Rechnergestützte Formoptimierung von urgeformten Mikrobauteilen

Abstract:
Die stetig anspruchsvoller werdenden Zeit-, Kosten- und Qualitätsrestriktionen bei der Produktentwicklung haben dazu geführt, dass sich Simulationswerkzeuge zur möglichst frühzeitigen Vorhersage des realen Bauteil- und Systemverhaltens heute in nahezu allen Bereichen etabliert haben. Auch im Umfeld der Mikrotechnik werden hierzu numerische Methoden eingesetzt. Dabei gewinnen jedoch bei Unterschreiten einer gewissen Bauteilgröße Effekte wie die Materialanisotropie an Bedeutung, die im Makroskopischen häufig vernachlässigt werden können. Je nach gewähltem Material bestehen mikromechanische Bauteile teils nur aus wenigen Körnern. Diese üben aufgrund ihres anisotropen Verhaltens einen mehr oder weniger großen Einfluss auf das Bauteil aus. Aufgrund der von Bauteil zu Bauteil verschiedenen Kornstruktur stellt dies eine Herausforderung für die Dimensionierung dar – der Einfluss der mit der Kornstruktur einhergehenden Streuung beispielsweise der Bauteilbelastung ist zu berücksichtigen. Im folgenden Beitrag wird ein rechnergestützter Ansatz vorgestellt, dessen Ziel es ist, die durch die Kornstruktur hervorgerufene Streuung des Verhaltens von mikromechanischen Bauteilen zu verringern. Basis hierfür bilden sind Methoden zur Modellierung der Kornstruktur sowie adaptierte Formoptimierungsverfahren.