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3D-printing of PARTiculate FORMulations utilizing polymer microparticle-based voxels

Descrizione del progetto

Unità di particelle programmabili nella microrobotica stampata in 3D per applicazioni biomediche

La produzione additiva, detta anche stampa 3D, è stata per la prima volta sviluppata negli anni ottanta per la prototipazione rapida di componenti di grosse dimensioni. Da allora si è evoluta enormemente ed è sempre più sfruttata per produrre componenti polimerici reattivi e multifunzionali per applicazioni che vanno dalla biomedicina alla microrobotica. Per un cambiamento decisivo delle possibilità d’uso, sono necessari materiali e processi innovativi. Il progetto 3DPartForm, finanziato dall’UE, sta sviluppando formulazioni in microparticelle che consentono una funzionalità integrata a livello dell’unità. Esattamente come un voxel, o pixel di volume, definisce un’unità di volume di un oggetto grafico 3D, gli scienziati intendono creare «voxel» materiali con proprietà adattive programmabili nel tempo e nello spazio che possono essere assemblati in nuove strutture gerarchiche reattive. Il risultato sarà combinato con il rilevamento e l’attuazione nella microrobotica per applicazioni biomediche.

Obiettivo

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.

Meccanismo di finanziamento

ERC-STG - Starting Grant

Istituzione ospitante

OTTO-VON-GUERICKE-UNIVERSITAET MAGDEBURG
Contribution nette de l'UE
€ 311 786,94
Indirizzo
UNIVERSITAETSPLATZ 2
39106 Magdeburg
Germania

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Regione
Sachsen-Anhalt Sachsen-Anhalt Magdeburg, Kreisfreie Stadt
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 311 786,94

Beneficiari (2)