Topology optimization considering planar microfabrication process constraints (平面微細加工プロセスの制約を考慮したトポロジー最適化)

概要

　本論文では、平面微細加工プロセスで製作する機能デバイスを対象に、加工に由来する制約を設計段階から考慮するトポロジー最適化手法を構築した。正則化付きレベルセット法を基盤として、断面形状の一様性や基板支持条件を定式化し、片持ち梁型圧電振動発電デバイスの設計に適用した。設計案の試作・測定を通じて、モデルと実デバイスの差異や設計変数の課題を整理した。その知見を踏まえ、圧電薄膜のうち電極で有効化される領域に着目して設計問題を再定式化し、電極配置を含む設計例と試作により製作可能性を示した。また、コンプライアントメカニズムの応力を考慮した設計例を通じ、実現可能性に関わる条件を最適化問題に組み込む意義を検討した。