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CSEM Y LOS EXPERTOS EN INVESTIGACIÓN DE MATERIALES

CSEM: una compañía científica dedicada a la micro tecnología suiza y la investigación aplicada

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julio 2018


CSEM Y LOS EXPERTOS EN INVESTIGACIÓN DE MATERIALES

Fue en el instituto de investigación de Neuchâtel que los investigadores desarrollaron aplicaciones relojeras para un material que está ganando popularidad rápidamente: el silicio. Otro ejemplo más de los logros que ahora cambian la faz de la relojería contemporánea.

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pesar de la extrema confidencialidad en torno a la investigación, el CEO del centro suizo de electrónica y microtecnología, Mario El-Khoury, y su personal, estuvieron felices de responder algunas preguntas formuladas por Europa Star.

CSEM Y LOS EXPERTOS EN INVESTIGACIÓN DE MATERIALES

Apenas pasa un día sin que otra marca de relojería anuncie su propio escape de silicio. ¿Podría contarnos un poco sobre cómo el uso de este material se ha extendido tanto?

La idea de usar silicio en la fabricación de piezas de relojería surgió por primera vez en el laboratorio de microsistemas del CSEM en los años 90. Las pruebas preliminares revelaron una muy buena resistencia a los golpes (en el probador de impacto de péndulo), pero pronto se presentó un gran obstáculo: las partes no eran funcionales ya que sus bordes eran demasiado ásperos.

Sin embargo, uno de nuestros ingenieros perseveró en sus esfuerzos, pensando en explotar la elasticidad del silicio para el muelle del volante, y realizó una prueba con el entonces director del museo internacional de relojería en La Chaux-de-Fonds. Apareció un nuevo obstáculo en el sentido de que el material respondía bien solo si no había una gran variación de temperatura. Sin embargo, el ingeniero perseveró y continuó trabajando en el tema junto con dos asistentes, incluido un físico especializado en silicio.

Luego vino la idea que lo cambió todo: el uso de «termocompensación». Esto implicaba usar dióxido de silicio en bruto con el silicio en un procedimiento térmico especial para compensar la deriva térmica (el silicio tiene un coeficiente térmico positivo, mientras que el de su óxido es negativo). Este proceso decisivo lo cambió todo. El proceso patentado se desarrolló luego con el Swatch Group, Rolex y Patek Philippe. La aventura tecnológica continúa hasta nuestros días y ahora ha entrado en una nueva fase, con el uso de silicio para el regulador («regulador Genequand»), que ha abierto nuevos caminos de exploración.

«En lo que respecta a los callejones sin salida, el diamante es un ejemplo famoso. Los intentos de usarlo en forma policristalina siempre han llevado a la decepción».

La aplicación de nuevos materiales en la relojería puede producir resultados exitosos, pero también puede conducir a algunos callejones sin salida... ¿Puede darnos algún ejemplo de cada uno?

Muchos ejemplos son confidenciales, pero algunos éxitos, aparte del silicio, incluyen la aleación Nb-Zr de Rolex, que la marca utiliza para el volante en algunos de sus relojes. Otro ejemplo interesante, una vez más para los muelles del volante, es el compuesto de nanotubos de carbono desarrollado para Zenith.

En lo que respecta a los callejones sin salida, el diamante es un ejemplo famoso. Los intentos de usarlo en forma policristalina siempre han llevado a la decepción. Con el tiempo, el material sufre erosión, lo que resulta altamente problemático para el mecanismo del reloj. Debo mencionar que el Profesor Niels Quack de la EPFL acaba de hacer un avance interesante al fabricar una rueda de escape en diamante monocristalino. Pero todavía estamos en la fase de investigación del conocimiento actual, ya que algunas de las limitaciones físicas están demostrando ser difíciles de superar.

CSEM Y LOS EXPERTOS EN INVESTIGACIÓN DE MATERIALES

¿Cómo puede estar seguro de que los componentes fabricados con materiales recientes, como el silicio o el grafeno, serán lo suficientemente fiables con el tiempo?

El silicio, por ejemplo, se usa en microtecnologías precisamente por su resistencia extrema al desgaste y ha demostrado ser exitoso en todas las pruebas de uso a largo plazo. Aquí tenemos un cristal único, que no se ve afectado por el paso del tiempo. Por lo tanto, su fiabilidad y longevidad serán mucho mayores que las del acero.

En términos generales, hay dos factores a tener en cuenta para evitar y evitar este tipo de problemas: el conocimiento de los materiales y el conocimiento del proceso de fabricación. En el primer caso, los materiales deben ser probados y caracterizados para evaluar sus propiedades o someterlos a un envejecimiento acelerado. En el CSEM, tenemos alrededor de cuarenta aparatos que utilizamos para llevar a cabo estas evaluaciones.

En lo que respecta al proceso de fabricación, si no se controla a fondo, puede dar como resultado piezas defectuosas. Por esta razón, hemos desarrollado métodos avanzados para el control de calidad y la detección de defectos incluso a nivel atómico en materiales de cristal único basados ​​en difracción de rayos X de alta resolución. Este método nos permite optimizar el proceso de fabricación de silicio, por ejemplo.

¿La llegada de los nuevos CNC o impresoras 3D ha dado lugar a la aplicación de nuevos materiales en la relojería?

La impresión 3D ha despertado un gran interés en el desarrollo de componentes en nuevos materiales. Hace posible diseñar diferentes piezas de las que se pueden lograr con herramientas de producción más convencionales, independientemente del material utilizado. El CSEM ha creado una actividad empresarial completa en este campo. En el caso de la cerámica, por ejemplo, la impresión 3D evitaría la exigente tarea de mecanizado debido a la naturaleza de estos materiales. En el caso de los cristales metálicos, permite al artesano aprovechar las velocidades de enfriamiento, que, si se controlan adecuadamente, producirán el endurecimiento necesario para lograr el estado vítreo. La construcción de materiales huecos o «espuma» para ayudar a crear piezas metálicas ultraligeras es, sin duda, uno de los conceptos innovadores que se ha visto facilitado por la llegada de las máquinas de impresión 3D.

Sin embargo, todavía hay algunos avances en la impresión 3D para su uso generalizado que se aplicará a las piezas de relojería. Los acabados superficiales, la precisión y las propiedades mecánicas siguen siendo áreas que en gran medida requieren mejoras.

A menudo escuchamos estos días acerca de los «puentes» que se están construyendo entre la industria relojera y médica. ¿Cómo es en realidad?

En el mundo de la subcontratación de la relojería, existen lazos desde hace mucho tiempo entre la industria médica y la relojería.

Por ejemplo, Straumann se especializó primero en aleaciones para la relojería, perfeccionando algunas que aún hoy en día son utilizadas por la industria. En la década de 1970, un avance en el uso de aleaciones no corrosivas para el tratamiento de fracturas óseas llevó a Fritz Straumann a ingresar al mercado de la ortopedia y los implantes dentales. Esto marcó el punto de inflexión que se convirtió en historia en el desarrollo de la compañía.

También existe una base común entre las dos industrias en las que están involucradas las aleaciones de metales preciosos (platino y oro). En la relojería, estas aleaciones se utilizan para el acabado decorativo. La industria médica los usa para implantes, incluso si hay una tendencia a la baja en su uso.