Description du projet
Des unités élémentaires programmables pour la microrobotique imprimée en 3D dans les applications biomédicales
La fabrication additive, également appelée impression 3D, a été initialement développée dans les années 1980 pour le prototypage rapide de pièces de grande dimension. Depuis, elle a énormément évolué. Elle est notamment de plus en plus exploitée pour produire des pièces polymériques réactives et multifonctionnelles pour des applications allant de la biomédecine à la microrobotique. Pour parvenir à une évolution radicale de ses capacités, il est nécessaire d’avoir recours à de nouveaux matériaux et procédés. Le projet 3DPartForm, financé par l’UE, développe des formulations de microparticules permettant une fonctionnalité intégrée au niveau unitaire. S’inspirant du voxel, ou pixel volumique, qui définit une unité de volume dans un objet graphique 3D, les scientifiques ont l’intention de créer des «voxels de matériaux» aux propriétés adaptatives programmables dans le temps et l’espace, capable de s’assembler pour former de nouvelles structures hiérarchiques réactives. Leurs résultats devraient aboutir à une microrobotique offrant un couplage entre détection et commandes pour des applications biomédicales.
Objectif
New polymer materials are necessary to match the demand for highly integrated, multifunctional, responsive systems for sensing, information processing, soft robotics or multi-parametric implants. Both established
material design concepts based on lithography, and emerging engineering efforts based on additive manufacturing (AM) are currently not able to fully address the need for topologically complex, multifunctional
and stimuli-responsive polymer materials. This proposal aims at establishing a radically new approach for polymer material design, rethinking AM on both material and process level. Here, functionality will be already
embedded at the building block level to emerge into larger scales. The exact methodology relies on polymer microparticles as a novel material basis with arbitrary geometry, function, mechanics and responsiveness.
These microparticulate formulations will serve as predefined, voxel-like building blocks in AM yielding hierarchical assemblies with spatially defined voxel position and programmable, adaptive properties, which clearly go beyond existing functional material classes. With that, 3DPartForm will address the current lack of additive manufacturing providing multifunctional, stimuli-responsive materials, in which not only strongly different, but most importantly functional building blocks with intrinsic time axis will be processed into true 4D-polymer multimaterials. Products emerging from this approach will reach a previously unknown level of system integration, where optical transparency, electric and thermal conductivity as well as diffusivity and mechanical rigidity will become spatiotemporally tunable at single-voxel level. Coupled sensing and actuation operations will be realized by processing, transforming and manipulating single or combined input stimuli within these materials in the focus of 3DPartform, and platforms for biomimetics and cell-free biotechnology will be implemented as a long-term goal.
Champ scientifique
- natural scienceschemical sciencespolymer sciences
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringroboticssoft robotics
- engineering and technologymechanical engineeringmanufacturing engineeringadditive manufacturing
- medical and health sciencesmedical biotechnologyimplants
- natural sciencescomputer and information sciencesdata sciencedata processing
Mots‑clés
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
39106 Magdeburg
Allemagne