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Schlagwort: empa

  • Neue Erkenntnisse zur Stabilität von Stahl unter Wasserstoffeinfluss

    Neue Erkenntnisse zur Stabilität von Stahl unter Wasserstoffeinfluss

    Forschende des Labors für Fügetechnologie und Korrosion an der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) untersuchen die Mechanismen, die zur Wasserstoffversprödung von Stahl führen. In der besonderen Aufmerksamkeit des Teams um Chiara Menegus und Claudia Cancellieri steht das Wirken des Wasserstoffs an der Grenzschicht zwischen einer Passivierungsschicht und dem Metall, heisst es in einer Mitteilung.

    Unter der Passivierungsschicht versteht man eine etwa 5 Nanometer starke Oxidschicht, die bei der Oxidation von im Stahl enthaltenem Chrom entsteht. Die Passivierungsschicht schützt den Stahl vor weiterer Korrosion. Wie sich bei Untersuchungen zeigte, können aber an der Grenzfläche zwischen der Passivierungsschicht und dem Metall einzelne Wasserstoffatome reagieren und die schützende Oxidschicht abbauen. Dies führt schliesslich zur Versprödung des Stahls und kann Materialbrüche herbeiführen, so beobachtet an Bauten wie der Carolabrücke in Dresden, dem Londoner Wolkenkratzer 122 Leadenhall Street oder Teilen der Bay Bridge in San Francisco.

    Der Nachweis der Wasserstoffatome in der Grenzfläche ist jedoch kompliziert. „Es ist schwierig, eine verborgene Grenzfläche im Inneren des Materials zu untersuchen, ohne die Probe zu zerstören“, wird Forschungsleiterin Claudia Cancellieri in der Mitteilung zitiert.

    Für die Untersuchungen nutzten die Forschenden die harte Röntgenphotoelektronenspektroskopie (Englisch: Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy, kurz HAXPES). Mit dieser Methode liess sich zeigen, dass der Wasserstoff die Passivierungsschicht abbaute.

    In einem weiteren Schritt sollen in Zusammenarbeit mit dem Ion Beam Physics Lab der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) unterschiedliche Eisen-Chromlegierungen untersucht und resistente Oxidschichten gefunden werden. Erkenntnisse aus diesen Forschungen könnten zum Bau langlebiger Brücken sowie zu besserer Infrastruktur für die Lagerung und den Transport von Wasserstoff führen, heisst es in der Mitteilung.

  • Computermaus aus Holz

    Computermaus aus Holz

    Leiterplatten sind das unsichtbare Grundgerüst der Elektronik. Bislang meist auf fossilen Kunststoffen aufgebaut. Ihre konventionelle Herstellung nutzt glasfaserverstärktes Epoxidharz.  Einen erdölbasierten Werkstoff, der am Ende seines Lebenszyklus kaum recycelbar ist und aufwendig entsorgt werden muss. Angesichts wachsender Mengen an Elektronikabfall wird dieses Recyclingproblem immer drängender.

    Am «Cellulose and Wood Materials»-Labor der Empa entstand deshalb ein Trägermaterial auf der Basis von Holz, das sich vollständig biologisch abbauen lässt. Unter der Leitung von Thomas Geiger entwickelte das Team im EU-Projekt HyPELignum eine Technologie, bei der Lignocellulose – ein bislang wenig genutztes Nebenprodukt der Holzverarbeitung – in eine robuste, funktionale Platte verwandelt wird.

    Funktion und Kreislauf schliessen
    Im Kern besteht das neue Material aus einer Mischung von Cellulosefibrillen und Lignin. Durch fein abgestimmte mechanische Prozesse entsteht ein stabiles Geflecht, das in einer «hornifizierten» Platte aushärtet. Die daraus gefertigten Leiterplatten können mit Leiterbahnen bedruckt und mit elektronischen Komponenten bestückt werden.

    Zentrale Herausforderung bleibt die Feuchtigkeitsresistenz. Denn gerade die Offenheit für Wasser macht das Material am Lebensende biologisch abbaubar. Ein Zielkonflikt, den das Empa-Team künftig noch besser auflösen will. Bei ihrem Erstversuch gelang es bereits, eine voll funktionsfähige Computermaus und weitere Geräte zu bauen. Nach Gebrauch könnten diese unter geeigneten Bedingungen kompostiert werden und wertvolle Metalle und Bauteile werden einfach zurückgewonnen.

    Von der Forschung in die Praxis
    Die Entwicklerinnen und Entwickler am Empa-Labor kooperieren eng mit Firmen wie Profactor, um die neuen Platinen in serienreife Produkte zu überführen. Das Potenzial für die Industrie ist gross. Gerade bei kurzlebigen Elektronikartikeln entsteht so eine Lösung, die Ressourcen schont, Entsorgungskosten senkt und den ökologischen Fussabdruck minimiert.

    Das Projekt HyPELignum legt ausserdem Wert auf nachhaltige Gesamtstrategien. Nicht nur Ausgangsmaterialien und Produktion, sondern auch Lebenszyklus-Analysen und Industriepartnerschaften stehen im Fokus. Mit Demonstrationsgeräten und geplanter industrieller Skalierung soll bis 2026 der Sprung von der Laborlösung zum marktreifen Produkt gelingen.

  • Leichter und stärker: Neue Generation von Netzwerkbogenbrücken

    Leichter und stärker: Neue Generation von Netzwerkbogenbrücken

    Eine neue Grenzbrücke überspannt seit dem vergangenen Jahr die Oder bei Küstrin. Sie wird von einem Netzwerkbogen mit 130 Meter Spannweite und 88 Carbon-Trägern gehalten. Wie aus einer nun veröffentlichten Mitteilung der Empa hervorgeht, sind diese Carbon-Spannseile von Carbo-Link, einer Empa-Ausgliederung aus Fehraltorf, entwickelt worden. Die Carbon-Träger bestehen aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK).

    Der neuartige Werkstoff ermöglicht nicht nur eine flexible Verarbeitung, sondern spart auch eine grosse Menge Kohlendioxid ein, die bei herkömmlichen Stahlkonstruktionen freigesetzt würde. Mit dem Verwenden der Carbon-Träger reduziert sich das Eigengewicht gegenüber sonst eingebauten Flachstahlhängern erheblich. Bei der Konstruktion wurden rund 500 Tonnen Stahl und 1350 Tonnen Stahlbeton eingespart.

    Ein wesentlicher Vorteil der neuen Tragseile liegt in ihrer hohen Zugfestigkeit und in einer geringeren Ermüdung als Stahl. Die Ermüdungsversuche führte grösstenteils ein Team der Empa-Abteilung Structural Engineering durch und bestätigte dabei die nötige Dauerfestigkeit des neuartigen CFK-Materials. „Damit haben wir die Basis geschaffen für eine neue Generation filigraner Netzwerkbogenbrücken mit Carbon-Hänger als tragende Elemente“, wird Giovanni Terrasi, Leiter der Empa-Abteilung Mechanical Systems Engineering, in der Mitteilung zitiert.

    Optisch bieten die neuen Materialien gestalterische Freiheiten, wie die Oderbrücke zeigt. Carbon-Träger sind bereits bei weiteren Brückenbauten eingesetzt worden, das Besondere an der Oderbrücke ist ihre erstmalige Verwendung für den schweren Gütereisenbahntransport. Züge können sie mit einer Geschwindigkeit von 120 Kilometern je Stunde passieren. Die Brücke ist sowohl mit dem Deutschen Brückenbaupreis als auch dem britischen Bridges International Award ausgezeichnet worden.

  • Zukunftsweisende Ingenieurbaukunst

    Zukunftsweisende Ingenieurbaukunst

    Die Brücke ersetzt mit ihrer 266 Meter langen Gesamtkonstruktion ein veraltetes Bauwerk aus dem Jahr 1926, das den Anforderungen des modernen Eisenbahnverkehrs nicht mehr genügte. Zentrales Bauteil ist ein strahlend weisser Netzwerkbogen mit einer Spannweite von 130 Metern, der den Grenzfluss Oder stützungsfrei überspannt. Statt klassischer Flachstahlseile kommen 88 Carbon-Zugglieder aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff zum Einsatz. Diese Hänger wurden massgeblich am Empa-Institut in Dübendorf entwickelt, getestet und begutachtet. Sie ersetzen die mehrere Tonnen schweren Stahlsegmente und verringern dadurch das Gesamtgewicht der Tragkonstruktion erheblich. Ein Vorteil für Materialeffizienz und Gestaltungsspielraum.

    Wirtschaftliche und nachhaltige Vorteile
    Die innovative Brückentechnik ermöglichte es, rund 600 Tonnen Stahl und 1350 Tonnen Stahlbeton einzusparen. Im Bauprozess wurde eine projektspezifisch ausgearbeitete Gerüstlösung eingesetzt, um Montage und Verschweissung der Brückensegmente effizient zu gestalten. Dank der hohen Ermüdungs-, Zug- und Korrosionsfestigkeit der Carbonseile ist sowohl der Wartungsaufwand als auch die Lebensdauer der Brücke positiv beeinflusst. Eine Nachhaltigkeitsstudie belegt, dass der Einsatz von Carbon rund 20 Prozent weniger CO₂-Emissionen als eine herkömmliche Stahlkonstruktion verursacht.

    Internationale Ausstrahlung und Zukunftspotenzial
    Die Eisenbahnbrücke kann von Güter- und Personenzügen mit bis zu 120 km/h befahren werden und erfüllt höchste Sicherheitsstandards. Umfangreiche Tests durch die Empa bestätigten die Dauerfestigkeit des Materials unter realen Belastungen. Die Brücke wurde mehrfach ausgezeichnet, unter anderem mit dem Bridges International Award und dem Deutschen Brückenbaupreis. Sie gilt als Vorreiter für den Einsatz von Hochleistungsverbundstoffen im Infrastrukturbau.

    Neue Ästhetik und symbolische Bedeutung
    Der markante, elegante Bogen schafft einen architektonischen Akzent im Grenzgebiet und unterstreicht die Verbindung zwischen den Ländern. Die Netzwerkbogenbrücke mit Carbonhängern steht zugleich für technische Innovationskraft und ökologische Verantwortung. Sie könnte künftig als Standard für vergleichbare Grossprojekte im europäischen Bahnverkehr dienen.

  • Präzises Timing für perfekte Dünnschichten

    Präzises Timing für perfekte Dünnschichten

    Piezoelektrische Dünnschichten sind unverzichtbare Bestandteile in einer Vielzahl elektronischer Anwendungen. Sie kommen in Frequenzfiltern, Sensoren, Aktoren und in winzigen Energiewandlern zum Einsatz. Ihre Fähigkeit, elektrische Spannung in mechanische Bewegung umzuwandeln und umgekehrt, macht sie zu einem zentralen Baustein moderner Kommunikationstechnik. Doch die Herstellung dieser hochsensiblen Schichten ist eine komplexe Angelegenheit. Ihre Qualität entscheidet über die Leistungsfähigkeit und Langlebigkeit der Endprodukte.

    HiPIMS Verfahren mit neuen Möglichkeiten
    Das High Power Impulse Magnetron Sputtering (HiPIMS) ist ein bekanntes Verfahren zur Beschichtung von Substraten mit hochdichten Schichten. Dabei werden im Vakuumkammer-Umfeld energiereiche Pulse erzeugt, die Atome aus dem Target-Material herausschlagen. Diese Atome lagern sich als Dünnschicht auf dem Substrat ab. Für piezoelektrische Anwendungen, wie zum Beispiel Aluminiumnitrid-Schichten, bot das Verfahren bislang aber keine optimale Lösung. Denn zusammen mit den gewünschten Target-Ionen gelangen auch Argon-Ionen aus dem Prozessgas auf das Substrat, was zu unerwünschten Einschlüssen führt.

    Argon-Einschlüsse vermeiden
    Argon, ein übliches Prozessgas im Magnetron-Sputtering, ist chemisch inaktiv, aber es kann in Form von Einschlüssen in den Schichten verbleiben. Bei piezoelektrischen Schichten ist dies problematisch, da diese unter hohen elektrischen Spannungen betrieben werden. Selbst geringe Mengen an Argon führen zu einem elektrischen Breakdown und gefährden die Funktionsfähigkeit der Bauteile. In der klassischen HiPIMS-Prozessführung ist es jedoch schwierig, die Argon-Ionen zu eliminieren, da sie gleichzeitig mit den Target-Ionen auf das Substrat treffen.

    Timing als entscheidender Faktor
    Unter der Leitung von Sebastian Siol hat das Team um Doktorand Jyotish Patidar ein präzises Timing entwickelt, um nur die Target-Ionen gezielt zu beschleunigen und Argon-Einschlüsse zu vermeiden. Da die Argon-Ionen schneller sind und zuerst am Substrat eintreffen, wird die Beschleunigungsspannung am Substrat verzögert angelegt. Zu diesem Zeitpunkt sind die Argon-Ionen bereits vorbeigeflogen und können nicht mehr in die wachsende Schicht eindringen. Dadurch entstehen piezoelektrische Schichten von herausragender Qualität, die bisher mit HiPIMS nicht möglich waren.

    Ein neuer Standard für sensible Substrate
    Dieses innovative Verfahren nennen die Forschenden «Synchronized Floating Potential HiPIMS». Besonders bemerkenswert ist dabei die Möglichkeit, Schichten auf nicht leitenden Substraten wie Glas oder Saphir zu erzeugen. Normalerweise können auf solchen Substraten keine elektrischen Felder zur Ionenkontrolle angelegt werden. Durch die Nutzung der sogenannten «Elektronendusche», die mit dem Magnetron-Puls erzeugt wird, können dennoch Ionen im richtigen Moment beschleunigt werden. Dabei wird das Substrat kurzfristig negativ geladen, sodass die gewünschten Ionen gezielt eingebracht werden.

    Praxisrelevanz für Halbleiter- und Quantentechnologien
    Niedrigere Prozesstemperaturen schonen die empfindlichen Bauteile in der Halbleiterfertigung und ermöglichen die Beschichtung temperaturempfindlicher Komponenten. Gleichzeitig wird eine hohe Schichtdichte und damit verbundene Widerstandsfähigkeit erreicht, was für eine lange Lebensdauer der Bauteile entscheidend ist. Die Möglichkeit, Schichten auf isolierenden Substraten abzuscheiden, eröffnet zudem ganz neue Anwendungen in der Photonik und bei Quantentechnologien, die bisherige Methoden nicht leisten konnten.

    Kooperationen und nächste Schritte
    Das Empa-Team ist mit diesen Erfolgen nicht am Ende der Forschung angelangt. Bereits jetzt arbeitet die Gruppe an der Optimierung des Prozesses mit maschinellem Lernen und Hochdurchsatz-Experimenten. Parallel dazu werden Kooperationen mit anderen Forschungsinstitutionen und industriellen Partnern aufgebaut, um die Technologie in die Anwendung zu bringen. Die Forschung an ferroelektrischen Dünnschichten, die ähnliche Herausforderungen an die Präzision und Materialreinheit stellen, ist bereits im Gang.

  • Empa gewinnt Brückenbauer

    Empa gewinnt Brückenbauer

    Matthias Sulzer ist kein typischer Forscher. Sein Weg führte ihn vom Handwerk über ein Ingenieurstudium bis zur Unternehmensgründung und schliesslich zurück in die Forschung. Heute steht er an der Spitze des Empa-Departements Ingenieurwissenschaften, wo er die gebaute Umwelt von morgen mitgestaltet. Sein Büro ist ebenso strukturiert wie seine Denkweise. Auf einem selbst gezeichneten Poster zeigt eine Bergstrasse die Etappen einer strategischen Entwicklung. Für Sulzer sind Visualisierungen nicht nur Arbeitsmittel, sondern Ausdruck eines pragmatischen, zielgerichteten Denkens.

    Früh erkannte er, dass nachhaltige Veränderungen nur gelingen, wenn Forschung und Praxis eng zusammenarbeiten. Bereits bei der Gründung seines Unternehmens setzte er auf wissenschaftliche Kooperationen. Diese Haltung führte ihn später als Senior Researcher an die Empa, wo er nationale Innovationsprojekte leitete und wissenschaftliche Erkenntnisse in konkrete Anwendungen übersetzte.

    Innovation als Verbindung von Systemdenken und Verantwortung
    Heute beschäftigt sich Sulzer mit einer breiten Palette an Themen, von nachhaltiger Robotik über neue Werkstoffe bis zur Dekarbonisierung ganzer Energiesysteme. Besonders eindrücklich ist seine Arbeit im Kontext des Klimawandels. Denn die gebaute Umwelt ist für einen Grossteil des Ressourcenverbrauchs verantwortlich. Sulzer sieht darin nicht nur eine technologische, sondern eine gesellschaftliche Aufgabe. Seine Vision reicht vom geschlossenen Materialkreislauf bis zur Rückgewinnung atmosphärischen Kohlenstoffs. Der Klimaschutz beginnt für ihn im Labor, aber er endet in der Anwendung.

    Dabei deckt sein Departement die gesamte Skala der Forschung ab, von molekularen Materialentwicklungen bis hin zur Bewertung nationaler Energiestrategien. Ob Drohnen für Infrastrukturreparaturen oder biokompatible Implantate, die Arbeit der Empa-Teams ist so vielfältig wie relevant. Entscheidend sei, so Sulzer, dass die verschiedenen Disziplinen zusammenarbeiten. Wo früher einzelne Experten nebeneinander arbeiteten, wird heute auf echte Teamarbeit gesetzt.

    Forschung, die Menschen stärkt
    Für Sulzer steht jedoch nicht die Technologie im Zentrum, sondern der Mensch. Forschung dürfe sich nicht nur an Exzellenz messen, sondern müsse die nächste Generation befähigen, Verantwortung zu übernehmen. Er versteht sich als Ermöglicher, der Räume für wissenschaftliche Exzellenz schafft. Und er glaubt an den Mehrwert von Teams, in denen sich individuelle Stärken zu kollektiver Intelligenz verbinden. Dort, wo disziplinäre Grenzen überschritten werden, entstehen neue Lösungen, nicht selten mit Wirkung über die Forschung hinaus.

    Mit Matthias Sulzer gewinnt die Empa nicht nur einen fachlich versierten Departementsleiter, sondern eine Führungspersönlichkeit, die Wissenschaft, Unternehmertum und gesellschaftliche Verantwortung zusammenführt. In einer Zeit, in der technologische Entwicklungen allein nicht mehr genügen, setzt Sulzer auf Haltung, Kooperation und eine klare Vision. Forschung, die wirkt durch Menschen, für Menschen.

  • DroneHub im NEST

    DroneHub im NEST

    Der «DroneHub» im NEST der Empa bietet eine Plattform für die Entwicklung zukunftsweisender Technologien, die die Interaktion von Drohnen und Robotern mit der natürlichen und gebauten Umwelt revolutionieren. Im Fokus stehen Drohnen, die autonome Aufgaben wie Inspektionen, Reparaturen und Datenerhebungen übernehmen können. Ziel ist es, Umweltbelastungen zu reduzieren und den Klimaschutz zu fördern.

    Forschung am Puls der Zeit
    Der «DroneHub» verfügt über drei zentrale Testumgebungen, die reale Bedingungen simulieren. Additive Fertigung aus der Luft ermöglicht Drohnen ein vertikaler Bereich mit 3D-Druck aus der Luft Infrastrukturreparaturen durchzuführen und dabei Wind und Wetter zu trotzen. In der Biosphäre testen Forschende Roboter, die sich in der Natur bewegen, Daten sammeln und biologisch abbaubare Materialien nutzen, die sich nach ihrem Einsatz zersetzen. Bei den Gebäudefassade dient eine modulare Fassade als Testfeld, um zu erforschen, wie Drohnen in Gebäuden integriert werden können, um Wartung und Sicherheit zu gewährleisten.

    Autonome Systeme als Umwelt-Immunsystem
    «Unsere Vision ist es, Drohnen als eine Art Immunsystem für die Umwelt zu etablieren», erklärt Mirko Kovac, Leiter des Projekts. Diese Roboter sollen präzise Aufgaben übernehmen, wie die Reparatur von Bauwerken oder die Überwachung von Ökosystemen, und dabei sowohl Kosten als auch Risiken minimieren.

    Zusammenarbeit für nachhaltige Lösungen
    Die Entwicklung des «DroneHub» wurde von der Empa in Zusammenarbeit mit dem Imperial College London initiiert. Diese Kooperation ermöglicht den Austausch von Wissen und Technologien, um globale ökologische Herausforderungen effektiv anzugehen.

    Nachhaltige Technologien für globale Ziele
    Der «DroneHub» spielt eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung autonomer, nachhaltiger Technologien, die einen Beitrag zu den globalen Klimazielen leisten können. Durch praxisnahe Tests und interdisziplinäre Ansätze entsteht hier eine Schnittstelle zwischen Technologie, Umwelt und Alltag.

  • Empa gelingt Umsetzung eines Quantenmodells

    Empa gelingt Umsetzung eines Quantenmodells

    Quantentechnologien revolutionieren die Wissenschaft und bieten gewaltiges Potenzial für Kommunikation, Rechenleistung und Messtechnik. In einer bedeutenden Zusammenarbeit haben Forschende der Empa und ihre Partner ein theoretisches Quantenmodell in einem synthetischen Material präzise nachgebildet. Dieser Schritt bringt uns der praktischen Anwendung von Quantentechnologien einen bedeutenden Schritt näher.

    Ein neues Zeitalter von Bits zu Qubits
    In herkömmlichen Computern steht das Bit, ein binärer Zustand von 0 oder 1, im Zentrum der Informationsverarbeitung. Quantencomputer hingegen nutzen Qubits, die dank Quanteneffekten gleichzeitig 0 und 1 sein können. Diese Überlagerung, auch «Superposition» genannt, ermöglicht potenziell unendlich viele Zustände und damit eine revolutionäre Rechenleistung. Doch das Zusammenwirken von Qubits ist extrem komplex. Durch die präzise Ausrichtung und Verbindung von Elektronenspins haben die Empa-Forschenden nun eine wichtige Hürde überwunden, um die Theorie in die Praxis umzusetzen.

    Die Synthese des Heisenberg-Modells
    Im «nanotech@surfaces Laboratory» gelang es den Forschenden, eine Kette von Spins aufzubauen, die das eindimensionale alternierende Heisenberg-Modell von Nobelpreisträger Werner Heisenberg nachbildet. Sie nutzten das Nanographen-Molekül Clar’s Goblet, ein spezielles Kohlenstoff-Nanomaterial mit einer Sanduhr-Form, das die nötige Spin-Konfiguration aufweist. Auf einer Goldoberfläche verbunden, konnte eine perfekte Realisierung der Heisenberg-Kette erreicht werden, was den Forschenden detaillierte Untersuchungen an diesem Quantensystem ermöglichte.

    Quantentechnologien der Zukunft
    Die experimentelle Umsetzung dieses Modells bestätigt die Vorhersagen der Quantenphysik und eröffnet neue Horizonte in der Forschung. Roman Fasel, Leiter des nanotech@surfaces Laboratory, sieht in dieser Arbeit das Potenzial für vielfältige Quantenmaterialien und -systeme, die für neuartige Anwendungen weiterentwickelt werden können. Die Zusammenarbeit mit internationalen Expertenteams in Portugal und Deutschland zeigt, dass Quantentechnologien eine transdisziplinäre Anstrengung verlangen, um Theorie und Praxis in Einklang zu bringen.

  • Forschungscampus «co-operate» in Dübendorf erfolgreich erweitert

    Forschungscampus «co-operate» in Dübendorf erfolgreich erweitert

    Der Ausbau des Forschungscampus in Dübendorf, der von 2021 bis 2024 stattfand, umfasst ein hochmodernes Laborgebäude, ein Multifunktionsgebäude und ein neues Parkhaus. Diese Infrastrukturmassnahmen sind entscheidend, um den steigenden Anforderungen der Forschung gerecht zu werden. Die zusätzlichen 30 Labors und Büros bieten den Forschenden eine verbesserte Arbeitsumgebung, die den neuesten technologischen und umweltfreundlichen Standards entspricht.

    Nachhaltigkeit und Innovation Hand in Hand
    Ein besonderes Merkmal des neuen Campus ist der Fokus auf nachhaltige Energiegewinnung und -nutzung. Ein neu entwickeltes Hochtemperatur-Erdsondensystem speichert Abwärme im Sommer und nutzt diese im Winter zur Beheizung der Gebäude. Diese und weitere technologische Innovationen, die direkt aus den Labors der Empa und Eawag stammen, werden nicht nur auf dem Campus angewendet, sondern auch weiter erforscht, um ihre Effizienz und Umweltverträglichkeit zu optimieren.

    Ein grüner und autofreier Campus
    Um das Campus-Gelände umweltfreundlicher und fussgängerfreundlicher zu gestalten, wurden bestehende Parkplätze ins neue Parkhaus verlegt und das Gelände umfassend begrünt. Ein «Grüngürtel» verbindet die beiden Forschungsinstitute und schafft eine einladende Atmosphäre für Mitarbeitende und Besucher. Der neue Campusplatz beim NEST bietet zudem einen attraktiven Freiraum für Austausch und Erholung.

    Blick in die Zukunft
    Mit der Fertigstellung des Projekts «co-operate» haben Empa und Eawag nicht nur ihre Forschungsinfrastruktur modernisiert, sondern auch die Basis für zukünftige Innovationen gelegt. Die Kombination aus modernster Bauweise, nachhaltiger Energienutzung und einer verbesserten Arbeitsumgebung fördert die Spitzenforschung und stärkt die Position der Schweiz als führenden Standort für wissenschaftliche Innovationen.

  • So lange, bis die Chemie stimmt

    So lange, bis die Chemie stimmt

    Dass sie ihr Gebiet von A bis Z beherrscht, verdankt sie, wie sie betont, auch Knowhow, das Kollegen an der Empa aufgebaut hatten – wie der Ingenieur Gabor Kovac. Er trieb die Herstellung von Stapelaktuatoren mit dehnbaren Silikonscheibchen über viele Jahre voran und entwickelte sie mit seinem Partner Lukas Düring zur Einsatzreife, bis ihr Spin-off «CTsystems» vor kurzem vom Konzern Daetwyler übernommen wurde.

    «Die Geräte für Messungen, wie sich Aktuatoren bei verschiedenen elektrischen Feldern dehnen, wurden von ihnen entwickelt», erzählt Opris, «wir waren früh auf diesem Thema, und das hat mir enorm geholfen.» Anders als die Kollegen arbeitet die Chemikerin freilich weniger an der Technologie zum Druck solcher Bauteile, sondern eine «Etage darunter» – an der Synthese neuartiger Polymere, die sich als nicht-leitende Schichten für Stapel-Transistoren, elastische Folien zur Stromerzeugung und andere Elemente eignen.

    Das Wunschprofil: möglichst dünn, mit dem Fernziel von vielen Schichten von nur zehn Mikrometern Dicke; gut dehnbar, empfindlich auf niedrige Stromspannung und zugleich robust. Und vor allem: druckfähig, also ohne Lösungsmittel für die leitenden Schichten, zwischen denen die Polymere liegen. «Durch Lösungsmittel kann es passieren, dass die Polymerschichten beschädigt werden. Ausserdem müsste das Material lange trocknen, um keine gesundheitsschädlichen Dämpfe abzugeben», erklärt Opris, «deshalb versuchen wir, ohne sie auszukommen – mit der richtigen Chemie.»

    Vielfältige Anforderungen, mit denen sich Forschende in aller Welt beschäftigen. Geeignete Verbindungen, die Hoffnungen wecken, sind ­Polysiloxane, an denen auch die Empa-Spezialistin arbeitet. Ein wichtiger Vorzug dieser Polymere: Sie lassen sich relativ leicht synthetisieren; das «Rückgrat» ihre Stränge ist sehr beweglich – und sie können mit polaren Gruppen, also plus-minus-geladenen Molekülen, gezielt manipuliert werden.

    Schlangenartige Moleküle
    Was für Laien schwer verständlich ist, erklärt Dorina Opris mit einem anschaulichen Bild: «Diese Polysiloxane kann man sich vorstellen wie einen Topf voller Schlangen, die sich ständig bewegen wollen.» Die polaren Gruppen wirken zweifach auf sie. Zum einen machen sie die molekularen Schlangen empfindlicher für elektrische Felder, damit sie auf niedrige Spannungen reagieren. Zum anderen wirken sie wie eine Art Klebstoff zwischen den Molekülen; das «versteift» sie und verringert damit die wichtige Elastizität. Es gilt, beide Effekte fein zu justieren, um maximalen Erfolg zu erzielen. Für einen Einsatz in der Praxis ist der Übergang vom festen zum elastischen Zustand bei tiefen Temperaturen wichtig, damit die Technologie später bei Raumtemperatur anwendbar ist. Zudem müssen solche Polymergebilde noch chemisch «vernetzt» werden, damit daraus elastische Schichten werden können – etwa durch UV-Licht und mit Hilfe von sogenannten Endgruppen: quasi molekulare «Hüte», die die Schlangen an ihren Enden tragen. Doch in der Laborpraxis erweist es sich bisher als knifflig, diese Polymere zuverlässig mit definierten Endgruppen zu versehen. «Das ärgert mich schon!», gesteht Opris mit einem Lächeln.

    Gesunden Ehrgeiz braucht es für das TRANS-Projekt, das sie Chemikerin selbst «sehr, sehr ambitioniert» nennt. Optimistisch stimmt das Team, dass frühere Arbeiten bereits ermutigende Resultate lieferten; wie zum Beispiel eine Polysiloxan-Verbindung, die auf eine Spannung von nur 300 Volt reagierte und sich stark verformte – ein extrem niedriger Wert. Kondensator-Schichten ohne Lösungsmittel zu drucken, ist ebenfalls bereits gelungen. Und ein Doktorand hat kürzlich ein piezo-elektrisches Elastomer entwickelt, dass, wenn es gedehnt wird, eine deutlich höhere elektrische Reaktion zeigt als andere, derzeit gängige Verbindungen.

    Kreativität und Teamgeist für Erfolge
    Um verwertbare Erfolge zu erzielen, sind freilich noch viele weitere Schritte nötig – und jene Qualitäten, die Dorina Opris an die Empa und an die ETH Zürich gebracht haben. Nicht nur Stehvermögen und die Fähigkeit, Fehlversuche in Fortschritte zu verwandeln, sondern auch ein inspirierendes Umfeld für Mitarbeitende zu schaffen, das offene Debatten und auch Irrtümer erlaubt, damit gute Ideen entstehen.

    Und vor allem: Optimismus. Jungen Forschenden sollte man, so findet die Chefin, spannende und fordernde Projekte geben und sie dann selbstständig arbeiten lassen, damit sie motiviert bleiben. Ihr Rat an talentierte Frauen anhand ihrer eigenen Biografie: «Warte nicht, bis Dich jemand drängt zu forschen. Du musst eigenmotiviert und stark sein, und ziehe es durch! Und geh auch mal ein Risiko ein.»

  • «co-operate» – ein Modell für klimagerechtes Bauen

    «co-operate» – ein Modell für klimagerechtes Bauen

    Was den schonenden Umgang mit Ressourcen und die Reduzierung des CO2-Ausstosses betrifft, soll der Campus, der auf dem Empa-Areal in Dübendorf Gestalt annimmt, durchaus ein Musterschüler werden – vom Scheitel bis zur Sohle, von den Dächern bis in 100 Meter Tiefe, wo die Erdsonden eines einzigartigen experimentellen saisonalen Energiespeichers enden. Im Sommer wird in diesen «Röhren» die Abwärme etwa von den Kältemaschinen, Lüftungen und Laborgeräten gespeichert, um sie dann im Winter zum Heizen oder für die Produktion von Warmwasser zu nutzen. Das Ziel: den CO2-Ausstoss der Gebäude auf dem gesamten Campus auf ein Minimum senken und zugleich diese innovative Technologie für eine nachhaltige Energiezukunft erkunden.

    Den Ausstoss von Treibhausgasen minimieren: Dieser Anspruch prägt auch die Konstruktionen des neuen Campus. Das dreistöckige Gebäude rechter Hand der Einfahrt ist ein einzigartiges «Holz-Beton-Parkhaus», dessen Decken eine anspruchsvolle Konstruktion aus Fichtenträgern und -platten mit Betonüberzug sind. Durch diese Hybridbauweise liess sich die Dicke der Betonschichten laut dem Bauunternehmen Implenia auf rund ein Drittel reduzieren. Eine deutliche Einsparung also beim «Klimasünder» Zement: Rund 9’300 m2 Betonrippendecken wurden mit Holzbalkendecken ersetzt – auch ein Beitrag zum aktuellen Trend, Beton, wo möglich und sinnvoll, zum grossen Teil mit Konstruktionen aus Holz zu ersetzen.

    Anspruchsvoll bei diesem Vorhaben war laut Kevin Olas, Leiter «Immobilien» der Empa, unter anderem die geschickt unauffällig integrierte Installation von Beleuchtung, Elektrotrassen und Abwasserleitungen, um die Ästhetik dieser raffinierten Hybridkonstruktionsweise nicht zu beeinträchtigen. Zudem musste die Planung auch künftige Aspekte berücksichtigen: Das Parkhaus wurde mit Blick auf den Klimawandel in Modulbauweise aus demontierbaren Fertigteilen geplant – mit Blick in eine fernere Zukunft, in der die individuelle Mobilität womöglich eine geringe Rolle spielt als heute. Dann liessen sich Teile des Bauwerks auch zu Werkstätten oder für andere Zwecke umwidmen.

    Urin als Rohstoff für Dünger
    In dieser Zukunft wird auch umweltfreundliche Kreislaufwirtschaft das Bauen bestimmen: Nicht nur Stahl, Beton oder Holzelemente lassen sich klimaschonend wiederverwerten, sondern auch menschliche «Rohstoffe». Beispiel Urin: Im grossen Laborgebäude im Zentrum von «co-operate» sind «NoMix»-WCs installiert, die Fachleute des Wasserforschungsinstituts Eawag in den vergangenen Jahren entwickelt haben. Ohne die gewohnte Benutzung zu verändern, trennen sie den menschlichen Urin vom so genannten Schwarzwasser aus Fäkalien, Spülwasser und Toilettenpapier.

    Weil der Urin wertvolle Nährstoffe wie Stickstoff, Phosphor und Kalium enthält, lässt er sich nutzen, um Dünger für die Landwirtschaft herzustellen. In einem eigens entwickelten Verfahren der Eawag wird das Rohmaterial im Kellergeschoss des NEST-Gebäudes zunächst mit einem biologischen Prozess stabilisiert und verliert so den strengen Geruch. Ein Aktivkohle-Filter entfernt sämtliche Medikamentenrückstände, bevor die Flüssigkeit schliesslich eingedampft wird – zu einem hochwertigen Dünger namens «Aurin», den der Eawag-Spin-Off Vuna GmbH vermarktet. Aus 1000 Litern Urin entstehen 100 Liter von diesem Dünger, der seit 2018 vom Bundesamt für Landwirtschaft auch für den Einsatz bei essbaren Pflanzen zugelassen ist.

    Viele Mosaiksteine für eine gute Klimabilanz

    Neben dem unauffälligen Urin-Sammelsystem dokumentieren viele offensichtliche Details den Anspruch des Campus als Wegweiser für umweltfreundliches Bauen. Photovoltaik-Installationen werden die Eigenstrom-Produktionen massiv erhöhen. Und auf mehr als 14’000 m2 Fläche bewegen sich die Menschen auf Recycling-Asphalt mit einem hohen Anteil von 80 Prozent wiederverwertetem Material in der Tragschicht und 20 Prozent in der dünnen Deckschicht.

    Zugleich haben die Landschaftsarchitekten freilich auf Asphalt verzichtet, um naturnah zu gestalten: Bislang versiegelte Flächen werden «befreit», wie die Ludwig-Tetmajer-Strasse auf dem Empa-Areal. «Aus dieser ‹Parkplatz-Asphalt-Wüste› wird eine begrünte und schattige Zone», erklärt Kevin Olas. Und auch hinter den grossen Neubauten wird die Biodiversität mit vielfältigen Pflanzen und Bäumen gefördert – dank ausgewählter hitzeresistenter Arten, die sich auch bei künftigen Klimabedingungen wohlfühlen werden.

  • Neuer Campus von Empa und Eawag nimmt Gestalt an

    Neuer Campus von Empa und Eawag nimmt Gestalt an

    Die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) und das Wasserforschungsinstitut des ETH-Bereichs, Eawag, erweitern auf dem Empa-Gelände in Dübendorf ihren Campus, der laut einer Medienmitteilung in Kürze unter dem Namen co-operate in Betrieb gehen soll. Architektur und Gestaltung der Erweiterung seien als „Wegweiser“ für klima- und umweltfreundliches Bauen konzipiert und zeigen Ansätze für weniger Ressourcenverbrauch und minimalen CO2-Ausstoss, für mehr Kreislaufwirtschaft durch weniger Materialverbrauch sowie zum Gewinnen und Einsparen von Energie, heisst es.

    In der Nähe des Eingangsbereichs zum Campus ist ein attraktives Gebäude errichtet worden. Die Konstruktion ist ein Holz-Beton-Parkhaus, welches von Implenia in Hybridbauweise umgesetzt wurde. Statt Betonrippendecken wurden auf einer Fläche von 9300 Quadratmeter Holzbalkendecken verwendet. Dadurch komme der Bau mit erheblich dünneren Betonschichten aus und senke den Verbrauch des „Klimasünders“ Zement.

    Beleuchtung, Elektrotrassen und Abwasserleitungen mussten laut Kevin Olas, Leiter des Immobilienbereichs der Empa, mit Rücksicht auf die Ästhetik der Hybridkonstruktion installiert werden. Zudem galt es, mit Blick auf den Klimawandel die Modulbauweise aus Fertigteilen anzuwenden. So liessen sich bei Bedarf Teile des Gebäudes beispielsweise in Werkstätten umwandeln.

    Neben Baustoffen Stahl, Beton oder Holzelemente seien auch menschliche „Rohstoffe“ wiederverwertbar: So eigne sich Urin durch die enthaltenen Nährstoffe Stickstoff, Phosphor und Kalium als Rohstoff für die Düngerherstellung. Das im Laborgebäude eingebaute Urin-Sammelsystem NoMix-WCs schaffe den Rohstoff für das Recycling-Düngemittel Aurin. Dieses wird vom Eawag-Spin-Off Vuna vertrieben.

    Weitere Bausteine auf dem Campus seien Photovoltaik, Recycling-Asphalt sowie Asphaltverzicht bei der Landschaftsgestaltung, die auf eine Förderung der Biodiversität fokussiert und das Anpflanzen einer vielfältigen Flora vorsehe.

    Quelle: empa.ch

  • Empa entwickelt hitzeresistente Drohne für Feuerwehr

    Empa entwickelt hitzeresistente Drohne für Feuerwehr

    Die FireDrone von Empa und dem Aerial Robotics-Labor des Imperial College in London hat ihre Feuertaufe bestanden: Erste Tests mit dem Flugroboter, der Feuerwehren bei ihren Einsätzen unterstützen soll, verliefen laut einer Medienmitteilung der Empa positiv. In der Flugarena der Empa in Dübendorf hätten sie gezeigt, dass Flugeigenschaften und die Steuerbarkeit der rund 50 Zentimeter grossen Spezialdrohne trotz ihrer Sonderausstattung „hervorragend“ seien. Das autonome Fluggerät war mit einem neuartigen Isolationsmantel, einem zusätzlich eingebauten Kühlsystem und einer Aluminiumverkleidung versehen worden.

    Das Design, das die Forschenden soeben im Fachblatt „Advanced Intelligent Systems“ publizierten, habe bei dieser Trockenübung überzeugt. Damit die Drohne den Einsatzkräften erste Informationen über den Gefahrenherd liefern kann, muss sie jedoch auch grosser Hitze standhalten. „Um näher heranzufliegen, ist die extreme Hitzeentwicklung eines Brandes für herkömmliche Drohnen zu gross“, wird David Häusermann vom Sustainability Robotics-Labor der Empa zitiert.

    Das Isolationsmaterial, mit dem auch dies gelungen ist, konnte das Empa-Labor Building Energy Materials and Components synthetisieren. Dabei handelt es sich um ein ultraleichtes Aerogel aus Polyimid und Silica. Es wurde zudem mit Glasfasern verstärkt. Elektronik, Wärmebildkamera und die CO2-Sensoren des FireDrone-Prototyps überstanden bei Versuchen mit einem Gasfeuer auf dem Trainingsgelände des Ausbildungszentrums Andelfingen mehrere Testflüge unbeschadet. Nun soll auch unter starker Russentwicklung getestet werden.

    „Macht eine Drohne die erste Lageerkundigung, müssen wir die Feuerwehrleute nicht sofort in die Gefahrenzone schicken“, wird Stefan Keller, Ausbildungskoordinator Feuerwehr der Gebäudeversicherung des Kantons Zürich, zitiert. „Für uns ist dieser Fortschritt enorm interessant.“

  • Pflanzliche Dämmstoffe als CO2-Senke?

    Pflanzliche Dämmstoffe als CO2-Senke?

    Der Gebäudebereich ist verantwortlich für 40% des globalen Energieverbrauchs, 30% der Treibhausgasemissionen und 36% des Abfalls in der EU. Energieeffi­zienzmassnahmen haben Emissionen im Betrieb reduziert. Die Materialherstellung bleibt eine unter­schätzte Quelle. «Graue» Emissionen aus modernen Gebäuden sind vergleichbar mit Betriebsemissionen. Baumaterialien, die CO2 langfristig binden, reduzieren den ökologischen Fussabdruck.

    Wie sich CO2 langfristig binden lässt
    Die Empa entwi­ckeln neue Dämmstoffe für Gebäude, die CO2 langfristig binden können. Pflanz­liche Abfallprodukte aus der Land- und Forstwirtschaft werden in Dämmma­terialien verarbeitet und bei einer Hit­zebehandlung fixiert. Diese «Pflanzenkohle» bleibt während der Le­bensdauer des Gebäudes gebunden und kann beim Rückbau des Gebäudes direkt in Äcker einge­bracht werden, wo sie die Fruchtbarkeit des Bodens erhöht und stabil bleibt. Im Gegensatz zu anderen Baustoffen, wie Holz oder Zellulosedämmung, die das gespeicherte CO2 bei Verrottung oder thermischer Verwertung freisetzen.

    Physiker Wernery von der Empa forscht mit seiner Gruppe und der ZHAW an Dämmstoffen aus Pflanzenkohle. Das Dämmmaterial muss thermisch isolie­ren, brandsicher und für eine spä­tere Verwendung als Dünger geeignet sein. Pflanzenkohledämmung könnte die CO2-Bilanz der Schweiz um gut 1% ver­bessern, indem Dämm­stoffe wie EPS oder Mineralwolle durch Pflanzenkohle ersetzt werden. Das würde jährlich eine halbe Million Tonnen CO2-Äquivalente einsparen, indem Emis­sionen bei der Produktion von konventio­nellen Dämmstoffen vermieden und CO2 in der Pflanzenkohle langfristig gespei­chert wird.

    Finanzielle Unterstützung – gleich aus mehreren Quellen
    Wernery erhält finanzielle Unterstützung für sein vielversprechendes Konzept von Förderinstitutionen wie der Minerva-Stiftung, dem ETH-Rat und dem Bundesamt für Energie. Der Kli­mafonds vom Stadtwerk Winterthur hat einen Beitrag für die Erarbeitung der Grundlagen geleistet, der aus frei­willigen Beiträgen von Kunden stammt, die zwei Rappen pro Ki­lowattstunde Strom bezogen.

  • Fünf Technologien auf dem Weg zu Netto-Null

    Fünf Technologien auf dem Weg zu Netto-Null

    Die TA-Swiss-Studie hat zum Ziel, Politik und Öffentlichkeit über Chancen, Grenzen und Risiken verschiedener Methoden zur CO2-Entnahme und Speicherung zu informieren. Dabei wurden Aspekte wie Machbarkeit, Klimawirksamkeit, Kosten, Ressourcenverbrauch und Auswirkungen auf Umwelt und Bevölkerung betrachtet.

    Bei den fünf Technologien handelt es sich um:

    • die Speicherung von CO2 als Biomasse im Wald und die Verwendung von Holz
    • die Speicherung in Form von Humus im Boden und den Einsatz von Pflanzenkohle
    • die Abscheidung und Speicherung von CO2 bei der Verbrennung von Biomasse  (BECCS)
    • die Entnahme aus der Luft und Speicherung  (DACCS)
    • die beschleunigte Verwitterung von Abbruchbeton und Gestein (Carbonatisierung)

    Jede der fünf NET wurde anhand des aktuellen Wissensstands und mithilfe von Experteninterviews bewertet. Mögliche Chancen, Risiken, Synergieeffekte und Konflikte wurden aus Systemsicht identifiziert und betrachtet. Darauf basierend wurden allgemeine und spezifische, technologiebezogene Handlungsoptionen und Empfehlungen abgeleitet und zusammen mit ausgewählten Stakeholdern reflektiert.

    Die wichtigsten allgemeinen Empfehlungen der Studie
    Damit der Beitrag von NET zum Netto-Null-Ziel umwelt- und gesellschaftsverträglich umgesetzt werden kann, sollten sich Politik und Gesellschaft frühzeitig mit dem Thema auseinandersetzen. Dies erfordert insbesondere, dass die Öffentlichkeit mittels faktenbasierter und nachvollziehbarer Informationen in die Gestaltung der Einsatzbedingungen der NET einbezogen wird.

    Es braucht eine übergreifende Strategie zur Nutzung begrenzter Ressourcen, wie erneuerbarer Energie, Wasser, Biomasse und Boden, und zur Finanzierung für die Entwicklung und Umsetzung der NET.

    Um das Potential der unterschiedlichen Technologien zu bestimmen, sind weitere Untersuchungen nötig.

    Die langfristig der Atmosphäre entzogene Menge an CO2 muss transparent und einfach erfasst werden können, um einen verlässlichen Bewertungsrahmen zu schaffen und zu vermeiden, dass dasselbe CO2 mehrmals gezählt wird.

    Die Mindestzeitdauer der CO2-Fixierung, ab welcher eine Technologie bzw. ein NET-Projekt im Sinne der Klimastrategie anerkannt wird, sollte reflektiert werden.

    NET können beim Erreichen des Netto-Null-Ziels nur ergänzend zur prioritären Reduktion der Treibhausgasemissionen zum Einsatz kommen. Daher ist es wichtig, dass für die Reduktion von CO2-Emissionen und für die CO2-Entfernung getrennte Ziele gelten.

    Die Schweiz hat momentan eine Vorreiterrolle bei der Entwicklung von NET. Dieser Wettbewerbsvorteil sollte mit der Förderung der entsprechenden Forschung und Entwicklung, sowie von Demonstrationsprojekten weiter gestärkt werden.

  • Gebäudedämmung – Lichtes Mauerwerk

    Gebäudedämmung – Lichtes Mauerwerk

    Verglaste Bauelemente sind in der Architektur eine beliebte Methode, um Licht in ein Gebäude zu lassen. So lässt sich das umweltfreundliche Tageslicht besser nutzen, und es wird weniger künstliche Beleuchtung benötigt. Um diesen Vorteil zu maximieren, sollten aus den Glaselementen jedoch möglichst ganze Wände für die Gebäudehülle gebaut werden, was voraussetzt, dass die Elemente über eine wirksame Wärmedämmung verfügen und eine gewisse Last tragen können – eine Kombination, die so auf dem Markt bislang nicht verfügbar war. 

     Beide Anforderung erfüllt: hochdämmend und lichtdurchlässig 
    Silikat-Aerogele sind thermische Hochleistungsdämmstoffe, die im Bausektor zunehmend Verbreitung finden. Am gebräuchlichsten sind undurchsichtige Dämmmatten und -putze. Empa-Forscher Jannis Wernery und seine Kollegen aus der Abteilung «Building Energy Materials and Components» hatten bereits 2017 die Idee, den Dämmstoff direkt in einen Baustein zu integrieren und stellten einen neuartigen, mit Aerogel gefüllten Ziegelstein vor, den sogenannten «Aerobrick». Dieser spart dank seiner hervorragenden Wärmedämmung Heizkosten – ganz ohne zusätzlich auf das Mauerwerk aufgebrachte Dämmschicht. 

    Aerogel kann jedoch auch nahezu transparent sein, was ein lichtdurchlässiges, isolierendes Bausystem ermöglicht. Um das auszunutzen und die Dämmleistung des «Aerobrick» noch weiter zu verbessern, entwickelten Wernery, Michal Ganobjak und Co. ein neuartiges modulares Bauteil auf der Basis von Floatglas und Silikat-Aerogel-Granulat, das beide Eigenschaften vereint – es ist lichtdurchlässig und wärmedämmend: der Aerogel-Glasbaustein. 

    Die mit lichtdurchlässigem Aerogel-Granulat gefüllten Glasbausteine lassen den Bau von ästhetisch ansprechenden und sogar tragenden Fassadenelementen zu, die einen grossflächigen Tageslichteintrag ermöglichen. Diese Kombination von Festigkeit, Dämmung und Lichtdurchlässigkeit erreichten die Empa-Forschenden durch versetzte Abstandshalter zwischen den Glasscheiben innerhalb des Glasbausteins, die die statische Stabilität bei minimalem Wärmedurchgang gewährleisten. 

    Der Glasbaustein hat eine gemessene Wärmeleitfähigkeit von 53 mW/(m∙K) und eine Druckfestigkeit von fast 45 MPa. Dies ist die höchste Dämmleistung eines Ziegels, die in der Fachliteratur, geschweige denn auf dem Markt zu finden ist. Gleichzeitig kommt die Eigenschaft der Lichtdurchlässigkeit hinzu. 

     Vielfältige Anwendungen im Blick 
    Der Aerogel-Glasbaustein eignet sich für Anwendungen, in denen gleichzeitig Anforderungen an hohen Tageslichteintrag, Blendschutz und Schutz der Privatsphäre bestehen, etwa in Büros, Bibliotheken und Museen. Ein wichtiger Aspekt ist dabei, dass eine Gebäudehülle aus solchen Glassteinen das Gebäudeinnere in Sachen Tageslicht an den Aussenraum koppelt. Dies kann sich positiv auf den Tagesrhythmus der Gebäudenutzer auswirken. Mögliche Anwendungen sind etwa: 

    • Räume, die keine Sichtverbindung nach aussen haben sollen, zum Beispiel aus Gründen der Privatsphäre, der Sicherheit oder der Vermeidung von Störungen, aber dennoch diffuses Tageslicht ins Innere lassen sollen, also etwa Bibliotheken, Galerien, Museen, Foyers, Büros, Treppenhauskerne, Turnhallen, Mehrzweckhallen, Wohnhäuser oder Kunstwerkstätten. 
    • Räume, in denen Tageslicht für einen gesunden zirkadianen Rhythmus notwendig ist, wie Wohnheime, Krankenhäuser und Sanatorien, aber auch Zoos, Ställe und Tierzuchten bis hin zu Gewächshäusern 
    • Orte, an denen ein Maximum an Tageslicht eingebracht und Platz gespart werden soll, etwa in dicht bebauten Stadtquartieren mit Hochhäusern und vielen Stadtwohnungen 
    • Architektonische Elemente wie Trombe-Wände in der Solararchitektur, in Innenhöfen oder Atrien, die aus der Infrarotstrahlung des Sonnenlichts Wärme generieren 

    Eine Analyse der Materialkosten zeigt, dass der Isolierglasbaustein in solchen Anwendungen durchaus wettbewerbsfähig sein kann. Der Glasbaustein bietet somit der Architektur neue Gestaltungsmöglichkeiten für mehr Tageslicht in Gebäuden – und zwar sowohl für Neubauten als auch bei Renovierungen. Die Forschenden haben den Aerogel-Glasbaustein inzwischen zum Patent angemeldet und sind auf der Suche nach möglichen Industriepartnern.

  • Empa erfindet tragfähige und isolierende Glasbausteine

    Empa erfindet tragfähige und isolierende Glasbausteine

    Dank der Empa wird es in Zukunft erstmals möglich sein, auch tragende Wände aus Glasbausteinen zu errichten. Die dort entwickelten Glasbausteine haben eine weitere Eigenschaft, die ihnen bisher fehlte: Sie weisen die höchste Dämmleistung auf, die Ziegel theoretisch haben können, in der Praxis jedoch selten haben.

    Das neue Material, das all dies gewährleistet, ist Silikat-Aerogel. Dieser thermische Hochleistungsdämmstoff findet im Bausektor zunehmend Verbreitung, allerdings meist in Form von undurchsichtigen Dämmmatten und -putze. Es kann jedoch auch transparent sein. In Verbindung mit Floatglas haben Forschende der Empa-Abteilung Building Energy Materials and Components laut einer Mitteilung einen lichtdurchlässigen und wärmedämmenden Baustoff entwickelt: den Aerogel-Glasbaustein.

    Damit gebaute tragende Wände lassen viel diffuses Tageslicht in Innenräume, sowohl bei Neubauten als auch bei Renovierungen. Das ermöglicht vielfältige Anwendungen, etwa in Bibliotheken, Museen, Foyers und Mehrzweckhallen. Sie können in Räumen sinnvoll sein, wo es um einen gesunden Tag-Nacht-Rhythmus geht wie Wohnheime, Zoos, Ställe, Tierzuchten und Gewächshäuser. Sie können in dicht bebauten Stadtquartieren Licht schaffen und bei sogenannten Trombe-Wänden zum Einsatz kommen, eine in der Solararchitektur verwendete Kombination aus einer Kollektor- und Speicherwand zur passiven Nutzung der Sonnenenergie.

    Laut Empa kann der Isolierglasbaustein in solchen Anwendungen durchaus wettbewerbsfähig sein. Die Forschenden haben ihn zum Patent angemeldet und sind nun auf der Suche nach Industriepartnern. Schindler increased its sales by 6 percent to CHF 2.8 billion in the first quarter of 2023. Adjusted for special effects, net profit rose disproportionately year-on-year to CHF 186 million. Order intake, on the other hand, was almost 9 percent lower.

  • Sommerzeit wirkt sich positiv auf Energiebilanz von Bürogebäuden aus

    Sommerzeit wirkt sich positiv auf Energiebilanz von Bürogebäuden aus

    Forschende des Urban Energy Systems-Labs der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) mit Sitz in Dübendorf haben den Einfluss der Umstellung von Winter- auf Sommerzeit auf die benötigte Heiz- und Kühlenergie von Bürogebäuden untersucht. Dabei sind sie zu dem Schluss gekommen, dass sich das Vorstellen der Uhren um eine Stunde positiv auf die Energiebilanz auswirkt, heisst es in einer Medienmitteilung.

    Demnach simulierten die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen die aufgewendete Heiz- und Kühlenergie mit und ohne Sommerzeit für verschiedene Klimaregionen basierend auf Daten von verschiedenen Bürogebäuden in 15 amerikanischen Städten. Um den Einfluss des Klimawandels mit einzubeziehen, berücksichtigten sie nicht nur das aktuelle Klima, sondern auch künftige Klimaszenarien bis 2050.

    Dabei konnten sie über alle Klimaszenarien und -zonen hinweg eine Energieersparnis feststellen. Die höchstmögliche Ersparnis lag bei 3 Prozent. „Da im Sommer viel mehr Kühl- als Heizenergie verbraucht wird, hat die Zeitumstellung gesamthaft gesehen einen positiven Einfluss auf die Energiebilanz eines Gebäudes“, wird Massimo Fiorentini, einer der vier Studienautoren, zitiert.

    Deshalb sollten politische Entscheidungsträger bei der Debatte um eine Abschaffung der Zeitumstellung nicht, wie bisher, nur die Stromersparnis, sondern auch das Einsparpotenzial bei Energie in Bürogebäuden während der Sommerzeit im Blick haben.

    Die Umstellung der Uhren sehen die Forschenden dennoch nur als eine von vielen Möglichkeiten zur Senkung des Energieverbrauchs an. Auch die Verbesserung des Gebäudebestandes, Verhaltensänderungen und eine generelle Anpassung der Arbeitszeit seien wichtige Bausteine im Klimaschutz.

  • Intelligente Gebäudetechnik dank Shared Innovation

    Intelligente Gebäudetechnik dank Shared Innovation

    Immobilien müssen heute einer Vielzahl von Anforderungen genügen. Als bedeutende Treiber des hiesigen CO2-Austosses spielen sie in der Schweizer Klima- und Energiepolitik eine zentrale Rolle. Entsprechend hoch sind die Vorgaben bezüglich sparsamer und effizienter Energienutzung in Gebäuden. Dem gegenüber stehen immer höhere Ansprüche an Sicherheit und Komfort seitens der Nutzenden – bei gleichzeitiger Reduktion der Komplexität in der Anwendung. Eine Komponente zur Lösung dieser bisweilen widersprüchlich anmutenden Anforderungen liegt in der digitalen Vernetzung von Sensoren und Geräten in Gebäuden.

    Wertvolle Partnerschaften als Innovationstreiber
    Als äusserst wertvolle und im Hinblick auf die Entwicklung intelligenter und nachhaltiger Gebäude fruchtbare Partnerschaft gestaltet sich dabei die Kooperation mit der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in Dübendorf. Im modularen Forschungs- und Innovationsgebäude NEST entwickelt und testet die Empa gemeinsam mit Partnern aus Forschung, Wirtschaft und öffentlicher Hand Technologien, Systeme und Materialien.

    Im Rahmen der NEST-Unit HiLo («High Performance – Low Emissions») lieferte Bouygues Energies & Services vorgefertigte HLKS-Komponenten. Mittels Building Information Modeling (BIM) wurden eine Werks- und Montageplanung inkl. Herstellerangaben erstellt, die es erlaubt, Materialien direkt aus dem Modell zu bestellen. In der NEST-Unit «Sprint» hat die Empa kreislaufgerechtes Bauen sowie «Urban Mining» erfolgreich in die Tat umgesetzt. Aus wiederverwendeten Materialien und Bauteilen konnten innerhalb kürzester Zeit ressourcenschonend flexible Büroräume geschaffen werden.

    Im Bereich der vorausschauenden Steuerung («predictive control») ermöglichen lernende Algorithmen gegenüber konventionellen, regelbasierten Kontroll-Algorithmen eine erhebliche Einsparung von Energie bei gleichzeitiger Steigerung des Komforts sowie der Benutzerfreundlichkeit der Gebäudesysteme.

  • Viboo gewinnt Empa Innovation Award

    Viboo gewinnt Empa Innovation Award

    Mit dem Empa Innovation Award zeichnet die Empa seit 2006 alle zwei Jahre hauseigene Innovationen oder erfolgreiche Technologietransfers von Wissenschaft zu Wirtschaft aus. In diesem Jahr ging der mit 5000 Franken dotierte Preis an die Empa-Ausgründung viboo, informiert die Forschungsanstalt in einer Mitteilung. Das Jungunternehmen mit Sitz in Dübendorf hat einen selbstlernenden Algorithmus entwickelt, der Wetter- und Gebäudedaten nutzt, um den optimalen Energieeinsatz eines Gebäudes für mehrere Stunden im Voraus zu berechnen.

    Der von Felix Bünning und Benjamin Huber zusammen mit Empa-Senior Researcher Matthias Sulzer im Urban Energy System Lab der Empa entwickelte Algorithmus wurde bereits in Pilotversuchen im Innovationsgebäude NEST und einem Verwaltungsgebäude der Empa erprobt. Dabei habe sich gezeigt, dass mit dem Ansatz rund ein Viertel der Heizenergie eingespart werden kann, heisst es in der Mitteilung.

    Für die Anwendung müssen lediglich die analogen Thermostate durch intelligente Thermostate ersetzt werden. Hier arbeitet viboo bereits mit Danfoss zusammen und will für weitere Pilotprojekte auch andere Hersteller derartiger Thermostate wie ABB und Schneider Electric an Bord holen. Für die Auszeichnung will sich Huber mit einem Beitrag dafür revanchieren, „dass die Empa gut durch die kommende Heizperiode kommt“, wird der viboo-Mitgründer in der Mitteilung zitiert.

  • viboo spart Heizenergie mit lernendem Algorithmus

    viboo spart Heizenergie mit lernendem Algorithmus

    viboo hat einen Algorithmus zur Einsparung von Heizenergie entwickelt. Die Ausgründung der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) kann damit laut einer Medienmitteilung auch ältere Gebäude mit rund einem Viertel weniger Energie beheizen. Der Nutzerkomfort bleibe dabei gleich oder verbessere sich sogar.

    Die Forscher Felix Bünning und Benjamin Huber haben die Idee bei ihrer Arbeit im Urban Energy Systems Lab der Empa entwickelt. Der Regelalgorithmus kann basierend auf Wetter- und Gebäudedaten mehrere Stunden im Voraus den idealen Energieaufwand eines Gebäudes berechnen. Die ersten Experimente im NEST, dem Forschungs- und Innovationsgebäude von Empa und Eawag in Dübendorf, haben den Energieverbrauch um 23 Prozent gesenkt. Die Forschenden arbeiteten dabei mit dem Thermostat-Hersteller Danfoss zusammen. Um Vergleich dazu sparte der Thermostat Danfoss Ally lediglich zwölf Prozent ein.

    Im März 2022 gründeten die beiden Forscher viboo zusammen mit Matthias Sulzer, Senior Researcher an der Empa, um die Lösung auf den Markt zu bringen. In der nächsten Heizperiode führt das Unternehmen weitere Testprojekte durch, ausser mit Danfoss auch mit weiteren Herstellern wie ABB und Schneider Electric.

  • Empa hat Anteil am Deutschen Ingenieurbaupreis 2022

    Empa hat Anteil am Deutschen Ingenieurbaupreis 2022

    Fachleute der Empa und ihrer Ausgliederung Carbo-Link AG haben eine weltweite Innovation entwickelt, die beim Bau einer neuen Netzwerkbogenbrücke im Stuttgarter Stadtteil Degerloch erstmals zum Einsatz kam. Jetzt hat sie die Jury mit dem Deutschen Ingenieurbaupreis 2022 ausgezeichnet. Sie begründete ihre Entscheidung damit, dass „die Netzwerkbogenbrücke mit kohlefaserverstärkten Kunststoffseilen mit Carbon-Hängern als Innovation weltweit ein überaus gelungenes Beispiel für die Ingenieurbaukunst ist und prägende Antworten auf aktuelle Fragestellungen im Bauwesen gibt“.

    Der mit 30’000 Euro dotierte renommierte deutsche Staatspreis prämiert „herausragende innovative Ingenieurbauwerke“, die „Baukultur, Klimaschutz und Nachhaltigkeit miteinander vereinen“. In diesem Jahr geht er an das international tätige Ingenieurbüro schlaich bergerman partner (sbp) mit Hauptsitz in Stuttgart. Es setzte die „feingliedrige Stadtbahnbrücke“ von den ersten Entwürfen bis zum fertigen Bauwerk um – „mit tatkräftiger Unterstützung von Fachleuten der Empa und der Firma Carbo-Link AG in Fehraltorf“, wie es in einer Mitteilung der Empa heisst.

    Die Idee, die ursprünglich geplanten Stahlhänger durch bis dahin nie verwendete vorgespannte kohlefaserverstärkte (CFK)-Hänger zu ersetzen, kam aus dem sbp-Team. Experimente mit diesem neuen Werkstoff für die Stuttgarter Brücke begann ein Team der Empa-Abteilung Ingenieur-Strukturen um Masoud Motavalli 2016. Empa-Gutachter Urs Meier, ein Pionier der CFK-Forschung, und Peter Richner, heute stellvertretender Direktor der Empa, überstellten 2017 ihr abschliessendes Gutachten nach Stuttgart. 2018 gab die zuständige Zulassungsbehörde grünes Licht für das Pionierprojekt.

  • Empa erforscht klimafreundlichen Beton

    Empa erforscht klimafreundlichen Beton

    Der Schweizerische Nationalfonds (SNSF) fördert ein auf fünf Jahre angelegtes Projekt der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) zur Erforschung von CO2-Bindung in Zement. Im Rahmen des SNSF Advanced Grant erhalten die Wissenschaftler rund um Projektleiterin Barbara Lothenbach 2,2 Millionen Franken für ihr Forschungsprojekt, heisst es in einer Medienmitteilung.

    Der Zuschuss ersetzt demnach Gelder des European Research Council der Europäischen Kommission, zu denen Schweizer Forschende derzeit keinen Zugang haben.

    Mit Hilfe des Fördergeldes sollen die Empa-Experten zusammen mit Partnern der finnischen Universität Oulu Grundlagenforschung im Bereich CO2-Bindung in Zement durchführen.

    Hintergrund des Projektes namens Low Carbon Magnesium-Based Binders ist, dass die Zementindustrie grosse Mengen Kohlenstoffdioxid freisetzt. Gleichzeitig gilt Beton als Hoffnungsträger für die Bindung von CO2 und damit als potenzieller Senker des klimaschädlichem Treibhausgases, wenn er auf Magnesium basiert und nicht wie normalerweise auf Kalk.

    Wie stabil Magnesium-Beton auf lange Sicht ist, wie er sich auf Baustellen am besten herstellen lässt und wie sich Temperatur, pH-Wert und andere Faktoren auf molekularer Ebene auswirken, sollen die Forschenden ab 2023 herausfinden.

  • Swisspor baut in Reiden

    Swisspor baut in Reiden

    Swisspor will in Reiden Mehlsecken ein Produktionswerk für mineralische Dämmstoffe und ein Dienstleistungszentrum errichten. Das international tätige Unternehmen mit Sitz in Stans habe sich das vom Kanton Luzern als strategisches Arbeitsgebiet ausgewiesene Areal im Umfang von 200’000 Quadratmetern kaufrechtlich gesichert, informiert die Staatskanzlei Luzern in einer Mitteilung. Die von swisspor geplante Einrichtung eines Gebäude- und Umwelttechnologie-Clusters wird vom Kanton Luzern und der Gemeinde Reiden unterstüzt.

    Für die eigenen Anlagen wird swisspor 145’000 Quadratmeter der Gesamtfläche des Areals nutzen. Die restliche Fläche ist für Forschungseinrichtungen und andere im Bereich Gebäude- und Umwelttechnologie tätige Unternehmungen reserviert. Die Hochschule Luzern will in Reiden Mehlsecken ihre bereits bestehende Zusammenarbeit mit swisspor ausbauen.

    Darüber hinaus sollen weitere branchenverwandte Betriebe und Forschungspartner angeworben werden. Die Koordinierung dafür habe der Switzerland Innovation Park Central übernommen, heisst es in der Mitteilung. Auch die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) sei angesprochen worden.

    „Wir unterstützen die Entstehung eines Gebäude- und Umwelttechnologie-Clusters mit swisspor und der Hochschule Luzern“, wird Regierungsrat Fabian Peter in der Mitteilung zitiert. Der Vorsteher des Bau-, Umwelt- und Wirtschaftsdepartementes sieht darin einen doppelte Chance für Region und Kanton: „Einerseits entstehen Arbeitsplätze, Innovation und Wertschöpfung und andererseits ermöglicht das Cluster einen Beitrag zur Erreichung unserer Klimaziele.“

  • Holzboden soll Schall schlucken

    Holzboden soll Schall schlucken

    Forschende  der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) arbeiten an einer Weltneuheit in der Schalldämmung von Holzbauten, wie es in einer Mitteilung heisst. Es geht insbesondere darum, den Trittschall zu reduzieren. Dabei greifen die Forschenden auf eine physikalische Theorie aus den 1990er-Jahren zurück.

    Bei der Theorie geht es um sogenannte akustische schwarze Löcher. Dabei sollen parabolische Aussparungen in einem Material Vibrationen wie Schall „schlucken“ können. Allerdings wurde diese Theorie bisher weder im Holzbau noch in der Bauakustik getestet. Stefan Schoenwald, Leiter des Bauakustiklabors der Empa in Dübendorf, hat mit seinem Team nun genau solche Experimente durchgeführt.

    Bei seinen Versuchen hat das Team akustische Spektren bereits am Computer berechnet. Danach hat es getestet, ob das Computermodell der Realität entspricht. Tatsächlich gab es nur Abweichungen von bis zu 5 Prozent, was die Forschenden unter anderem mit der natürlichen Variation des Holzes erklären.

    Die Forschenden wollen nun auch noch ein Verfahren entwickeln, das automatisch die beste Anordnung und Form der akustischen schwarzen Löcher auf beliebigen Bodengrössen und -formen aufzeigen kann. Danach gilt es, Industriepartner zu suchen. Bei den Versuchen hat die Empa bereits mit der Holzbaufirma Strüby AG in Seewen SZ kooperiert.

  • Superblocks machen Städte lebenswerter

    Superblocks machen Städte lebenswerter

    Eine Studie der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) hat untersucht, welche Städte das Potenzial zu einer Umgestaltung mithilfe von Superblocks haben. Dieses Mittel der Stadtplanung kann steigender Hitze, Lärm- und Luftverschmutzung und schwindenden Grünflächen durch den Klimawandel oder das Bevölkerungswachstum entgegenwirken. Die Stadtplanung sei dabei zentral, wird Studienautor Sven Eggimann in einer Mitteilung der Empa zitiert: „Die Gestaltung und Verwendung des Strassenraums beeinflusst die Lebensqualität der Bewohnerinnen und Bewohner und hat das Potenzial, das Stadtklima erheblich zu verbessern.“

    Vorbild für die Bildung von Superblocks ist Barcelona. Dort werden idealerweise 3 mal 3 Häuserblocks und ihre Innenhöfe zu einem Superblock zusammengefasst. Der Erschliessungsverkehr wird aussenherum geführt, das Innere bleibt gänzlich autofrei. Anstelle von Strassen und Parkplätzen werden Velo- und Fusswege, Grünflächen und Begegnungszonen geschaffen. Ausserdem können hitzereduzierende Massnahmen umgesetzt werden.

    Das Potenzial dieses Städtedesigns ist laut Eggimann deshalb so hoch, weil Strassen in den heutigen urbanen Gebieten einen erheblichen Teil der Gesamtfläche ausmachen. In europäischen Städten seien dies typischerweise zwischen 15 und 25 Prozent.

    Das Superblock-Potenzial einzelner Städte errechnete Eggimann mit Werten zwischen 1 Prozent und einem Drittel der Strassen. Das grösste Potenzial wiesen Städte wie Mexiko-Stadt, Madrid und Tokio auf. Doch auch Städte, deren Strassen weniger rasterartig angelegt sind als in Barcelona, eignen sich laut Eggimanns Studie für Superblöcke: „Dies birgt die Chance, urbane Quartiere attraktiver zu gestalten, indem man die Menschen und nicht die Fahrzeuge ins Zentrum stellt.“

  • NEST-Rechenzentrum hilft beim Heizen

    NEST-Rechenzentrum hilft beim Heizen

    Das Projekt ECO-Qube untersucht, wie die elektrische und die thermische Welt mit der IT-Infrastruktur zusammengebracht werden können. Dafür soll das Abwärmepotenzial von Mikro-Rechenzentren für die Gebäudeheizung untersucht werden. Die Feldtests finden im neu installierten Rechenzentrum im Forschungsgebäude NEST der Empa sowie an zwei weiteren Standorten in der Türkei und den Niederlanden statt.

    ECO-Qube ist auf drei Jahre angelegt. Danach will das Team Richtlinien für Planer und Betreiber von Gebäuden bereitstellen. Das Projekt wird durch das EU-Förderprogramm Horizon 2020 unterstützt. Es bringt Forschungs- und Industriepartner aus der Schweiz, der Türkei, Spanien, Deutschland, Schweden und den Niederlanden zusammen. „Unser Ziel ist es, sowohl den Energiebedarf als auch die CO2-Emissionen von kleinen Rechenzentren um je ein Fünftel zu senken“, wird Çağatay Yılmaz, Innovation Manager beim türkischen IT-Lösungsanbieter Lande und Projektleiter von ECO-Qube, in einer Medienmitteilung der Empa zitiert.

    Mithilfe von Big Data-Strukturen und Künstlicher Intelligenz werden Sensordaten der einzelnen IT-Komponenten akkumuliert und mit Luftstromsimulationen zur punktuell genauen Kühlung kombiniert. Gleichzeitig würden die Rechenlasten so verteilt, dass die Anlagen so energieeffizient wie möglich arbeiten.

    Die drei Rechenzentren werden ausserdem in die Energiesysteme der umliegenden Quartiere integriert. Sie sollen möglichst mit erneuerbarer Energie gespeist werden. „Für uns ist es interessant, das Mikro-Rechenzentrum nicht nur als elektrischen Verbraucher zu betrachten, sondern als eine dynamische Komponente im Gesamtsystem“, erklärt Philipp Heer, Leiter der Energieforschungsplattform Energy Hub an der Empa.

  • IWB steigt bei Sympheny ein

    IWB steigt bei Sympheny ein

    IWB beteiligt sich mit 30 Prozent an Sympheny. Das Jungunternehmen mit Sitz in Dübendorf hat eine Software entwickelt, die mögliche Energielösungen für Gebäude in Sekundenschnelle vergleichen kann. Daraus gezogene Erkenntnisse will IWB bei eigenen Planungen zum klimafreundlichen Umbau der Energieversorgung nutzen.

    „Bezahlbarer Klimaschutz braucht optimierte Energieversorgungen“, leitet IWB einen Beitrag auf LinkedIn zum Einstieg bei Sympheny ein. Ihm zufolge will das Unternehmen für Energie, Wasser und Telekommunikation im Kanton Basel-Stadt die Ausgründung der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) mit dem frischen Kapital bei der Weiterentwicklung ihrer Software unterstützen. Man freue sich auf die vertiefte Zusammenarbeit mit den Sympheny-Mitgründern Andrew Bollinger, Matthias Sulzer, Boran Morvaj und Julien Marquant, schreibt IWB.

    Einem Bericht auf startupticker.ch zufolge wurde die Software des erst 2020 gegründeten Jungunternehmens bereits in mehr als 20 grösseren Planungsprojekten verwendet. Zu den Kunden von Sympheny gehörten „unter anderem Energieversorger und Generalunternehmen aus der ganzen Schweiz“, heisst es dort weiter. Die von Sympheny entwickelte Energieplanungssoftware simuliert das zu untersuchende Energiesystem mit einem digitalen Zwilling. Über Algorithmen und standardisierte Geoinformationsdaten (GIS-Daten) können Produktion, Speicherung und Verbrauch von Energie simuliert werden.

  • Neue Entwicklung soll Bahnlärm senken

    Neue Entwicklung soll Bahnlärm senken

    Forschende der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa), der Hochschule für Wirtschaft und Ingenieurwissenschaften des Kantons Waadt und der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) haben gemeinsam neue Rail Pads entwickelt. Diese Bauteile bestehen zumeist aus elastischem Kunststoff und stecken zwischen Schienen und Betonschwellen, wie die Empa in einer Mitteilung erklärt. Sie werden zur Schonung von Schienen eingesetzt.

    Bestehende Rail Pads haben allerdings Grenzen. Insbesondere wenn der Schutz der Schienen stark erhöht wird, führt dies gleichzeitig zu mehr Lärmbelastung. Diese Herausforderung wollen die Forschenden nun lösen. Nach mehreren Tests im Labor erwies sich ein Bauteil mit einem Polyisobutylen (PIB)-Anteil von über 50 Prozent, eingelegt in eine Schale aus einem härteren Ethylenvinylacetat (EVA)-Kunststoff, als die wirkungsvollste Option. Es kann gleichzeitig den Bahnlärm senken und die Schienen schonen.

    In einem nächsten Schritt sollen die neuen Rail Pads im März auf einer Bahnstrecke in Nottwil getestet werden. „Diese Rail Pads lassen sich leicht herstellen. Auf der 100 Meter langen Strecke werden wir fast 400 Stück brauchen“, erklärt Bart van Damme von der Empa-Abteilung Akustik und Lärmminderung. Deshalb sei bereits ein Unternehmen an Bord, das die Herstellung der bereits patentierten Bauteile übernimmt.

  • Empa zeigt Vorteile von Hochleistungsdämmstoffen

    Empa zeigt Vorteile von Hochleistungsdämmstoffen

    Forschende der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) haben untersucht, ab wann sich für Bauherren eine Investition in kostspielige Hochleistungsdämmstoffe wie Aerogele lohnen kann. In einer ersten Betrachtung wurden laut einer Medienmitteilung die 25 teuersten Städte in Europa, Nordamerika und Asien einem Vergleich unterzogen. Dabei fand das Forscherteam heraus, dass der lukrative Flächengewinn durch die kostspieligeren Aerogele bei einem Quadratmeterpreis von mehr als 8000 Franken die Mehrkosten der dünneren Dämmvariante übersteigt.

    Zur Begründung heisst es, dass eine Hochleistungsisolation die gleiche Dämmwirkung erzielt wie konventionelle Mineralwolle, aber nur die Hälfte bis zu einem Viertel an Materialeinsatz benötigt wird. Vor dem Hintergrund steigender Immobilienpreise und verdichtetem Bauen in Städten könnten Hochleistungsdämmstoffe wie Aerogele eine wirtschaftliche Bauweise begünstigen. Denn je dünner die Aussenhülle eines Bauwerks ist, desto mehr Raum stehe im Inneren zur Verfügung.

    Die mittels einer Gleichung errechneten wirtschaftlichen Vorteile hätten sich in den 15 teuersten Städten zeigen lassen – darunter die vier Schweizer Städte Zürich, Genf, Lugano und Basel mit den europaweit höchsten Quadratmeterpreisen. Für Nordamerika sei die Amortisation in den 14 teuersten Städten, in Asien in den zehn teuersten Städten ermittelt worden. Die Erkenntnis könne auch künftige Planer bei der Entscheidung nach dem geeigneten Dämmmaterial unterstützen.