La pintoresca comuna de Spiez a orillas del lago de Thun parece una idílica postal alpina. Bajo uno de sus techos a dos aguas, se encuentra un aspecto de la «suizidad» que rara vez aparece en postales, pero que forma parte de Suiza tanto como los Alpes: la innovación de alta tecnología. Aquí está «Swiss Cluster», un spin-off de Empa especializado en sistemas innovadores para la producción de capas delgadas. «Swiss Cluster» fue fundada a finales de 2020 en Empa en Thun por un equipo del laboratorio «Mecánica de Materiales y Nanoestructuras» bajo la dirección del investigador en materiales Carlos Guerra y el ingeniero electrónico Kevin Lücke. Ambos cofundadores investigaban en Empa para hacer las capas delgadas más robustas y resistentes.
Este objetivo es fundamental para muchas industrias: Las capas delgadas tienen numerosas aplicaciones. Protegen componentes sensibles del desgaste y la corrosión. En óptica, reducen el reflejo de las lentes y permiten filtros especiales. Las capas delgadas decorativas otorgan un juego de colores especial a los componentes de relojes. Los implantes médicos recubiertos son mejor aceptados por el cuerpo. Y en microelectrónica, las tecnologías de capas delgadas son esenciales: transistores, chips de computadora y pantallas están hechos de secuencias precisas de capas de material de micro y nanómetro.
Dos métodos en tándem
Un procedimiento común para la fabricación de capas delgadas es la deposición física de vapor (PVD). En este proceso, el material de partida, generalmente un metal o un óxido metálico, se evapora en una cámara de vacío y se condensa sobre el componente a recubrir, el sustrato. Este método establecido es combinado por «Swiss Cluster» con un proceso mucho más nuevo basado en vacío llamado deposición de capas atómicas (ALD). A diferencia de PVD, en el método ALD, se agregan alternadamente sustancias gaseosas de partida a la cámara de vacío. De esto, el material de recubrimiento se forma en una reacción química sobre el sustrato, con precisión atómica en el grosor de la capa.
«ALD permite capas muy delgadas y homogéneas que ofrecen excelente protección contra la corrosión y oxidación. PVD, por otro lado, proporciona capas muy duras», explica el CEO de «Swiss Cluster», Carlos Guerra. «Al combinar ambos métodos, podemos fabricar capas delgadas que son extraordinariamente resistentes: duras y dúctiles a la vez, robustas térmicamente y resistentes a la corrosión.»
La combinación de los dos métodos de capas delgadas es compleja. Sacar el sustrato de un dispositivo y meterlo en el siguiente no da el resultado deseado: La superficie se oxida y contamina al aire, lo que empeora la adhesión de las siguientes capas. «Para experimentos de laboratorio en Empa, un sistema temprano consistía en una cámara de vacío para ALD y otra para PVD. Un doctorando tenía que trasladar manualmente el sustrato entre las cámaras para cada capa sin interrumpir el vacío», recuerda Guerra.
Para mejorar este proceso, en parte por espíritu empresarial y en parte por necesidad propia, surgió la primera máquina de «Swiss Cluster». Combina los dispositivos para ALD y PVD en una sola cámara de vacío. Las estructuras nano-revestidas que en el laboratorio tomaban una semana, se producen allí en pocas horas. «Al construir el prototipo en el laboratorio, nos dimos cuenta de que podría convertirse en un producto», dice Guerra. «Nació Swiss Cluster.»
Haciendo la innovación más accesible
«Swiss Cluster» no es la primera empresa que combina PVD y ALD. El «dúo dinámico» ya se ha establecido en la industria de semiconductores. «Los fabricantes de semiconductores utilizan el método combinado de una manera muy específica que es difícil de transferir a otras industrias», dice Guerra. «En cambio, queremos centrarnos en el resto del mercado.»
Las capas delgadas, robustas y funcionales son necesarias en todas partes, desde la industria relojera hasta la fabricación de componentes ópticos, baterías, implantes y microelectrónica. Y para aquellos clientes interesados solo en el emergente proceso ALD, «Swiss Cluster» ofrece otro dispositivo. Permite el llamado «Batch ALD»: una variante de deposición de capas atómicas que es más rápida y permite el recubrimiento simultáneo de múltiples componentes o de grandes y complejas piezas.
«ALD es un método relativamente nuevo y solo se utiliza en la industria desde hace unos 20 años», dice Guerra. «Estamos convencidos de que seguirá ganando importancia y conquistará sectores adicionales.» Aunque los procedimientos basados en vacío suelen ser costosos, ofrecen resultados de alta precisión, lo que les da una ventaja para muchas aplicaciones.
A diferencia de los equipos habituales en la industria de semiconductores, las máquinas de «Swiss Cluster» son compactas y relativamente fáciles de instalar y operar. «Hacemos estos procedimientos de alta tecnología más accesibles», explica el fundador. Además, en su propio laboratorio en Spiez, la start-up también ofrece recubrimientos como servicio. «Trabajamos junto a nuestros clientes para encontrar recubrimientos adecuados para sus aplicaciones. Esto nos ayuda a mejorar nuestros dispositivos y el cliente puede comprobar el método sin tener que adquirir una nueva máquina», dice Guerra.
Lo que comenzó en un laboratorio de Empa en Thun con dos inventores y un prototipo, hoy es una joven empresa exitosa. 15 empleados trabajan para «Swiss Cluster» en Spiez, apoyados por una red de socios en todo el mundo. Las máquinas de «Swiss Cluster» están en instituciones de investigación y empresas en Suiza, EE.UU. y Reino Unido. Los envíos a Francia, Brasil, Italia y China están por llegar.
Aquí es donde «Swiss Cluster» se distingue de muchas otras start-ups de alta tecnología: la joven empresa comenzó desde el día uno con un cliente a bordo y hasta ahora ha crecido principalmente de manera orgánica, a través de la venta de dispositivos y servicios. «Nuestra primera inversión fue en 2025», dice Guerra. Un éxito, pero también un desafío: «Tuvimos que hacerlo bien desde el principio», sonríe el cofundador. «Por eso estamos muy agradecidos por el apoyo inicial que recibimos como spin-off de Empa.» Ahora, «Swiss Cluster» ha sido galardonado por el Swiss Economic Forum con el codiciado «Swiss Economic Award» en la categoría «Producción/Comercio». El jurado elogió la combinación de excelencia científica, comprensión industrial y ejecución empresarial que el spin-off demuestra.
Contacto:
Dr. Carlos Guerra
Swiss Cluster AG
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