Flüssiges Metall
Auf den ersten Blick ist Apples Werkzeug zum Öffnen des SIM-Schachtes kaum der Rede wert. Der dünne Metallstift erfüllt nur eine einzige Aufgabe – er öffnet das Fach für die SIM-Karte eines kompatiblen iPhone oder iPad – und landet danach meist wieder im Karton oder verschwindet in irgendeiner Schublade. So unscheinbar es wirkt, sorgte das Werkzeug doch einst für überraschend viel Aufsehen. Lange hieß es, es bestehe aus Liquidmetal, einem Material, das die Ingenieure bei Apple bereits seit Jahren fasziniert.
Beim iPhone 17 Pro kehrte Apple zu Aluminium zurück, laut Leaker Instant Digital ist Liquidmetal künftig aber eine Option. Das hänge vor allem vom Erfolg des iPhone Duo ab, da Skaleneffekte die Kosten senken könnten. Allerdings gilt das teure Falt-iPhone vielen als Nischenprodukt.
Entwickelt haben das Material 1992 der Ingenieurprofessor Bill Johnson und sein Doktorand Atakan Peker am California Institute of Technology (Caltech). Vermarktet hat es Liquidmetal Technologies, wo Peker später als Vice President arbeitete. 2010 sicherte sich Apple exklusive Lizenzen des Unternehmens, um das Potenzial des Materials für Unterhaltungselektronik auszuloten. Schon zuvor soll Apple das Material getestet haben – mit dem SIM-Werkzeug, das manchem iPhone 3G beilag. Peker bestätigte das 2010 gegenüber der US-Website Cult of Mac: „Das ist mein Metall. Ich habe es sofort erkannt.“
Danach setzte Apple Liquidmetal offenbar lange für nichts anderes ein, obwohl immer wieder darüber spekuliert wurde. Nun steckt es laut Berichten aus der Lieferkette im Scharnier des iPhone Duo, des ersten faltbaren iPhone – Apple selbst schweigt dazu. Was also ist Liquidmetal, und warum ist es so wichtig?
Erstarrt wie Glas
Liquidmetal bezeichnet eine Klasse amorpher Metalllegierungen, meist auf Basis von Zirkonium, kombiniert mit Elementen wie Beryllium, Titan, Kupfer und Nickel. Anders als herkömmliche Metalle wie Stahl oder Aluminium, die beim Abkühlen geordnete Kristallstrukturen bilden, erstarrt Liquidmetal aus der Schmelze in einer ungeordneten Atomanordnung, die eher an Glas erinnert. Es kühlt dabei so schnell ab, dass den Atomen keine Zeit bleibt, eine Struktur zu bilden.
Das im Druckgussverfahren gefertigte Liquidmetal hat viele äußerst begehrte Eigenschaften. Es ist etwa doppelt so fest wie Titan und gilt gemessen an seiner Festigkeit als Leichtgewicht. Zudem ist es korrosions- und verschleißfest. Da es sich ähnlich wie Kunststoff verarbeiten lässt, kann es in hochkomplexe Formen gebracht werden und behält dabei die Eigenschaften eines Metalls. Nach einer Verformung kehrt es dank seiner Elastizität in seine Ausgangsform zurück.
Apple hat mehr als 15 Jahre gebraucht, um – zumindest den Spekulationen nach – eine praktische Anwendung für Liquidmetal zu finden. Wie der Konzern die Legierung künftig nutzt, lässt sich kaum vorhersagen. Aufschluss geben aber Patente, die Apple seit dem Exklusivvertrag mit Liquidmetal Technologies 2010 angemeldet hat.
Das erste Liquidmetal-Patent von Apple untersuchte, wie amorphe Metalle Effizienz oder Haltbarkeit von Brennstoffzellen verbessern könnten. Seither hat sich Apple mit besseren Gießverfahren und mit 3D-Druck befasst, bei dem Objekte Schicht für Schicht entstehen. Auch ein Display direkt mit dem Rahmen zu verbinden, war Thema. 2016 erhielt Apple zudem ein Patent für einen Home-Button aus Liquidmetal, der sich beim Drücken verformt und dann in seine Ausgangsform zurückkehrt.
Mit derlei unterschiedlichen Anwendungsideen lotet Apple systematisch die Möglichkeiten und Fertigungshürden von Liquidmetal aus – ein deutliches Indiz dafür, dass das Material in seinen Produkten eine ernsthafte Zukunft hat.
Vom Weltall auf den Golfplatz
Die Kombination aus glasartiger Struktur und metallischen Eigenschaften ist einzigartig und eröffnet zahlreiche Einsatzmöglichkeiten. Das Jet Propulsion Laboratory der NASA, das an Entwicklung und Tests von Liquidmetal beteiligt war, nennt als Einsatzorte etwa die Raumsonde Genesis „sowie zahlreiche Shuttle-Missionen“. Zudem war die Legierung für einen Bohrer vorgesehen, der unter der Oberfläche des Mars nach Wasser suchen sollte.
Auch in chirurgischen Instrumenten und Prothesen, in der Automobil- sowie Luft- und Raumfahrtindustrie und im Sport hat Liquidmetal seinen Platz gefunden. So entwickelte Liquidmetal Technologies 1997 aus der Legierung Golfschläger, die Vibrationen dämpfen und sich angenehmer anfühlen sollten. Laut NASA übertrugen die Schläger dank der fehlenden Ausrichtung der Atome mehr Energie direkt auf den Ball. Sogar nahezu kratzfeste Luxusuhren wurden bereits aus dem besonderen Material gefertigt. Warum also hat Apple es so lange kaum genutzt?
Liquidmetal in großen Mengen herzustellen, ist schwierig – und gerade für Apple, wo Skalierbarkeit und eine ausgereifte Lieferkette Vorrang haben, eine besondere Herausforderung. Damit das Material nicht kristallisiert, muss es beim Druckguss extrem präzise und schnell abkühlen – eine große technische Hürde. In den Stückzahlen, die Apple benötigt, wäre eine gleichbleibende Qualität kaum zuverlässig zu halten. Würde Apple etwa ein iPhone-Gehäuse daraus fertigen, drohten Defekte – ganz abgesehen davon, dass die Materialstärke optimiert werden müsste. Ist das Material zu dick, kühlt es nicht schnell genug ab; ist es zu dünn, erstarrt es beim Gießen vorzeitig und bildet sich ungleichmäßig aus.
Liquidmetal lässt sich nur in einem engen Temperaturfenster formen, dem sogenannten Bereich der unterkühlten Schmelze. Darin wird die Legierung zähflüssig und lässt sich unter Druck in Form pressen. Danach kühlt sie rasch ab, behält ihre ungeordnete Atomstruktur und fixiert so die neue Form. Fachleute sprechen von thermoplastischer Formgebung.
Hinzu kommt der Kostenfaktor. Liquidmetal ist teuer in der Herstellung, jeder Vorteil müsste also gegen den Preis abgewogen werden, den Käufer für ein Gerät zu zahlen bereit wären. Da Aluminium und Titan gut skalierbar, bewährt und kostengünstig sind, sieht Apple womöglich keinen Grund, Liquidmetal überstürzt breiter einzusetzen.
Stattdessen konzentriert sich Apple offenbar auf kleinere Anwendungen – und beim Scharnier eines faltbaren iPhone liegt der Nutzen auf der Hand. Elastizität und Formbarkeit von Liquidmetal ermöglichen eine robuste, dünne Scharniermechanik, die klein genug ist, um sie in der Fertigung zu beherrschen. Peker argumentierte 2012 ähnlich: Gefragt, ob MacBooks einmal ein Liquidmetal-Gehäuse erhalten könnten, nannte er ein Scharnier oder eine Halterung als wahrscheinlicher. Mit dem iPhone Duo ist die Idee aktueller denn je.
Wenn jemand bei der Mac Life Ordnung ins Chaos bringt, dann ist es Sven T. Möller – und das gleich in doppelter Hinsicht. Als Layouter gibt er jeder Ausgabe ihre unverwechselbare Gestalt, als Redakteur sorgt er dafür, dass Apple-Themen mit der nötigen Tiefe behandelt werden. Sven ist seit Mitte der 2000er Jahre an Bord und damit eines der echten Urgesteine des Teams. Smarthome beschäftigt ihn als Eigenheimbesitzer mit besonderer Ernsthaftigkeit – und gelegentlich auch Frustration. Außerdem ist er mit Leidenschaft Musikhörer, wobei „hören“ bei Sven gerne auch als „beschallen“ interpretiert werden darf: Tests etwa für Bluetooth-Lautsprecher verantwortet er, frei nach dem Motto „je größer und lauter, desto besser“. Sven ist Mitbegründer und Co-Host des Apple-Podcasts Schleifenquadrat.
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