Masterarbeit: Simulation und Modellierung von elektrostatischen Aktoren

Die Fraunhofer-Gesellschaft (www.fraunhofer.de) betreibt in Deutschland derzeit 76 Institute und Forschungseinrichtungen und ist die weltweit führende Organisation für anwendungsorientierte Forschung. Rund 30 000 Mitarbeitende erarbeiten das jährliche Forschungsvolumen von 2,9 Milliarden Euro.

Innovative Technologielösungen entwickeln und diese in die Anwendung bringen - das ist unser Ziel am Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS. Mit unserer Expertise in der Entwicklung photonischer Mikrosysteme, zugehöriger Technologien inklusive der Nanoelektronik und drahtloser Kommunikationslösungen, erschaffen wir - in flexiblen und interdisziplinären Teams - Technologien für innovative Produkte in verschiedensten Märkten wie z.B. Automotive, Industrie, Luft- und Raumfahrt.

MEMS-basierte elektrostatische Wandler haben ein sehr breites Anwendungsfeld. Beispielsweise werden sie in unserem Geschäftsfeld (Acoustic Sensors and Systems) für die Entwicklung von Im-Ohr-Lautsprechern, Ultraschallwandlern oder Varaktoren eingesetzt. Diese Aktoren sind allerdings durch den Pull-in limitiert. Sind die Spannungen größer als die Pull-in Spannung, übersteigt die elektrostatische Kraft die rückstellende Federkraft, die Elektroden kommen in Kontakt und die Bauteile sind kurzgeschlossen. Die Modellbildung und ein genaues Verständnis für den Pull-in helfen an dieser Stelle, Entwürfe zu optimieren und gefertigte Bauteile zu charakterisieren. Ziel der Arbeit ist, beginnend mit einfachen Strukturen wie geraden Balken, die ordnungsreduzierte Modellbildung unserer Bauelemente schrittweise zu erweitern. Dabei sind bereits einige Modellansätze für Cantilever vorhanden. Diese sollen für beidseitig eingespannte Aktoren weiterentwickelt werden.

Ihre Aufgaben

• Literatur Recherche zum Pull-in, um geeignete Test-Strukturen für FEM-Analysen und als Referenzen zu identifizieren

• FEM-Simulationen mit ANSYS oder COMSOL für den Pull-in gerader Balken

• Studie mit FEM-Simulationen zu verschiedenen Geometrien und Ansteuerungen durchführen

• Ordnungsreduzierte Modellbildung auf Grundlage von Differentialgleichungen

• Auswertung und ordnungsreduzierte Modellerstellung in beispielsweise Python

Ihr Profil

• Studium der Physik, Maschinenbau, Elektrotechnik, Mechatronik, Mikrosystemtechnik oder vergleichbare Studiengänge

• Kenntnisse in Python und ANSYS/COMSOL

• Spaß und Neugier, FEM-Simulationen mit Formeln zu verknüpfen

• Selbständige, zielorientierte und strukturierte Arbeitsweise

• Hohes Maß an Eigeninitiative und Teamfähigkeit

• Gute Englischkenntnisse runden Dein Profi ab

Wir bieten Ihnen

Wir bieten Dir eine spannende Aufgabe und wertvolle Einblicke in die Methoden und Vorgehensweisen eines modernen High-Tech-Forschungsinstituts. Auf Dich wartet ein motiviertes und dynamisches Team in einer sehr gut ausgestatteten Forschungs- und Entwicklungslandschaft. Zudem bieten wir Dir Anknüpfungspunkte im Rahmen deines Studiums oder deines Berufseinstiegs, z.B. eine anschließende Promotion oder der Beginn Deiner wissenschaftlichen Karriere als Nachwuchswissenschaftlerin bzw. Nachwuchswissenschaftler am Fraunhofer IPMS. Wir unterstützen Dich dabei!, Die Arbeitszeit ist individuell abzusprechen. Die Stelle ist für die Dauer der wissenschaftlichen Arbeit befristet. Die Dauer ist nach Absprache und möglichen Studienrichtlinien flexibel zu gestalten.

Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien sowie auf die Verwertung der Ergebnisse in Wirtschaft und Industrie spielt die Fraunhofer-Gesellschaft eine zentrale Rolle im Innovationsprozess. Als Wegweiser und Impulsgeber für innovative Entwicklungen und wissenschaftliche Exzellenz wirkt sie mit an der Gestaltung unserer Gesellschaft und unserer Zukunft.

Kontakt

Frau Sabrina Weimert Personalabteilung Telefon: +49 (0)351 8823 415

Frau Franziska Wall Fachabteilung Telefon: +49 (0)351 8823 4634

Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS

www.ipms.fraunhofer.de