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[腕表之家品牌新聞]沙夫豪森/斯圖加特，2024年10月8日：IWC萬國(guó)表與德國(guó)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(qiáng)陶瓷結(jié)合了傳統(tǒng)陶瓷的硬度和耐磨性，同時(shí)具備復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)，例如高抗損傷能力和極強(qiáng)的耐溫度沖擊性。通過此次工程合作，德國(guó)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(qiáng)陶瓷組件。在斯圖加特德國(guó)航空航天中心現(xiàn)場(chǎng)舉行的活動(dòng)中，IWC 萬國(guó)表與該著名研究機(jī)構(gòu)的代表分享了此次合作的獨(dú)家見解。

IWC萬國(guó)表大型飛行員系列AMG G 63腕表（型號(hào)：IW506201）

自1980年以來， IWC萬國(guó)表在先進(jìn)材料領(lǐng)域積累了廣泛的專業(yè)知識(shí)，其重點(diǎn)領(lǐng)域之一就是陶瓷材料。1986年，IWC萬國(guó)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(guó)表與德國(guó)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(qiáng)陶瓷是一種相對(duì)較新的材料類別。它結(jié)合了傳統(tǒng)陶瓷的優(yōu)點(diǎn)，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(qiáng)的耐熱沖擊性，德國(guó)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(guó)表XPL實(shí)驗(yàn)工程部門的密切合作，德國(guó)航空航天中心結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)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(qiáng)陶瓷制成的IWC萬國(guó)表腕表表殼。這是一次雙贏的合作，IWC萬國(guó)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(guó)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(shí)踐中，拓展了其在太空領(lǐng)域的全新應(yīng)用。

IWC萬國(guó)表與德國(guó)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(qiáng)韌度的獨(dú)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(qiáng)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(shí)，我們成功突破了以往認(rèn)為無法在如此小的尺度上實(shí)現(xiàn)陶瓷基復(fù)合材料組件的界限?！盜WC萬國(guó)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(qiáng)陶瓷組件

“與IWC萬國(guó)表的工程合作使我們能夠展示小型近凈形纖維增強(qiáng)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(shí)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(guó)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(bǔ)充道。

高度復(fù)雜的制造工藝

陶瓷基復(fù)合材料表殼制造過程的起點(diǎn)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(guó)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(shí)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(gè)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。

工程合作的探索與啟發(fā)

為了分享此次成功的開發(fā)項(xiàng)目，IWC萬國(guó)表和德國(guó)航空航天中心在其位于斯圖加特的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)研究所組織了一場(chǎng)活動(dòng)。IWC萬國(guó)表與德國(guó)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(qiáng)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(guó)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(gè)步驟。IWC萬國(guó)表還展示了大型飛行員腕表AMG G 63（型號(hào)：IW506201）。該大型飛行員腕表特別版于2023年9月推出，其設(shè)計(jì)靈感源自梅賽德斯-AMG G-Class車型，是IWC萬國(guó)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(dú)一無二的啞光黑色外觀。

關(guān)于德國(guó)航空航天中心

德國(guó)航空航天中心是德國(guó)國(guó)家級(jí)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(dòng)。德國(guó)航空航天中心的德國(guó)航天局代表聯(lián)邦政府策劃并實(shí)施國(guó)家航天計(jì)劃，其兩個(gè)項(xiàng)目管理機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)監(jiān)督資助項(xiàng)目并支持知識(shí)轉(zhuǎn)移。

氣候、交通和技術(shù)在全球范圍內(nèi)不斷變化，德國(guó)航空航天中心利用其54個(gè)研究所和設(shè)施的專業(yè)知識(shí)，開發(fā)應(yīng)對(duì)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(guó)航空航天中心為加強(qiáng)德國(guó)作為科研和工業(yè)中心的地位做出了貢獻(xiàn)。