Projektbeschreibung
Umfassende Modellierung von per additiver Fertigung hergestellten Titanlegierungsimplantaten
Titan und seine Legierungen werden aufgrund ihres guten Verhältnisses von Festigkeit zu Gewicht und ihrer Biokompatibilität häufig für Knochenimplantate verwendet. Die individuelle Anpassung dieser Implantate an die jeweilige betroffene Person könnte zu einer deutlichen Leistungsverbesserung führen. Herkömmliche Nachbearbeitungsmethoden können die Struktur und die Eigenschaften von Metalllegierungen wirksam verändern. Die Kombination dieser Verfahren mit der additiven Fertigung könnte zu hochleistungsfähigen, maßgeschneiderten Implantaten führen und die Notwendigkeit von Revisionseingriffen verringern. Mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen werden im Rahmen des Projekts M3TiAM robuste Berechnungswerkzeuge entwickelt, um die Auswirkungen von Nachbehandlungen auf die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften von additiv gefertigten Gerüststrukturen vorherzusagen und so ein rationales Design neuartiger Implantate auf Titanbasis zu fördern.
Ziel
Patient-customized bone replacement implants with (micro)structural and mechanical properties tuned by design would constitute a major advance in the biomedical field. Classical metallurgical post-processing (e.g. annealing or hot-isostatic-pressing) offer an efficient way to modify metallic alloys microstructure and resulting properties. Hence, the combination of titanium alloys, scaffold structures, and additive manufacturing open promising avenues to produce custom implants that mimic natural bones and thus reduce the need for revision surgery. Moreover, modelling tools across scales are mature enough to simulate microstructural evolution and its effect on material properties, which could accelerate the design of high-quality, high-fidelity, affordable implants. The aim of M3TiAM project is to develop robust computational tools to predict the effect of post-processing treatments on microstructure and mechanical properties of additively manufactured scaffolds structures, in order to guide the design of novel Ti-based implants. To do so, multidisciplinary and multiscale theories will be combined into i) a process-sensitive structural module using phase-field modelling to predict phase evolution of biocompatible Ti alloys and ii) a structure-scaffold geometry-sensitive mechanical performance module using crystal-plasticity (microscale) and finite element (macroscale) models to predict the mechanical behaviour of bulk material and scaffold structures. The resulting computational framework will guide the design and optimisation of novel metallic implants, from the level of their microstructure to that of entire scaffold-based implants. The expected impact include: new insight into process-microstructure-properties in metallic alloys, new multi-scale and multi-physics coupling and upscaling strategies, accelerated adoption and deployment of additive manufacturing of scaffold implants for personalized medicine.
Wissenschaftliches Gebiet
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistrytransition metals
- medical and health scienceshealth sciencespersonalized medicine
- natural sciencescomputer and information sciencescomputational sciencemultiphysics
- engineering and technologymechanical engineeringmanufacturing engineeringadditive manufacturing
- medical and health sciencesmedical biotechnologyimplants
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) Main Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Andere Projekte für diesen Aufruf anzeigenFinanzierungsplan
HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European FellowshipsKoordinator
28906 Getafe
Spanien