IWCとドイツ航空宇宙センターが共同で繊維強化セラミックを時計ケースに採用、今後は宇宙での新たな用途も推進する

IWCシャフハウゼンとドイツ航空宇宙センター（DLR）は、セラミック マトリックス コンポジット（CMC）素材で作られた初の時計ケースを開発した。繊維強化セラミックは、従来のセラミックの硬度と耐傷性を有し、非常に高い損傷耐性や温度衝撃に対する極度の耐性など、繊維複合材の利点を兼ね備えている。両者のコラボレーションから得られた知識は、DLR が衛星推進システム用の小規模な繊維強化セラミック部品をさらに改良するのに役立った。シュトゥットガルトのDLR施設で行われたイベントで、IWCとDLRの代表者が、コラボレーションに関する独占的な知見を共有した。

　IWC は、1986年に黒の酸化ジルコニウム ケースを備えた最初の腕時計を発表し、この硬くて傷がつきにくい素材の使用において先駆者となった。それ以来、IWCはこの分野で継続的に革新を続けてきた。重要なマイルストーンには、茶色の窒化ケイ素セラミック、黒の炭化ホウ素セラミック、さまざまな色のセラミック、そして最近では Ceralume® と呼ばれる発光セラミックで作られた時計ケースが含まれる。2013年、IWCとドイツ航空宇宙センター研究機関 (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt、DLR) は、セラミック マトリックス複合材 (CMC) で作られた最初の時計ケースを共同開発するためのエンジニアリングコラボレーションに着手していた。

セラミック マトリックス コンポジット（繊維強化セラミック）

　繊維強化セラミックは、比較的新しい種類の素材だ。従来のセラミックの利点である硬度や耐摩耗性に加えて、損傷に対する非常に高い耐性などの追加メリットも兼ね備えている。この素材は熱衝撃にも非常に強いため、DLR はすでに大型ロケット部品や再利用可能な宇宙船の熱保護システムの製造に使用していた。

　しかし、研究者たちは革新的な短繊維プレス技術を応用して、より小型のCMC部品を製造しようとしており、時計ケースはこの取り組みに最適な候補だった。IWCシャフハウゼンのエンジニアリング部門であるXPLと緊密に協力し、シュトゥットガルトのDLR構造設計研究所の研究者たちは、繊維強化セラミック製のIWC時計ケースを製造するための新しい製造プロセスを設計。このコラボは、両方のパートナーにとって成功となった。IWCシャフハウゼンは、先進的なケース素材のポートフォリオにCMCを追加することができ、小規模なCMC部品で得た専門知識のおかげで、DLRは宇宙向けの新しい用途を開拓することができるようになった。

　IWCシャフハウゼンの研究・イノベーション部門マネージャー、ロレンツ・ブルンナー博士は以下のように語っている。「CMCは、その軽さと強度のユニークな組み合わせにより、時計ケースに魅力的な素材です。しかし、繊維強化セラミック部品の製造には、詳細かつ非常に特殊なノウハウが必要です。それぞれの分野の専門知識を組み合わせることで、これまでCMC部品で可能と考えられていたことの限界を、このような小規模で押し広げることに成功しました。

非常に複雑な製造プロセス

　DLR構造設計研究所のセラミック複合材料および構造部門の研究者であるベルンハルト・ハイデンライヒ氏は語っている。「CMC 時計ケースの製造の出発点は、従来の炭素繊維強化ポリマーです。炭素繊維は切断され、樹脂が浸透され、型でプレスされ、焼き上げられます。時計ケースのおおよその形状のプリフォームを作るために、DLR は革新的な短繊維プレス技術を採用し、適応させました。熱分解と呼ばれる高温プロセスは数日間続き、その後、ポリマー マトリックスが炭素マトリックスに変換されます。これにより、多孔質の炭素繊維強化炭素材料が生まれます。次のシリコン化と呼ばれるステップでは、シリコン結晶がコンポーネントの上に置かれ、オーブンで加熱されます。シリコンは空洞に引き込まれ、炭素と化学反応を起こし、炭化ケイ素セラミックからなる新しいマトリックスが作成されます。この段階以降、ケースの硬度は約 2400 ビッカースとなり、ダイヤモンド ツールでのみ機械加工できます。」

成功したエンジニアリングコラボレーションの実例

　この成功した開発プロジェクトに関する知見を共有するため、IWCシャフハウゼンとDLRは、シュトゥットガルトにあるDLRの構造設計研究所でイベントを開催した。IWCとDLRの代表者によるプレゼンテーションでは、CMC ウォッチケースの複雑な製造プロセスについて説明し、エンジニアリングコラボレーションの重要性と、研究から生まれる新しい技術移転についても強調した。プレゼンテーションの後はDLRの研究施設の見学が行われ、訪問者は CMC製造プロセスのさまざまなステップを詳しく見ることができた。IWC は、「ビッグ パイロット ウォッチ AMG G 63」Ref. IW506201を展示した。2023年9月に発売されたこの特別版ビッグパイロット ウォッチは、メルセデス AMG Gクラスにインスピレーションを得たデザインを備え、IWC初のセラミックマトリックスコンポジットケースを採用したモデルである。ケースに浮かび上がる文様は繊維によって形成される構造が異なるため、同じケースは生まれない。ダイヤモンド工具で研磨仕上げを施すと、一様にマットブラックの外観を呈する。

ビッグ・パイロット・ウォッチ “AMG G 63”

　「ビッグ・パイロット」の特徴である3時位置のパワーリザーブに加え、9時位置にスモールセコンドを備える。ホワイトのアウターリングを持つふたつのサブダイアルは、G-Classの典型的なヘッドライトを模したものだ。ブラックの文字盤に施されたレリーフ状のテクニカルなエンボスは、メルセデスAMGの高性能車に搭載されるエアインテークから着想を得ている。ビッグ・パイロット・ウォッチ “AMG G 63”は、堅牢かつ高精度の自動巻きムーブメントであるIWC自社製ムーブメントCal.52010を搭載。セラミック製部品を使用したぺラトン自動巻き機構が、ダブルバレルに約7日間のパワーリザーブを蓄える。着色したサファイアガラスの裏蓋から姿を見せるムーブメントにはメルセデス・ベンツのスターマークがつき、G-Classの後部にあるスペアタイヤカバーを想わせるデザインだ。このモデルには、マイクロファイバー製インレイ付きブラックのラバー・ストラップが組み合わされている。

航空宇宙研究センター（DLR）について

　DLR はドイツ連邦共和国の航空宇宙研究センターである。航空、宇宙、エネルギー、輸送、セキュリティ、デジタル化の分野で研究開発活動を行っている。DLR のドイツ宇宙機関は、連邦政府に代わって国家宇宙計画を計画および実施している。ふたつのDLRプロジェクト管理機関が資金プログラムを監督し、知識移転をサポートしている。

　気候、モビリティ、テクノロジーは世界中で変化している。DLRは、54の研究機関と施設の専門知識を活用して、これらの課題に対するソリューションを開発してきた。約1万人の従業員は、地球と宇宙を探索し、持続可能な未来のためのテクノロジーを開発するという使命を共有している。テクノロジーを移転することで、DLRは研究と産業の主要拠点としてのドイツの地位を強化することに貢献している。