Grira, A., Rotinat-Libersa, C., Legrand, B., Lionel Buchaillot, Département Intelligence Ambiante et Systèmes Interactifs (DIASI), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Nano and Microsystems - IEMN (NAM6 - IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), Lagaros N.D., Karlaftis M.G., Papadrakakis M., Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Conference of 1st International Conference on Engineering and Applied Sciences Optimization, OPT-i 2014 ; Conference Date: 4 June 2014 Through 6 June 2014; Conference Code:108723; International audience; The design of Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) is often based on the use of costly trial and error method which depends highly on the technical skills of the involved engineers. The drawback of such a procedure is to lead to sub-optimal designs and poor performance at the end. Some research works on dedicated optimization tools have begun a few years ago. The present paper deals with the development of a dedicated optimal design tool for monolithic MEMS, fabricated using the Silicon On Insulator (SOI) process. This tool is an evolution of a previously developed heuristic method, using a multi-objective evolutionary algorithm and a compliant building blocks library. It has been adapted and implemented in the MEMS design software called FlexIn SOI (Flexible Innovation for SOI), which account for the anisotropic elastic behavior of the Single Cristal Silicon material for the Finite Element evaluation of the fitness functions involved in the optimization process. To illustrate the usefulness of this tool, the automatic optimal design of a monolithic microgripper has been investigated. Here, the micro-fabrication process resolution is defined as an optimization constraint. Five dedicated objective functions have been considered to quantify real performances of the gripper, and also to be able to consider the use recommendations of associated inter-digital actuators and sensors. At the end of the optimization process, the nonlinear comb-drive actuator stiffness has been considered to select an electromechanically stable solution among Pareto front. This solution has been prototyped and characterized. It showed very outstanding performances regarding state-of-the-art micro-grippers [1], thus validating the proposed optimal design method.