts die Uhrzeit abzulesen, musste man erst einmal eine Kerze anzünden. Daher entwickelte man diesen Mechanismus, der die Uhrzeit als Geräusch angibt.“
Ertönen zum Beispiel elf langsame Schläge und zwei kurze, bedeutet das, dass es 11 Uhr und 10 Minuten ist. Die langen Schläge geben die Stunden an, die kurzen jeweils Fünf-Minuten-Intervalle. Dabei läuft im Uhrwerk Folgendes ab: Man drückt auf einen Knopf, der mit einer Feder verbunden ist. Diese Feder wiederum aktiviert einen Klöppel, der eine große Feder in Gang setzt. Diese erzeugt durch Schwingungen am Gehäuse der Uhr Schläge, die so die Zeit angeben. Dieses Schlagwerk wird heute – in Zeiten des elektrischen Lichts – zwar nicht mehr benötigt, aus nostalgischen Gründen wird es aber immer noch in viele mechanische Uhren eingebaut.

Bei der Kooperation zwischen den Forschern der Saar-Uni und dem Saarbrücker Uhrenhersteller Nivrel ging es darum, mit einem neuen Werkstoff eine bessere Feder für dieses Schlagwerk zu entwickeln. „Bei herkömmlichen Stahlfedern war es bislang relativ mühsam, den Druckknopf zu betätigen“, weiß William Hembree. Der Amerikaner arbeitet bereits seit 2008 bei Professor Busch und war maßgeblich an der Entwicklung dieser Feder beteiligt. „Wir haben an einer Feder aus einer speziellen Metalllegierung gearbeitet“, sagt Hembree weiter. „Sie ist leichter zu bewegen und kann zudem die Druckenergie besser speichern.“ Diese Legierung, für die die Saarbrücker Forscher ein Patent besitzen, besteht aus Zirkonium, Kupfer, Aluminium und Niob. Sie ist fest wie Stahl, aber formbar wie Kunststoff. Diese Eigenschaften, die auch die neue Feder besitzt, sorgen letztlich dafür, dass der Druckknopf leichter betätigt werden kann.

Hintergrund:
Ralf Busch und seine Arbeitsgruppe forschen an der optimalen Zusammensetzung metallischer Legierungen, um Werkstoffe mit idealen Eigenschaften zu entwickeln. Das Hauptaugenmerk der Wissenschaftler liegt hierbei vor allem auf den metallischen Gläsern. „Als Glas bezeichnet man eingefrorene Flüssigkeiten“, erklärt Busch. „Kühlt etwa Silikatschmelze normal ab, dann entsteht Glas. Im Glas liegen die Atome amorph, also ungeordnet, vor. Bei sehr langsamer Abkühlung wird die Schmelze dagegen zu Quarzkristall, in dem sich die Bausteine zu einem regelmäßigen Gitter angeordnet haben.“ Glas lässt sich nicht nur aus Quarz herstellen, sondern auch aus einer ganz anderen Gruppe von Werkstoffen: aus Metallen. Metallschmelzen, die beim Abkühlen nicht kristallisieren, sondern zu einem Glas einfrieren, sind das Spezialgebiet des Saarbrücker Werkstoffwissenschaftlers.

Fragen beantwortet:
Prof. Dr. Ralf Busch
Lehrstuhl für metallische Werkstoffe
Tel. 0681 302-3208
E-Mail. r.busch(at)mx.uni-saarland.de

Melanie Löw | Universität des Saarlandes
Weitere Informationen:
http://www.uni-saarland.de