A pitoresca localidade de Spiez às margens do Lago Thun parece uma idílica paisagem alpina. Sob um dos seus telhados de duas águas, encontra-se um aspecto do 'Swissness' que raramente aparece em cartões postais, mas que também faz parte da Suíça, como os Alpes: a inovação de alta tecnologia. Aqui é o lar do 'Swiss Cluster', um spinoff da Empa, especializado em sistemas inovadores para a produção de camadas finas. O 'Swiss Cluster' foi fundado no final de 2020 na Empa em Thun por uma equipe do laboratório 'Mechanics of Materials and Nanostructures', liderada pelo pesquisador de materiais Carlos Guerra e pelo engenheiro eletrônico Kevin Lücke. Os dois cofundadores pesquisavam na Empa sobre como tornar as camadas finas mais robustas e resistentes.
A questão é central para muitos setores industriais: as camadas finas têm inúmeras aplicações. Elas protegem peças delicadas contra desgaste e corrosão. Na ótica, desembaçam lentes e permitem filtros especiais. Camadas finas decorativas conferem aos componentes de relógios um jogo de cores especial. Implantes médicos revestidos são melhor aceitos pelo corpo. E na microeletrônica, tecnologias de camadas finas são o elemento chave: transistores, chips de computador e displays são constituídos por sequências precisas de camadas de material micro e nanométricas.
Dois Processos em Tandem
Um dos processos comuns para a produção de camadas finas é a deposição física de vapor (PVD, na sigla em inglês). Nele, o material de partida, normalmente um metal ou óxido de metal, é vaporizado em uma câmara de vácuo e se condensa sobre a peça a ser revestida, o substrato. Este método estabelecido é combinado pelo 'Swiss Cluster' com o processo baseado em vácuo, mais recente, chamado deposição de camadas atômicas (ALD, na sigla em inglês). Ao contrário do PVD, no processo ALD, substâncias de partida em estado gasoso são adicionadas alternadamente à câmara de vácuo. O material de revestimento se forma numa reação química no substrato – com precisão atômica na espessura da camada.
'ALD possibilita camadas muito finas e homogêneas, que oferecem excelente proteção contra corrosão e oxidação. PVD, por outro lado, fornece camadas muito duras', explica o CEO do 'Swiss Cluster', Carlos Guerra. 'Combinando os dois processos, podemos criar camadas finas extraordinariamente resistentes: duras e dúcteis ao mesmo tempo, termicamente robustas e resistentes à corrosão.'
A combinação dos dois processos de camadas finas é complexa. Retirar o substrato de um dispositivo e inseri-lo no próximo não entrega o resultado desejado: ao ar, a superfície oxida e contamina, piorando a adesão das camadas seguintes. 'Para experimentos de laboratório na Empa, um sistema inicial consistia de uma câmara de vácuo para ALD e PVD. Um doutorando precisava mover manualmente o substrato entre as câmaras para cada camada, sem interromper o vácuo', lembra Guerra.
Para melhorar este processo, surgiu, em parte por espírito empreendedor, em parte por necessidade própria, a primeira máquina do 'Swiss Cluster'. Ela combina os aparelhos para ALD e PVD numa única câmara de vácuo. Estruturas de nanocamadas, para as quais o pesquisador levava uma semana no laboratório, são formadas em poucas horas. 'Quando construímos o protótipo no laboratório, percebemos que poderia se tornar um produto', diz Guerra. 'Swiss Cluster' nasceu.
Inovação mais acessível
O 'Swiss Cluster' não é a primeira empresa a combinar PVD e ALD. O 'dueto poderoso' já se estabeleceu na indústria de semicondutores. 'Os fabricantes de semicondutores usam o processo combinado de forma muito específica, o que é difícil de transferir para outros setores industriais', diz Guerra. 'Queremos focar no resto do mercado.'
Isso porque camadas finas, robustas e funcionais são demandadas em todos os lugares, desde a indústria relojoeira até a fabricação de componentes ópticos, baterias, implantes e microeletrônica. E para aqueles clientes interessados apenas no emergente processo ALD, o 'Swiss Cluster' oferece outro dispositivo. Ele permite o chamado 'Batch ALD': uma variante da deposição de camadas atômicas que é mais rápida e possibilita o revestimento simultâneo de vários componentes ou de peças grandes e complexas.
'ALD é um método relativamente novo e só é usado na indústria há cerca de 20 anos', diz Guerra. 'Estamos convencidos de que ganhará mais importância e conquistará setores adicionais.' Embora os processos baseados em vácuo muitas vezes sejam caros, eles fornecem resultados de alta precisão, o que lhes confere vantagem para muitas aplicações.
Diferente dos equipamentos comumente usados na indústria de semicondutores, as máquinas do 'Swiss Cluster' são compactas e relativamente fáceis de instalar e operar. 'Estamos tornando esses processos de alta tecnologia mais acessíveis', afirma o fundador. No próprio laboratório em Spiez, a startup também oferece revestimentos como serviço. 'Trabalhamos junto com nossos clientes para encontrar os revestimentos adequados para suas aplicações. Isso nos ajuda a melhorar nossos dispositivos – e o cliente pode se convencer do processo sem precisar adquirir uma nova máquina', diz Guerra.
O que começou em um laboratório da Empa em Thun com dois inventores e um protótipo, hoje é uma jovem empresa de sucesso. 15 funcionários trabalham para o 'Swiss Cluster' em Spiez, apoiados por uma rede de parceiros em todo o mundo. Máquinas 'Swiss Cluster' estão em instituições de pesquisa e empresas na Suíça, EUA e Reino Unido. Entregas para França, Brasil, Itália e China estão prestes a acontecer.
Aqui, o 'Swiss Cluster' se diferencia de muitas outras startups de alta tecnologia: a jovem empresa começou desde o primeiro dia com um cliente a bordo e cresceu até agora principalmente de forma orgânica, através da venda de dispositivos e serviços. 'Nosso primeiro investimento foi apenas em 2025', diz Guerra. Um sucesso, mas também um desafio: 'Tivemos que acertar desde o início', sorri o cofundador. 'Além disso, somos muito gratos pelo apoio inicial que recebemos como spinoff da Empa.' Agora, o 'Swiss Cluster' foi premiado pelo Swiss Economic Forum com o cobiçado 'Swiss Economic Award' na categoria 'Produção/Comércio'. O júri elogiou a combinação de excelência científica, compreensão industrial e implementação empresarial que o spinoff demonstra.
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Dr. Carlos Guerra
Swiss Cluster AG
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