Computer-aided design of microsystem components: Automatic topology optimization of electrostatically excited actuators and sensors

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Während bei herkömmlichen Entwurfsmethoden für Mikrosystemkomponenten oft auf Erfahrungswerte und iterative Verbesserung zurückgegriffen wird, ist mit der Entwicklung der Kontinuum-Topologieoptimierung der systematisierte optimale Entwurf aktueller Gegenstand der Forschung geworden und löst mit vielversprechenden Resultaten bei elastomechanisch deformierbaren Mikrosystemen konventionelle Methoden weitgehend ab. Dieses Projekt soll die Topologieoptimierung für Mikroaktoren und Mikrosensoren, d. h. für Systeme mit gekoppelten mechanischen, thermischen und elektrischen Feldern zum Gegenstand haben. Dies erfordert die Entwicklung von effizienten numerischen Algorithmen insbesondere zur Handhabung der numerischen Komplexitäten, welche sich bei solchen gekoppelten Problemen ergeben. Auf Grund ihrer großen technologischen Bedeutung wird die Methode auf elektrostatisch angeregte Bauelemente angewendet. Diese Klasse von Bauelementen beinhaltet u.a. mikromechanisch gefertigte Drehraten- und Beschleunigungssensoren aus dem PKW-Bereich sowie aktive und passive RF-Bauelemente aus dem Bereich der digitalen Kommunikation.