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Traditionell ist der Swiss Cut ein vereinfachter Diamantschliff, ausser der Tafel mit oben und unten je acht Facetten. Hier soll aber auf die Werkstätten in der Schweiz und die Veränderungen der Bearbeitung mittels Laser eingegangen werden. Die klassische Bearbeitungsweise wie Sägen, Reiben, Schleifen und Polieren ist heute weitgehend durch Bearbeiten mit Lasertechnik abgelöst.
Bei einem kürzlich gemachten Besuch der Firma Ziemer in Port bei Biel hatte ich die Gelegenheit, mit Kurt Ziemer und Jan Wernecke zu diskutieren. Traditionell wurden weltweit natürliche Diamanten je nach ihrer Form zuerst gesägt oder gespalten. Beim darauffolgenden Reiben wurden die Steine rundiert falls ein Brillant daraus entstehen sollte. Darauf folgte ein langwährendes Schleifen, bei dem die Facetten angelegt wurden. Durch Polieren erhielt der Stein seinen Glanz. Das Besondere der Diamantbearbeitung sind die uneinheitlichen physikalischen Eigenschaften der Diamantkristalle. Dies sind einerseits die Spaltbarkeit und andererseits seine richtungsabhängige Härte.
Bei unregelmässig geformten Rohsteinen können Teile mit einer Klinge abgespaltet werden, aber nur in Richtung einer Oktaederfläche. Bei regelmässig geformten Kristallen (Oktaeder, Hexakisokateder etc.) wird der Kristall über der Mitte gesägt, so, dass ein kleinerer und ein grösserer Stein entstehen. Bei einem Einschluss in der Mitte wird durch das Zentrum gesägt, um den Einschluss mit dem Sägeschnitt zu entfernen. Das mechanische Sägen mit Kupferblättern und Diamantstaub dauert viele Stunden. Ganze Batterien von Sägen sind in den Werkstätten in Betrieb gewesen. Beim anschliessenden Rundieren wurden auf einer Maschine ähnlich einer Drehbank mit einem als Werkzeug angedrückten anderen Diamant die Ecken des gesägten Steins entfernt, wodurch nun nach und nach die Rundiste entsteht.
Klassische Methode
Einmal gerundet, werden nach der klassischen Methode die Facetten angelegt, wobei der Stein in einer Metallzange fixiert ist. Beim Schleifen der Facetten gelten die besonderen Regeln des Diamantschleifens. Die Härte von Diamant ist richtungsabhängig. Nur in der Richtung auf die Oktaederkanten zu sind Diamanten schleifbar, in anderen Richtungen sind sie zu hart. Daher muss der Schleifer immer die ursprüngliche Ausrichtung vor Augen haben.
Mit dem Schleifen auf der Scheibe entsteht durch Reibung viel Wärme, meist über 1000 Grad. Die Anlage der Facetten wird häufig kontrolliert und der Stein wird abgekühlt, meistens in einer Boraxlösung. Beim Weiterschleifen verdunstet das Wasser und eine Boraxschmelze überzieht den Diamanten. Mit der Schmelze wird seine Oberfläche gegen die Luft abgeschirmt. Denn schon ab 700 Grad geht Diamant in Anwesenheit von Luftsauerstoff in Kohlendioxid über: C + O2 -> CO2. Dabei würde eine polierte Oberfläche matt. Diamant ist nicht so unvergänglich wie die Werbung behauptet. Schon bei einem Hausbrand können Diamanten im Schmuck vollständig in CO2 übergehen, übrig bleiben die leeren Fassungen.
Neue Technologie
Den Übergang von Diamant in Anwesenheit von Luftsauerstoff in Kohlendioxid unter Einwirkung von Hitze kann man technisch gezielt nutzen. Mit einem feinen pulsierenden Laserstrahl werden kleine Bereiche verdampft. Wird der Diamant dabei bewegt, könne auch Schnitte gemacht werden. Dabei wird die Masse des Kristalls mit Wasser gekühlt und nicht erhitzt.
Besonders die Bearbeitung verwachsener Kristalle wird dadurch erleichtert. Und beliebige Formen können mit dem Laser leicht geschnitten werden. Damit können die Steine auch rund geschnitten werden und selbst das Anlegen der Facetten gelingt mit dem Laser schneller als durch das traditionelle Schleifen auf der Scheibe. So müssen nur noch die vorbereiteten Flächen poliert werden. Diese moderne Technologie hat die früheren Bearbeitungsschritte auch in der Schweiz weitgehend abgelöst. Hersteller solcher Vorformer-Lasersysteme ist Synova Diamond in Duillier, beispielsweise mit dem Modell DaVinci.
Diamanten in der Schweiz
Ziemer in Port ist spezialisiert auf die Herstellung von Rohdiamanten für die industrielle Anwendung. In früheren Jahren haben Knappheit und Preisschwankungen von geeigneten Rohdiamanten immer wieder zu Engpässen in der diamantverarbeitenden Industrie geführt. So hat sich Ziemer entschlossen, synthetische Diamanten zu verarbeiten. Diese werden heute lokal auf eigenen HPHT-Pressen hergestellt. Hochdruck-Hochtemperatur-Pressen sind tonnenschwere Maschinen, die die Bedingungen im oberen Erdmantel erreichen. In einer Reaktionszelle wird in flüssigem Metall Kohlenstoff gelöst, der sich an einen kleinen Impfkristall anlagert und dabei einen grösseren Einkristall bildet. In der Schweiz gibt es inzwischen mehrere Betriebe, die synthetische Diamanten herstellen.
Darüber hinaus werden Diamanten auch nach der CVD-Methode (chemical vapour deposition) hergestellt. Bei dieser Methode wächst bei niedrigem Druck und hoher Temperatur eine Diamantabscheidung aus der Gasphase, beispielsweise durch Zersetzen von Methan. Dabei können polykristalline Platten aber auch monokristalline Tafeln von einigen Millimetern Dicke hergestellt werden. Diese weisen oft schwarze Bereiche auf, die bei einer nachträglichen HPHT-Behandlung verschwinden. Ziemer stellt auch CVD-synthetische Diamanten her. Ihre tafelige Form ist für die Herstellung vieler industrieller Anwendungen besonders geeignet.
HPHT-Schmuckdiamanten
Wenn keine speziellen Vorkehrungen getroffen werden, kristallisieren HPHT-Diamanten zu gelben Kristallen da der allgegenwärtige Stickstoff in die Gitter eingebaut wird. Die Steine in der Farbe Fancy Yellow eignen sich auch bestens zur Verwendung als facettierter Edelstein. So bietet Ziemer auch synthetische Schmuckdiamanten als Brillanten oder als eckige Steine an.
Prof. Dr. Henry A. Hänni