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Mehrstufiges multistabiles Aktorsystem mit einstellbarem Hub, Reichweite und Kraft basierend auf kooperativen elektrostatischen Aktoren

Elektrostatische Aktoren können bei sehr kleinen Elektrodenabständen hohe Energiedichten und Kräfte erreichen, allerdings nur mit kleinen Hüben. Makroanforderungen, also große Hübe im cm-Bereich und Kräfte im N-Bereich, werden mit sogenannten inch-worm-Motoren realisiert. Hier sorgen Klemm- und Vorschubaktoren aus kooperativ arbeitenden Piezoelementen für einen Vorschub über cm bei hohen Kräften. Allerdings sind diese Aktoren meist relativ groß und lassen sich nicht mittels monolithischer Mikrofertigung herstellen.

Ziel des Projekts ist es daher, über Kopplung einer Vielzahl kooperativ arbeitender, elektrostatischer Aktoren einen inch-worm-Antrieb zu ermöglichen, der große Kräfte und Hübe vereint und sich in klassischer Si-Mikrotechnik, d.h. miniaturisiert, herstellen lässt. Es soll z.B. untersucht werden:

  • wie viele kooperative Einzelaktoren zu einem stabilen Gesamtsystem verschaltet werden können.
  • wo die technologischen Grenzen der Miniaturisier- und Realisierbarkeit der Einzelaktoren mittels mikro- und nanotechnologischer Standardverfahren liegen.
  • das mechanische und elektrische Systemverhalten eines aus mehrstufigen, multistabilen Mikroaktoren bestehenden Gesamtsystems.
  • ob neben homogenen Systemen (alle Aktoren elektrostatisch) auch heterogene Systemarchitekturen (z.B. Kombination elektrostatischer und piezoelektrischer Aktoren) möglich sind.

Damit wird das Projekt zu einem besseren Verständnis der Prinzipien, der Begrenzungen und der Randbedingungen bei der Realisierung von mikrosystemtechnischen Aktorsystemen beitragen, die aus mehrstufigen, multistabilen und kooperativen elektrostatischen Aktoren bestehen.

Projektpartner

Hochschule Furtwangen

Förderung

Gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 402743889.

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