MIDAS. Ein wissensbasiertes System zur Unterstützung des fertigungsgerechten Entwurfs von LIGA-Mikrostrukturen

Das zur Mikrostrukturierung entwickelte LIGA-Verfahren befindet sich derzeit an der Schwelle zu einer industriellen Nutzung. Hierdurch unterliegt diese Technologie in verstärktem Maße auch ökonomischen Randbedingungen. Für eine optimale Nutzung der Fertigungspotentiale ist die Gestaltung der Mikrostrukturen von zentraler Bedeutung, da sie Auswirkungen auf den gesamten Fertigungs- und Montageprozeß hat. Daher ist es wichtig, technologische Einflüsse auf die Produktgestalt bereits bei der Konstruktion zu berücksichtigen.
Hierzu ist der Konstrukteur auf ein entsprechendes Hintergrundwissen über die zugrundeliegende Herstellungsmethode angewiesen. ... mehrDas umfangreiche zur Konstruktion von LIGA-Strukturen benötigte Fertigungswissen hat inzwischen jedoch eine Komplexität erreicht, die nicht mehr ohne eine angemessene informationstechnische Unterstützung handhabbar ist. Ein entsprechendes Werkzeug soll dem Konstrukteur mit dem im Laufe dieser Arbeit entwickelten wissensbasierten System MIDAS (Microstructure Diagnosis and Answerbook System) an die Hand gegeben werden.
Der erste Schritt zu einer auf Fertigungswissen basierenden Konstruktionsunterstützung ist, dem Konstrukteur einen für die Entwurfsvorbereitung geeigneten interaktiven Zugang zu den von ihm benötigten Informationen zu ermöglichen und Mittel zu ihrer Erfassung bereitzustellen. Bei MIDAS wurde dies in Form eines auf objektorientierten Modellen basierenden Informationssystems realisiert.
Einen Schritt weiter geht das Konzept einer automatischen Entwurfsdiagnose, wie sie bereits in der Mikroelektronik als Standardvalidierungsschritt üblich ist. Ziel einer Entwurfsdiagnose im Sinne eines fertigungsgerechten Entwurfes ist es, die Einhaltung fertigungstechnischer Randbedingungen hinsichtlich Form und Abmessungen der herzustellenden Mikrostrukturen zu gewährleisten. MIDAS stellt hierfür ein Diagnosewerkzeug zur Verfügung, das die fertigungsgerechte Gestaltung von Entwürfen auf der Basis eines geeigneten Satzes von Gestaltungsregeln überprüft. Hierbei werden die Werte der davon betroffenen Gestaltparameter aus der Entwurfszeichnung extrahiert und mit den fertigungstechnisch sinnvollen Wertebereichen verglichen. Verletzungen dieser Grenzwerte werden vom Diagnosesystem protokolliert. Den Abschluß der Diagnose bildet die Interpretation des Fehlerprotokolles im Dialog mit dem Konstrukteur.
Das im Laufe dieser Arbeit entwickelte Konzept einer wissensbasierten Konstruktionsunterstützung wurde in Form eines ersten Prototypen realisiert. Die Funktionsfähigkeit des Systems wurde dabei an Beispielen aus der Praxis demonstriert.

A Knowledge-based System for Support of the Fabrication-related Design of LIGA-Microstructures
The LIGA-process is a technique which has been developed for the fabrication of microstructures. In the recent years this technology has been used more and more for industrial purposes, from which additional economical requirements arise. The key for an efficient use of farbrication-facilities is a fabrication-related design, because the design of a microstructure may affect the whole following fabrication and mounting process in a positive or a negative manner. Due to this it is important to consider technological influences on a product`s shape already during construction.
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For this an appropriate fabrication knowledge is required. However the extensive knowledge needed for the construction of LIGA-microstructures has reached a high level of complexity in the meantime. Therefore the designer depends on an adequate support through information techniques. For this purpose the knowledge-based system MIDAS (Microstructure Diagnosis and Answerbook System) which is the subject of this thesis has been developed.
The first step to a knowledge-based design support is to provide a tool which allows acquiring and accessing fabrication knowledge interactively. Therefore MIDAS contains an information and acquisition component which is based on object-oriented models of the fabrication-knowledge.
The next level of design support is a so-called design rule check. The aim of this procedure is to verify the correctness of a layout. The verification procedure is based on technological constraints concerning a microstructure`s shape and dimensions. For this purpose MIDAS provides a diagnosis tool which performs a design rule check based on an appropriate set of design rules. Hereby the values of critical design features are extracted from the layout and compared with a technologically recommendable value range. Every violation of a design rule is recorded by the tool. Finally the results of the design rule check are displayed.
The concept described above has been realized in a first prototype. The realisability of the concepts could be proved by examples based on real layouts.