Konstruktionselemente der Mikrosystemtechnik

 

Mikrosysteme weisen eine große Verbreitung sowohl in alltäglichen technischen Gebrauchsgegenständen als auch in komplexen maschinenbaulichen Erzeugnissen auf (Mikrofone und Beschleunigungs- und Magnetfeldsensoren in Handys, Druck- und Flusssensoren im Auto, etc.). Eine detaillierte Diskussion der vielfältigen Mikrosysteme und deren Anwendungen ist im Rahmen einer Vorlesung impraktikabel. Jedoch ist es möglich, die Vielzahl am Markt verfügbarer Mikrosysteme auf einzelne Konstruktionselemente herunterzubrechen um die Eigenschaften und wesentlichen Effekte bei deren Auslegung zu beschreiben. Im Rahmen dieser Veranstaltung werden die Teilnehmer dazu befähigt, die Wirkzusammenhänge von Mikrosystemen zu verstehen und ihre Bestandteile in Form aller relevanten Konstruktionselemente analytisch auszulegen.

 

Modulübersicht

Die Veranstaltung behandelt das vertiefende Fachwissen zur Berechnung und Auslegung von mikrotechnischen Grundbauelementen. Für verschiedene Anwendungen, werden die Möglichkeiten und Grenzen der Herstellung von Mikrosystemen betrachtet. Basierend auf dem Verständnis der Funktionsweise von mikrotechnischen Bauteile, werden im Rahmen der Lehrveranstaltung die wesentlichen mikrotechnischen Effekte wie z.B. Kapillarkraft, Dehnungsmesstreifen, Piezoeffekt usw. vorgestellt. Dadurch ist es möglich, dass die Studierenden das physikalische Verhalten beschreiben, erklären und die Wirkung berechnen können.

Neben der Vorlesung wird den Studierenden eine vorlesungsbegleitende Übung ausgeteilt, welche wöchentlich im Plenum vorgerechnet wird.

 

Zielgruppe

Der Kurs richtet sich an Studierende des Masterstudiengangs Maschinenbau, Automatisierungstechnik, Produktentwicklung, Produktionstechnik und Wirtschaftsingenieurwesen Fachrichtung Maschinenbau. Der Kurs wird in deutscher Sprache gehalten.

Empfohlene Voraussetzungen:

• Elektrotechnik/ Elektronik
• Mathematik (I-III)
• Physik
• Mechanik (I-II)

 

Inhalt

Im Rahmen der Veranstaltung wird das notwendige Wissen für die Berechnung und Auslegung von mikrotechnischen Grundbauelementen für geforderte Anwendungen vermittelt. Beispielsweise werden die Studierenden in der Lage sein die wesentlichen Effekte in der Mikrotechnik wie z.B. Kapillarkraft, Dehnungsmessstreifen, Piezoeffekt usw. zu beschreiben, erklären und die Wirkung zu berechnen. Weiterhin sind sie in der Lage zu erkennen aus welchen mikrotechnischen Bauelementen ein gegebenes Gerät aufgebaut ist und können somit seine Funktion beschreiben und erklären. Inhaltlich werden folgende Punkte behandelt:

• Dünne Schichten
• Leiterbahnen
• Membranen
• Dehnnugsmesstreifen
• Balken
• Kapillaren / Kanäle
• Piezos
• Bimorph
• Planare Lichtleiter
• Optische Gitter
  

 

Literatur

• "Introduction to Microsystem Design" von W.K. Schomburg, 2. Auflage (2015) Springer, Heidelberg, Berlin, ISBN 978-3-662-47023-7, verfügbar in der Lehrbuchsammlung der Bibliothek der RWTH
• S.D. Senturia, “Microsystem Design”, Kluwer Academic Publishers (2001), ISBN 0-7923-7246-8
• M. Elwenspoek, R. Wiegerink, ”Mechanical Microsensors”,Springer-Verlag (2001), ISBN 3-540-67582-5

 

Der Dozent