Mechanical and Structural Engineering

Mit Nanozellulose gegen die Ölverschmutzungen in Gewässer. Empa-Forschenden ist es gelungen, einen Nanozellulose-Schwamm herzustellen, der Öl im Wasser aufsaugt und immer noch schwimmt. So könnte man in Zukunft ganz einfach ausgelaufenes Öl im Wasser entfernen.

In der Stille suchen viele Menschen Erholung. Ist es zu still, kann dies aber unerträglich sein. Im schallabsorbierenden Raum der Empa bekommen selbst Akustik-Fachleute ein beklemmendes Gefühl. Sie nutzen ihn, um Schallvorgänge in Räumen besser zu verstehen und zu optimieren.

Mit High-tech-Kites soll auf eine ganz neue Art Energie gewonnen werden. Schweizer Forscher suchen auf den Jurahöhen nach der idealen Form und den besten Materialien für die Drachen.

The NEST is a modular building with a solid backbone and exchangeable living and work areas - called units. NEST allows significantly faster research and development of building materials, insulation, residential facilities and energy management compared to conventional buildings.

Das NEST ist ein modulares Gebäude mit festem Kern und austauschbaren Wohn- und Arbeitsbereichen – sogenannten Units. Es erlaubt deutlich schnellere Forschung und Entwicklung an Baustoffen, Dämmstoffen, Wohneinrichtungen und Energiemanagement als bisher möglich war.

Erdbeben und Feuchtigkeit setzen japanischen Holzhäusern so sehr zu, dass nach rund 25 Jahren meist die Abrissbirne kommt. Mit Wandelementen aus Holz und Lehm helfen Empa-Fachleute, die Lebensdauer japanischer Holzhäuser zu vervierfachen und das Wohnklima zu verbessern.

In der Schweiz werden jedes Jahr 60 Millionen Tonnen Kies verbaut. Eine Alternative ist Recycling-Beton. Empa-Fachleute zeigen, wie sich dessen Eigenschaften für den Hochbau nützen lassen.

Künftig sollen Videokameras statt Schiedsrichter entscheiden, ob der Ball die Torlinie überquert hat. Empa-Forscher evaluieren die unterschiedlichen Technologien und erklären, wie sie funktionieren.

Mechanischer Abrieb ist ein ungelöstes Problem von Prothesen. Auch bei Modellen mit diamantartigen Kohlenstoffschichten konnten feinste Teile in das umliegende Gewebe gelangen und Entzündungen verursachen. Empa-Forscher fanden den Grund in defekten Grenzflächen und korrodierten Zwischenschichten der Prothesen.

In der Bewitterungsanlage der Empa beobachten ForscherInnen, wie unterschiedlich beschichtete und imprägnierte Hölzer auf Regen und Sonneneinstrahlung reagieren. Ihr Ziel ist es, Holz besser schützen zu können. Auch und gerade im Hinblick auf mehrgeschossige Wohnbauten.

Bei einem Flugzeug können mikroskopisch kleine Risse zum Bruch des Fahrwerks führen. Daher sind aufwändige, regelmässige Inspektionen notwendig. Empa-Forscher arbeiten an einem speziellen Sensor, um Metallstrukturen permanent zu überwachen.

Am Anfang stand eine Maturarbeit zum Thema Solarenergie. Herausgekommen ist ein Sonnensimulator, den Aargauer Maturandinnen gemeinsam mit Empa-Forschern entwickelt und gebaut haben. Er wurde mit einem Sonderpreis von «Schweizer Jugend forscht» gewürdigt und wird heute im Labor für Messungen der Quanteneffizienz an Solarzellen verwendet.

Empa-Forscher haben zusammen mit einer Textildesignerin und einer Seidenweberei leichte, lichtdurchlässige Vorhangstoffe entwickelt, die Schall hervorragend absorbieren. Eine Kombination, die in der modernen Innenarchitektur bis anhin fehlte.

Im Sommer 2009 ist eine Pétanquekugel in einem Schrank völlig überraschend und mit enormer Wucht explodiert. Das hat nicht nur die glücklicherweise unverletzten Besitzer, sondern auch die Forscher der Empa überrascht. Akribisch genau begannen MaterialwissenschaftlerInnen nach den Ursachen zu suchen.

Im letzten Frühling legte die Aschewolke des isländischen Vulkans Eyjafjalla den Luftverkehr lahm. Der Entscheid zur Luftraumsperrung war umstritten, weil die Dichte der Vulkanwolke schwer zu messen war. Empa-Atmosphärenspezialisten entwickelten mit Partnern daraufhin eine Messmethode für schnelle, präzise Prognosen.

Aufgrund seiner rheologischen Eigenschaften ist der selbstverdichtende Beton fliessfähiger und viskoser als der traditionelle Beton. Für den Bau braucht es keine Verdichtungsgeräte. Die Empa war an der Entwicklung dieses Betons mit beteiligt.

Weitab von der Zivilisation ohne Energie- und Wasserzufuhr bequem leben und arbeiten. Die Empa und die Zürcher Hochschule der Künste bauen einen mobilen Wohn- und Arbeitscontainer, der Wohnen zum futuristischen Erlebnis macht.

Anhand des Aussehens allein können selbst Fachleute oft nicht mit Sicherheit beurteilen, ob es sich um echte Antiquitäten oder um eine Fälschung handelt. Die Empa-Experten für Kulturanalytik sind darauf spezialisiert, Kunstgegenstände aus Metall zu ergründen, unter anderem mit Röntgenstrahlen.

Ein Mobiltelefon mit Muskeln? Das ist die Neuentwicklung des ETH-Spinoffs «Optotune» im Technologiezentrum der Empa. Neuartige optische Linsen, die mit Hilfe von elektro-aktiven Polymeren – «künstliche Muskeln» – ihre Brennweite stufenlos ändern können, sollen die herkömmlichen Digital-Zooms in zwei bis drei Jahre auf dem Markt ersetzen.

Die Schweizer Seilbahnen gelten als sicher. Und doch: Unfälle gibt es immer wieder. Vor zwölf Jahren stürzten auf der Riederalp drei Gondeln in die Tiefe. Und vor vier Jahren riss die Seilummantelung der Schilthornbahn. Empa-Spezialisten suchen mit Hilfe von Chemie und Physik nach den Ursachen solcher Unfälle.

Ingenieure der Empa haben adaptive Dämpfer entwickelt, die gefährliche Schwingungen bei Schrägseilbrücken stoppen. Die Steuerung der Dämpfer übernehmen drahtlose Sensorsysteme. Die neue Technologie wurde bereits auf der längsten Schrägseilbrücke der Welt, der Sutong-Brücke in China, installiert.

Handys können immer mehr. Das ist nur möglich dank neuen Materialien. Dazu gehören Metalle, die in kleinsten Mengen verwendet werden, die sogenannten «Gewürzmetalle», sehr seltene Metalle, die schon heute knapp und damit teuer sind. Um diese wertvollen Ressourcen nachhaltig zu nutzen, ist das Recycling der Handys wichtig.

Empa-Forscher wollen ältere, erdbebengefährdete Gebäude im Wallis und in der Region Basel erdbebensicher machen. «Pflaster» aus Kohlenfaser-Lamellen sollen die Tragfestigkeit von Beton-platten oder Backsteinmauern deutlich verbessern.

Paläontologen des Naturmuseums St. Gallen haben zusammen mit Empa-Wissenschaftlern den Kopf eines Urnashorns rekonstruiert, das vor 20 Millionen Jahren in Europa gelebt hat. Mit Hilfe eines Computertomographen «schälten» sie den Schädel aus dem Sandstein heraus.

Brücken sind grossen Belastungen ausgesetzt. Um deren Sicherheit zu jedem Zeitpunkt ermitteln zu können, hat die Empa drahtlose Sensornetzwerke entwickelt, die an den Kabeln der Hängebrücken montiert sind. Damit kann jederzeit überwacht werden, wie gross die Schwingungen der Kabel sind.

Der Ball für die Fussball-EM 2008 wurde wie seine Vorgänger an der Empa auf seine Qualitäten und Spieleigenschaften getestet. Um das Gütesiegel «Fifa approved» zu erhalten, wurde der «Europass» im weltweit einzigen von der Fifa zertifizierten Testlabor maltraitiert und für gut befunden.

Das Jungunternehmen Optotune mit Sitz an der Empa will den Optik-Markt erobern: Künftig soll jedes Kamera-Handy mit einer ihrer Linsen ausgestattet werden. Doch zunächst musste sich Optotune am Jungunternehmer-Wettbewerb «Venture» vor einer hochkarätigen Jury bewähren mit Erfolg.

Erdbeben und Feuchtigkeit setzen japanischen Holzhäusern so sehr zu, dass nach rund 25 Jahren meist die Abrissbirne kommt. Mit Wandelementen aus Holz und Lehm helfen Empa-Fachleute, die Lebensdauer japanischer Holzhäuser zu vervierfachen und das Wohnklima zu verbessern.

Unerwünschte Schwingungen an schlanken, eleganten Brücken entstehen vor allem durch Wind, Regen oder Verkehr. An der Empa dient ein einzigartiges Brückenmodell der Forschung und Entwicklung von neuen Systemen, die intelligent auf unerwünschte Schwingungen reagieren

Alte Wohnhäuser sind wahre Energieschleudern. Ein Pionierprojekt der Empa zeigt, wie der Verbrauch an Heizenergie auf ein Zehntel gesenkt werden kann. Den Altbauten wird u.a. eine vorfabrizierte, isolierende Gebäudehülle übergestülpt. (English subtitles)

In Schweizer Privathaushalten stehen immer mehr Öfen und Cheminées. Der Rauch von kleinen Holzfeuerungen enthält aber gesundheitsschädigende Russpartikel. Ein an der Empa entwickelter Partikelabscheider kann diese Feinstaubemission deutlich vermindern.

Das Strassennetz ist das Nervensystem der individuellen Mobilität. Schäden werden häufig nicht rechtzeitig erkannt. Die Folge: umfangreiche Sanierungsarbeiten, mehr Staus, höhere Kosten. Forscher der Empa versprechen Abhilfe und testen eine weltweit einzigartige Maschine, die Strassen im Zeitraffer altern lässt.

In San Diego fand ein Armdrück-Wettbewerb der besonderen Art statt zwischen Mensch und Maschine. Empa-Forscher haben künstliche Muskeln entwickelt, der ihrem Roboter zum Sieg verhelfen sollen.