Fabricación avanzada con nanorecubrimientos

Marieta Vargas

Coating Technologies, S.L. (CTECHnano), tercera spin-off de nanoGUNE (después de Graphenea y Simune), desarrolla su actividad en el ámbito de los recubrimientos a escala nanométrica. Está especializada en la técnica de
deposición de capas atómicas (ALD, de sus siglas en inglés) con el objetivo de ofrecer servicios personalizados y herramientas específicas.

Identificar una oportunidad de negocio a raíz de una tecnología y tener la oportunidad de explotarla es el germen de una nueva empresa. Y de esta manera ha surgido CTECHnano, tercera spin-off del centro de investigación cooperativa en nanociencia, CIC nanoGUNE. En poco más de dos años de trayectoria, esta empresa ya ha conseguido su primer objetivo: ser un referente en España en la técnica ALD, pero aún le queda un largo camino que recorrer.

CTECHnano surge de una iniciativa del líder del grupo de nanomateriales de nanoGUNE, el profesor Ikerbasque Mato Knez. Su contrastado conocimiento en una técnica específica para hacer recubrimientos, unido a su iniciativa emprendedora fueron los pilares para diseñar un plan de negocio, con una financiación inicial de BIC Gipuzkoa y con el inestimable apoyo del director de nanoGUNE; José María Pitarke.

Oblea de Silicio de 4” recubierta con 100 nm de Al2O3

Oblea de Silicio de 4” recubierta con 100 nm de Al2O3

Además de en su propuesta de negocio, la innovación de CTECHnano radica también en la composición de su accionariado, donde confluyen nanoGUNE, dos empresas industriales vascas –Cadinox y AVS y un fondo público de inversión –BasqueFondo. La transferencia tecnológica hacia la industria que se promueve en el País Vasco y especialmente en los centros de investigación ha propiciado la confluencia de estos cuatro agentes. La propuesta empresarial interesó en primer lugar a Cadinox, una firma guipuzcoana dedicada a la fabricación mecánica orientada a las piezas de valor añadido y con gran afán innovador, que trajo de la mano a AVS, que diseña y fabrica equipos sofisticados para aplicaciones científicas. “Esta fórmula es novedosa, pero es verdad que es probablemente la única posible en este caso por el tipo de actividad de CTECHnano” señala Mercedes Vila, directora científica de la spin-off. “Funciona muy bien porque en este modelo se requieren también unos socios industriales, ya que un centro de investigación no cuenta con los recursos suficientes para fabricar maquinaria industrial”.

Fibras de algodón para tratamiento por ALD.

Fibras de algodón para tratamiento por ALD.

Conocimiento + fabricación

En este sentido, Vila diferencia las dos líneas de negocio de CTECHnano. Por un lado, está el desarrollo de recubrimientos y por otro lado la fabricación de las máquinas. “Si se trata de un cliente industrial éste va a querer implementar la solución en su línea de producción. Y es ahí donde entran nuestros socios, para poder fabricar una máquina a escala industrial”, insiste la científica. De este modo, la complementación encaja perfectamente entre el centro de investigación y los dos socios privados. “En CTECHnano tenemos acceso a todo el conocimiento científico de nanoGUNE, es decir, todas las técnicas de caracterización y personal altamente cualificado, que una empresa pequeña no podría tener por sí misma. Y por otro lado, el apoyo industrial para darle un servicio completo al cliente. Con estas dos piezas se da el ambiente perfecto para que la idea germine. Es el conocimiento unido a la fabricación industrial”, destaca Mercedes Vila.

Una nueva idea para una técnica ya conocida

La técnica ALD se comenzó a utilizar en los años 70 y su uso, hasta ahora, se dirigía fundamentalmente a la electrónica, como las pantallas luminiscentes, los procesadores Intel o algunas memorias RAM. En esta área existen dos firmas finlandesas que son pioneras y líderes en el desarrollo de esta técnica. La innovación de CTECHnano identificada por el profesor Mato Knez, consistió en adaptar una técnica, que es capaz de producir a gran escala y ya se implementaba industrialmente, a otros sectores y materiales. En este sentido, el uso del ALD se podría expandir al tratamiento de textiles, de lentes para óptica, o de células fotovoltaicas. “La nanotecnología ha hecho posible que estén bajando las escalas de fabricación estructurada a nanómetros, y otras técnicas de recubrimientos, (Physical Vapor Deposition y Chemical Vapor Deposition), no llegan a producir conformalidad a escala nanométrica”.

De este modo, se detectó claramente el nicho de mercado, al ver que esta herramienta podría realizar los recubrimientos que demandaban los nuevos desarrollos.

Una de las bondades de la técnica ALD, y por eso fue muy aplicada en electrónica, es su capacidad de miniaturizar, con lo que se consigue controlar el recubrimiento en monocapas atómicas (angstrom). “El crecimiento es monocapa a monocapa y en unos pocos nanómetros se consigue una superficie funcional con la actividad deseada, ya sea protectora, conductora, aislante, etc”, explica la directora científica del proyecto. Otra de las cualidades del ALD, y que quiere impulsar CTECHnano, es la de hacer posible recubrimientos industriales sobre superficies tridimensionales de formas complejas, como podría ser una prótesis de cadera. “En la actualidad se están utilizando otras técnicas, pero resulta muy complicado conseguir un recubrimiento homogéneo, algo que sí logra el ALD”.

La manipulación de los reactivos químicos frecuentemente se realiza en una atmósfera controlada.

La manipulación de los reactivos químicos frecuentemente se realiza en una atmósfera controlada.

“La técnica ALD se comenzó a utilizar en los años 70 y su uso se dirigía ala electrónica, como las pantallas luminiscentes, los procesadores Intel o algunas memorias RAM”

Aplicaciones

Las funcionalidades que permite la deposición de capas atómicas hacen que pueda ser aplicada a sectores, superficies o productos completamente dispares. Así, la industria de electrodomésticos consigue con el ALD realizar un recubrimiento protector sin interferir en su estética nanoestructurada. “Es la única que lo permite y ahí nace un nicho de mercado. Teniendo en cuenta que además en ocasiones estas superficies son curvadas, tienen hendiduras o formas complejas, el resto de técnicas al ser direccionales no son homogéneas en grosor, lo que da lugar a una baja reproductibilidad de lo que se está recubriendo. Pero el ALD no tiene esos problemas”, recalca Mercedes Vila.

El ALD tiene gran capacidad de miniaturizar, con lo que se consigue controlar el recubrimiento en monocapas atómicas (angstrom)

Otra de las líneas que también hace presumir un gran potencial es el tratamiento e infiltración de polímeros naturales o sintéticos (en forma de fibras, por ejemplo), ya que ninguna otra técnica puede realizarlo. De la misma manera que se puede recubrir una superficie tridimensional, se estaría aplicando a una fibra de algodón. Con esta aplicación, el ALD es capaz de hacer tejidos inteligentes, otorgándoles unas propiedades hidrofóbicas, hidrofílicas, conductoras, etc, dependiendo de los requerimientos de su desempeño posterior.

Interfaz de control del equipo de ALD.

Interfaz de control del equipo de ALD.

Las posibilidades de la técnica que desarrolla CTECHnano son ilimitadas, en cuanto a que surgen de las necesidades de los propios clientes industriales. Las empresas fabricantes de diferentes productos son las que plantean los problemas que necesitan resolver. En muchas ocasiones se refieren a recubrir materiales que tienen una exposición ambiental prolongada y se ven afectados por agentes físicos o químicos. De hecho, las demandas pueden ir desde recubrimientos protectores anticorrosivos para resistir químicos agresivos, a recubrimientos anti-rayado para piezas de coches o de materiales empleados para la construcción. E incluso elementos tan comunes como el pomo de una puerta. “Se puede recubrir con una capa transparente, o decorativa, de tal manera que cada vez que esté en contacto con un producto de limpieza no se ataque al acero inoxidable. Normalmente suelen ser recubrimientos cerámicos que no permiten que el químico agresivo penetre hasta el material”.

Posición en el mercado

Con este planteamiento, CTECHnano es pionera en España consiguiendo ser la única empresa española que se dedique a la actividad de los recubrimientos a escala nanométrica mediante ALD. Su ámbito de actuación no sólo se limita a la industria. También hay una estrecha conexión con el mundo académico, tanto de centros de investigación como de universidades. Pero en este contexto, la técnica de ALD tampoco está demasiado implantada. De hecho, según la direc- tora científica de la spin-off, “en el mundo en general no está muy explotada comparada con otras tecnologías como el PVD. Y eso nos beneficia”.

Muestras para soluciones decorativas.

Muestras para soluciones decorativas.

El hecho de que la firma vasca sea una de las pioneras en la aplicación de esta técnica a otros sectores fuera de la electrónica, le permite asentarse en un pues- to muy competitivo a nivel mundial. “El mercado del ALD en electrónica y microelectrónica ya es muy maduro. También están surgiendo empresas en China que perciben el potencial que puede haber en otros sectores”, recalca Mercedes Vila, para quien el ALD está empezando a vivir un boom. “Tiene un crecimiento anual (CAGR) estimado del 32%, que es muchísimo respecto a otras técnicas más maduras que están en el 5%. Por eso, es indudable que CTECHnano ha llegado en el momento adecuado”.

Las funcionalidades que permite la deposición de capas atómicas hacen que pueda ser aplicada a sectores, superficies o productos completamente dispares

 

Por otra parte, aunque vayan surgiendo firmas en otras partes del mundo, los modelos de negocio también varían dependiendo del país y el sector al que van dirigidas. En Estados Unidos, las empresas se especializan en la venta de equipos. En Europa, desarrollan procesos mayoritariamente para áreas de electrónica, mientras que en China, aun son empresas emergentes.

En este punto es donde queda en evidencia el acierto al elegir esta fórmula que combina conocimiento y producción. “Ofrecer el pack completo, que va desde el desarrollo hasta la implementación es un plus innovador”. Y esto es gracias a la receta que ha hecho posible la creación de esta spin-off: el centro de investigación más los partners industriales.

CTECHnano es la única empresa española que se dedica a la actividad de los recubrimientos a escala nanométrica mediante ALD

Una receta que ha empezado ya a dar sus frutos en 2016 con la venta del primer equipo a la Universidad Humboldt de Berlín, que cuenta con uno de los grupos internacionales más importantes y relevantes en el ALD del mundo. Y en el ámbito industrial, CTECHnano ha comenzado a ofrecer sus servicios a firmas como la multinacional alemana Osram Optoelectronic, AJL Ophthalmic, la Fábrica nacional de Moneda y Timbre, o el centro tecnológico CIDETEC.

Malla metálica recubierta homogéneamente con TiO2.

Malla metálica recubierta homogéneamente con TiO2.

Pero el abanico de clientes puede ir ampliándose debido a las diferentes fórmulas de servicio que ofrece la spin-off de nanoGUNE. Desde un servicio estándar, donde el cliente solicita el material depositado con su grosor para una serie cor- ta hasta otros cuyo desarrollo se amplía hasta uno o dos años. En estos casos, se trata de proyectos de más envergadura en el que el cliente necesita una solución concreta que pueda implementar, en un futuro, en su línea de producción. A estos servicios, se añade el formato más demandado por grupos de investigación en el que se requiere una máquina para llevar a cabo sus propias pruebas.

La labor comercial para cualquiera que sea el perfil del cliente es muy técnica y especializada, pero el hecho de estar ubicados en País Vasco aporta más facilidades a su desempeño. “En el País Vasco hay mucha tradición de la industria de materiales”, incide la científica Mercedes Vila. “Por ello, la comunicación es sencilla cuando nos dirigimos a industrias vascas que utilizan materiales que puedan necesitar de estos recubrimientos”. Con tan solo hacer un repaso al conocimiento existente en el País Vasco y a las empresas que fomentan la innovación, como Cadinox y AVS, se puede afirmar que “estamos en un ecosistema de materiales”.

Proyección

En tan solo dos años, CTECHnano ha conseguido su primer objetivo, ser una empresa con una posición relevante en Europa. De ahora en adelante, su meta es crecer y ser un referente en la técnica ALD en otras áreas internacionales. Por esto, la spin-off quiere potenciar el departamento de I+D, siendo consciente de sus limitados recursos, pero con la garantía de ser una empresa surgida de un entorno como nanoGUNE.

El equipo de CTECHnano, además de contar con la ayuda del grupo de nanomateriales de nanoGUNE, está formado por Mercedes Vila, como directora científi- ca, y David Talavera, en las funciones de CEO. Mercedes Vila es doctora en Física de Materiales por la Universidad Autónoma-CSIC de Madrid. Es investigadora con una excelente trayectoria de investigación en el campo de los materiales de deposición de película delgada y la modificación de superficies. Tiene un prestigio internacional reconocido por la Comisión Europea en forma de Marie Curie Actions en 2006, 2008 y 2017 y el galardón “For Women In Science” de L’Oreal-UNESCO Foundation en 2010.

David Talavera es ingeniero industrial, especializado en gestión empresarial en el IESE y con una contrastada experiencia en puestos directivos en varias empresas industriales.

Mercedes Vila, directora científica de CTECHnano.

Mercedes Vila, directora científica de CTECHnano.

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