Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de Materiales

Los Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de Materiales ( Empa ; alemán: Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt , ^{[ 2 ]} francés: Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche , italiano: Laboratorio federale di prova dei materiali e di ricerca , romanche: Institut federal da controlla da material e da perscrutaziun, ) son una institución de investigación suiza dedicada a la ciencia y la tecnología de materiales aplicadas . Cuenta con tres sedes: Dübendorf , St. Gallen y Thun . Como parte del Dominio ETH , está adscrito al Departamento Federal de Asuntos Económicos, Educación e Investigación (EAER). Durante más de 100 años desde su fundación en 1880, Empa ha sido un instituto de ensayo de materiales. Desde finales de la década de 1980, se ha transformado progresivamente en un instituto de investigación interdisciplinario para materiales y tecnologías. ^{[ 3 ]}

Bajo la visión de “Materiales y Tecnologías para un Futuro Sostenible”, Empa se ha fijado el objetivo de desarrollar soluciones a problemas prioritarios que afectan a la industria y la sociedad, por ejemplo, en los ámbitos de la energía, el medio ambiente, la movilidad, la salud y la seguridad. Para ello, se guía por los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU y las necesidades de la industria y la sociedad suizas. Sus áreas de investigación se centran en materiales y tecnologías nanoestructuradas, el entorno construido, la energía, los recursos y las emisiones, así como la salud y el rendimiento. ^{[ 4 ]}

El cambio de institución de ensayo de materiales a institución de investigación también se refleja en el nombre: desde 1988, Empa se denomina oficialmente Laboratorios Federales Suizos de Ensayo e Investigación de Materiales . Desde 2001, el cambio de estrategia se ha hecho cada vez más evidente: el número de publicaciones científicas pasó de 67 en 2001 a cerca de 870 en 2022. El número de proyectos financiados por la Fundación Nacional Suiza para la Ciencia  (SNSF) aumentó de 5 a más de 100 durante el mismo período, el número de estudiantes de doctorado de 16 a más de 280; además, hay más de 230 estudiantes de grado y máster, así como becarios. La financiación externa también aumentó, de 34 millones de francos suizos en 2000 a más de 60 millones de francos suizos (2022), de los cuales 49 millones se recaudaron mediante propuestas de investigación y casi 11 millones mediante servicios y consultoría. Empa participa actualmente en 76 proyectos en curso de los programas marco de la UE y en casi 90 proyectos de Innosuisse, la agencia suiza para la promoción de la innovación. El presupuesto anual en 2022 fue de aproximadamente 107 millones de francos suizos en financiación federal directa y más de 60 millones de francos suizos en financiación externa adquirida. ^{[ 5 ]}

Las actividades de Empa se centran en la investigación y el desarrollo orientados a la aplicación, a menudo en estrecha colaboración con socios industriales. Esto se refleja en su eslogan: «Empa: el lugar donde comienza la innovación». Empa adopta un enfoque multidisciplinario: científicos e ingenieros de diversas disciplinas colaboran en la mayoría de los proyectos. Asimismo, apoya a los dos Institutos Federales Suizos (ETH) de Zúrich y a la EPFL de Lausana , así como a universidades y universidades de ciencias aplicadas suizas, en sus actividades docentes, y participa en la organización de congresos científicos y eventos de formación y perfeccionamiento a través de la Academia Empa. Los congresos, ciclos de conferencias, seminarios y eventos formativos están dirigidos a científicos, expertos de la industria y la empresa, pero también al público en general, como por ejemplo en la serie de eventos wissen2go ^{[ 6 ] .}

En 1880, el Instituto para el Ensayo de Materiales de Construcción inició sus actividades. Ludwig von Tetmajer , profesor de ciencia de los materiales de construcción, fue su primer director. Tiene su sede en el Instituto Politécnico de Zúrich (actualmente ETH Zúrich). ^{[ 8 ]}

En 1891, Tetmajer recibió el encargo de esclarecer la causa del derrumbe del puente ferroviario de Münchenstein,  construido por Gustave Eiffel . En poco tiempo, logró demostrar que la hipérbola de Euler, que se había utilizado hasta entonces, solo podía aplicarse en el rango elástico del acero en cuestión.

En 1895, se utilizó por primera vez el nombre de Laboratorios Federales Suizos de Ensayo de Materiales .

En 1937, se incorporó el Instituto Suizo de Ensayos Textiles de San Galo, que había sido ampliado en 1911. Empa pasó a llamarse Laboratorios Federales Suizos de Ensayo e Investigación de Materiales para la Industria, la Construcción y el Comercio.

En 1962, Empa se trasladó de Zúrich al suburbio de Dübendorf . Allí se centra en la ingeniería estructural y civil, la ingeniería de seguridad, la tecnología de superficies, los materiales metálicos, los materiales compuestos, los ensayos no destructivos, los análisis químicos, los ensayos de gases de escape y aire exterior, las instalaciones de edificios, la física de la construcción, la acústica y la reducción del ruido. ^{[ 9 ]}

En 1988 se produjo un cambio en la dirección de la investigación. A partir de entonces, Empa pasó a llamarse Laboratorios Federales Suizos de Ensayo e Investigación de Materiales.

En 1996, Empa se trasladó al nuevo edificio Im Moos en la sede de St. Gallen . Sus actividades se centran en la fisiología de la vestimenta, los sistemas de protección personal, las fibras y textiles funcionales, los materiales biocompatibles, el modelado de materiales e imágenes y las evaluaciones de riesgos tecnológicos.

En 2001, Empa intensificó aún más su enfoque en la investigación y el desarrollo de innovaciones; sin embargo, la transferencia de conocimiento y los servicios siguieron siendo una parte importante de su cartera de actividades. Se creó una comisión internacional de investigación para evaluar periódicamente las actividades de investigación de Empa.

En 2003, la nanotecnología llegó a Empa. El nuevo laboratorio nanotech@surfaces trabaja con nanoestructuras, nanotubos como fuentes de electrones y capas cuasicristalinas. En Dübendorf, se creó el departamento de Polímeros Funcionales .

En 2004, se creó otro nuevo laboratorio en Dübendorf: Nanoscale Materials Science . Este se centra en el desarrollo y análisis de superficies y recubrimientos nanoestructurados.

En 2005, Empa fundó la Escuela Internacional de Doctorado Suiza-Polonia ^{[ 10 ]} junto con la Universidad Tecnológica de Varsovia y la Universidad de Ciencia y Tecnología AGH de Cracovia. Esta cooperación con los nuevos Estados miembros de la UE se ha intensificado en el marco de los llamados "mil millones de cohesión", la contribución de Suiza a la expansión hacia el este de la UE, por ejemplo, a través de numerosos proyectos de investigación conjuntos y eventos conjuntos como las Jornadas Suizo-Polacas de Ciencia y Tecnología , que se celebraron en Varsovia por primera vez en 2010.

También en 2005, Empa celebró su 125 aniversario junto con 13.000 visitantes bajo el lema “Investigación que inspira”.

En 2008, Empa fundó la incubadora de empresas glaTec en Dübendorf, cuyo objetivo es promover y apoyar la creación de empresas emergentes innovadoras en el entorno de Empa. ^{[ 11 ]} Es la contraparte de “tebo”, que existe en Empa en St. Gallen desde 1996. Empa también amplió significativamente sus actividades en el sector fotovoltaico . Además, se amplió la cooperación internacional con los principales institutos de investigación de materiales del mundo mediante la creación del WMRIF (Foro Mundial de Institutos de Investigación de Materiales), que incluye el Instituto Nacional Japonés de Ciencia de Materiales (NIMS), los Laboratorios Nacionales de EE. UU. y varios laboratorios de investigación de materiales de la UE.

En 2010, Empa firmó nuevos acuerdos de colaboración con diversos socios industriales en los ámbitos de las pilas de combustible, las aplicaciones de tecnología médica y los conceptos de movilidad sostenible. Además, las actividades en cinco «Áreas de Investigación Prioritarias» se alinearon aún más con la misión principal de Empa: transformar la investigación y la tecnología en innovaciones comercializables.

En 2011 y 2012, Empa participó con gran éxito, con casi 25 proyectos, en las medidas especiales contra la apreciación del franco suizo financiadas por la Comisión de Tecnología e Innovación (CTI) –ahora Innosuisse–, cuyo objetivo es reforzar la capacidad de innovación y, por tanto, la competitividad de las empresas suizas.

En 2014, el gobierno suizo puso en marcha un programa prioritario para impulsar la investigación energética. Ocho centros de competencia diferentes ( Centros Suizos de Competencia para la Investigación Energética , SCCER) tienen como objetivo mejorar la interconexión entre las universidades e instituciones de investigación suizas en el ámbito de la investigación energética y promover sinergias. Empa ha asumido el liderazgo de uno de estos ocho centros como "Casa Líder" en el campo de Edificios y Distritos Energéticamente Eficientes del Futuro (FEEB&D), con el objetivo de reducir el consumo energético del parque inmobiliario suizo en un factor de cinco para el año 2050.

En 2014, se celebró la ceremonia de colocación de la primera piedra de NEST , un concepto de edificio diseñado para acelerar la transferencia de nuevos materiales y tecnologías y llevar más rápidamente al mercado productos de los sectores de la construcción y la energía. Empa gestiona el edificio de investigación e innovación conjuntamente con Eawag. NEST consta de una estructura central y tres plataformas abiertas sobre las que se instalan módulos individuales de investigación e innovación —denominados «unidades»— según el principio de conectar y usar . Tras la creación de la «estructura central» de NEST en 2015, se pudo comenzar la construcción de los primeros módulos. El 23 de mayo de 2016, se inauguró el edificio con dos módulos ya instalados. ^{[ 12 ] [ 13 ]} En los años siguientes, se añadieron progresivamente más unidades; a finales de 2022, ocho módulos estaban en funcionamiento. Cada uno de estos módulos del edificio se realizó junto con socios de investigación e industria. En el ámbito de la investigación, instituciones como ETH Zurich, EPF Lausanne, la Universidad de Ciencias Aplicadas y Artes de Lucerna y el Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT) han utilizado la plataforma NEST hasta la fecha. El enfoque temático de la mayoría de las unidades se centra en la eficiencia energética y de recursos, ya sea mediante conceptos y materiales compatibles con el ciclo energético, nuevos conceptos energéticos (inteligentes) o nuevos métodos digitales de planificación y construcción que optimizan el uso de los materiales.

En 2015 se presentó Move, otra plataforma de demostración y transferencia de tecnología en el sector de la movilidad. Esta plataforma permite desarrollar conceptos de movilidad sin combustibles fósiles y probarlos en la práctica, desde la electromovilidad hasta el hidrógeno y los combustibles sintéticos . La fuente de energía es la electricidad procedente de sistemas fotovoltaicos o centrales hidroeléctricas, cuya disponibilidad fluctúa considerablemente y no se necesita en la red eléctrica. Esta electricidad se convierte, mediante la electrólisis del agua, primero en hidrógeno y, posteriormente, en metano ( concepto de conversión de energía a gas ).

Como parte de la inauguración de NEST, en 2016 entró en funcionamiento una tercera plataforma de demostración: el ehub (Energy Hub). Este centro de control coordina y gestiona los flujos de energía entre NEST y los distintos usuarios y fuentes energéticas, conectando así simultáneamente el sector de la movilidad con el sector de la construcción (lo que se conoce como acoplamiento sectorial). El objetivo del ehub es garantizar un suministro energético optimizado, especialmente ante fuentes energéticas con alta fluctuación temporal, como la energía solar y la eólica. Por ello, la plataforma también dispone de tecnologías intermedias de almacenamiento y conversión para las diferentes fuentes energéticas.

En 2016, Empa inauguró su Centro de Competencia en Recubrimientos , donde las tecnologías de superficie a medida y los procesos de fabricación aditiva (FA) avanzados se trasladan de los laboratorios de investigación a aplicaciones industriales comercializables. El centro alberga diversas instalaciones de recubrimiento para recubrimientos duros, células fotovoltaicas flexibles y electrónica orgánica, así como impresoras 3D para materiales metálicos y biocompuestos. Las instalaciones están cerca de la industria en términos de tecnología de procesos, pero cuentan con modificaciones que permiten a los investigadores realizar análisis detallados de los procesos. El objetivo es facilitar así la ampliación de nuevas tecnologías y procesos para la industria suiza.

Con objetivos muy similares, el dominio ETH lanzó en 2017, bajo el liderazgo de Empa, el área de investigación estratégica «fabricación avanzada (AM)», cuyo objetivo es apoyar a la industria suiza en el aprovechamiento del potencial de la digitalización y el desarrollo de tecnologías AM. Esto dio lugar en 2019 a la Alianza AM-TTC , la organización que agrupa a los centros suizos de transferencia de tecnología en el campo de la fabricación aditiva. El primer centro de este tipo que surgió en 2019 fue el Centro Suizo m4m en Bettlach, que desarrolla procesos para la fabricación de implantes impresos en 3D en colaboración con el sector de la tecnología médica. A principios de 2023, la red contaba con tres centros TT más.

También en 2019, Empa intensificó sus actividades de investigación en el sector de las baterías y, entre otras cosas, estableció una alianza estratégica con la Sociedad Fraunhofer para crear las bases de una nueva generación de baterías de tracción listas para la producción para coches eléctricos.

Ese mismo año, se creó en Empa, en Dübendorf, el Laboratorio de Robótica para la Sostenibilidad, en colaboración con el Imperial College de Londres, para desarrollar nuevos materiales para sistemas robóticos utilizados en la monitorización ambiental y en el mantenimiento de infraestructuras de difícil acceso.

En 2021, la plataforma nacional de innovación Switzerland Innovation incluyó en su red el Innovation Park East, situado junto a la sede de Empa en St. Gallen. En 2022, la incubadora de startups de Empa, Startfeld, se fusionó con Innovation Park East. En Dübendorf, Empa colocó la primera piedra de su nuevo campus de investigación co-operate [ ^{14 ] ,} que está orientado a minimizar las emisiones de gases de efecto invernadero .

También en 2022, Empa reforzó y amplió sus actividades de investigación en el campo de la tecnología cuántica , incluyendo una subvención de 15 millones de francos suizos de la Fundación Werner Siemens para desarrollar más nanomateriales de carbono para futuras tecnologías cuánticas. También en 2022, Empa decidió concentrar sus actividades de investigación en cuatro áreas principales de investigación en el futuro ^{[ 15 ].}

• Materiales y tecnologías de fabricación a nanoescala
• Entorno construido
• Salud
• Energía, recursos y emisiones

En 2023 se inició el proyecto Mining the Atmosphere que intenta encontrar aplicaciones industriales para el CO2 atmosférico capturado ^{[ 16 ].}

• Ciencia y tecnología en Suiza
• Almacenamiento de calor de verano e invierno con NaOH

• Sitio web oficial
• Empa-Akademie
• Ley Federal sobre los Institutos Federales de Tecnología (Ley ETH) (SR 414.110)
• Alemán: Verordnung des ETH-Rates über die Forschungsanstalten des ETH-Bereichs (SR 414.161)
• Alemán: Die Geschichte der Empa (ETHistory)
• NIDO
• mover
• centro electrónico
• Alianza AM-TTC
• Centro suizo de 4 m4
• Alemán: Innovationspark Ost

47°24′08″N 8°36′41″E / 47.4022°N 8.6113°E / 47.4022; 8.6113