Opis projektu
Kompleksowe modelowanie implantów ze stopu tytanu wytwarzanych metodą obróbki przyrostowej
Ze względu na wysoki stosunek wytrzymałości do wagi i biokompatybilność tytanu i jego stopów są one szeroko stosowane do wytwarzania implantów kostnych. Dostosowanie tych implantów do poszczególnych pacjentów mogłoby przynieść znaczącą zmianę w ich skuteczności. Konwencjonalne metody obróbki końcowej mogą skutecznie wpływać na strukturę i właściwości stopów metali. Połączenie ich z obróbką przyrostową mogłoby umożliwić wytwarzanie wysokowydajnych, spersonalizowanych implantów i ograniczyć konieczność przeprowadzania ponownych operacji. Przy wsparciu programu działań „Maria Skłodowska-Curie” zespół projektu M3TiAM opracuje wydajne narzędzia obliczeniowe do przewidywania wpływu obróbki końcowej na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne konstrukcji rusztowań wytwarzanych metodą obróbki przyrostowej w celu racjonalnego projektowania nowych implantów na bazie tytanu.
Cel
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.
Dziedzina nauki
- 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
Słowa kluczowe
Program(-y)
- HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) Main Programme
Zaproszenie do składania wniosków
Zobacz inne projekty w ramach tego zaproszeniaSystem finansowania
HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European FellowshipsKoordynator
28906 Getafe
Hiszpania