Simulation von Integrierten Aktoren für Elektrostatische Self-Assembly

Abstract

Die Montage ist ein Kostentreiber in der Produktion, insbesondere wenn die Anforderungen an die Präzision stei-gen. Ein Ansatz für die kostengünstige Feinpositionierung von planaren Bauteilen ist die elektrostatische Self-Assembly, bei dem Aktoren in die Bauteile integriert werden. In diesem Artikel werden die Grundlagen des Designs solcher Systeme thematisiert, da diese Ausschlaggebend für die resultierenden Positionierkräfte sind. Zum Feststellen der Zusammenhänge werden Simulationen für einzelne Elektrodenpaare durchgeführt, wobei die Geometrien Kreis, Quadrat, Rechteck, Sechseck und Dreieck miteinander verglichen werden. Die Auswertung erfolgt mit der simulierten Maximalkraft und der Kraftverteilung innerhalb der xy-Ebene. In Hinblick auf die Prozessgrößen Präzision und maximalen Wirkbereich werden die Ergebnisse interpretiert und Rückschlüsse auf die sinnvolle Gestaltung von Self-Assembly Systemen gezogen. Abschließend erfolgt ein Ausblick auf weitere Forschungen zu elektrostatischen Self-Assembly Systemen.

Assembly is a high-cost process in production, especially when the precision requirements are high. One approach for cost-effective fine positioning of planar components is electrostatic self-assembly. Therefore, actuators are integrated into the components. This paper deals with the fundamental design principles of such systems, because they are significantly influencing the alignment force. This paper presents simulations of individual electrode pairs, comparing the geometries circle, square, rectangle, hexagon and triangle. The evaluation shows the results of the simulated maximum force and the force distribution within the xy-plane. Aiming for high precision and a wide range of force distribution, conclusions are made about the appropriate design of self-assembly systems. In conclusion, there is an outlook on additional research into electrostatic self-assembly systems.