Additive Manufacturing of functional ceramics for biomedical applications

Susana Olhero é atualmente Professora Auxiliar e membro do Conselho Executivo do Departamento de Engenharia de Materiais e Cerâmica (DEMaC)/Universidade de Aveiro, e investigadora do CICECO - Instituto de Materiais de Aveiro. O foco da sua investigação tem sido o desenvolvimento de estruturas 3D através de técnicas de conformação via coloidal, incluindo a fabricação aditiva de materiais cerâmicos funcionais para diversas aplicações, incluindo dispositivos biomédicos. O seu conhecimento e experiência nesta área têm vindo a ser consolidados por vários indicadores, incluindo orientações de alunos de mestrado e doutoramento, apresentações orais em conferências internacionais e publicações em revistas reconhecidas nas áreas da cerâmica e da manufatura aditiva. Ao longo da sua carreira, tem coordenado e/ou participado em vários projetos de investigação nacionais académicos ou em colaboração com indústrias e alguns europeus com avanços significativos na área da manufatura aditiva de materiais cerâmicos.
Susana Olhero is nowadays Assistant Professor and member of the Executive Board of the Department of Materials and Ceramics Engineering (DEMaC)/University of Aveiro, and a research member of CICECO - Aveiro Institute of Materials. The focus of her research has been the development of 3D structures by near net shape colloidal-based techniques, including additive manufacturing of various functional ceramics for several applications as bio-implants. Her knowledge and experience in this area has been consolidated by several indicators including supervision of master and PhD students, oral presentations in international conferences and publications in journals well recognized in the ceramics and additive manufacturing fields. She has been coordinating or involved in several national, academic and with industry, and some European research projects with cutting edge advances in the Additive Manufacturing of bioceramics.

Dra. Susana Olhero
Departamento de Engenharia de Materiais e Cerâmica, CICECO-Instituto de Materiais de Aveiro, Universidade de Aveiro, Portugal.

Resumo

O interesse pela manufatura aditiva (MA) de materiais cerâmicos funcionais tem presenciado uma evolução crescente nos últimos anos. A MA de materiais cerâmicos apresenta algumas vantagens quando comparada com o fabrico extrativo convencional. A MA possibilita o fabrico rápido de protótipos ou peças finais, reduzindo desperdícios e custos, e a obtenção de geometrias complexas e novos designs, otimizando propriedades e desempenhos adequados às solicitações dos materiais cerâmicos em serviço. Estas tecnologias têm particular interesse no desenvolvimento de dispositivos para aplicações médicas, como implantes para regeneração óssea ou materiais dentários, uma vez que permitem a obtenção de implantes personalizados, mimetizando os tecidos naturais, tanto a nível estrutural (design) como de composição (combinação de materiais). Nesta sessão, serão apresentadas diferentes estratégias para o desenvolvimento de componentes biocerâmicos densos ou porosos por manufatura aditiva para aplicações biomédicas, incluindo desenvolvimentos recentes em biomateriais cerâmicos multifuncionais para implantes ósseos. Serão abordados vários aspetos do processo, desde o desenvolvimento de feedstock e a sua caracterização, relacionando propriedades reológicas com capacidade de impressão, impressão de componentes com diversas geometrias e caracterização das peças finais, e discutidas perspectivas futuras nesta área.       

The fabrication of functional ceramics by additive manufacturing (AM) has witnessed a growing interest in the recent years. AM of ceramics offers several advantages when compared to conventional extractive manufacturing. It allows the rapid manufacturing of prototypes or final parts reducing costs and wastes, and the production of complex geometries and new designs, optimizing properties and adequate performance to in service demands. These technologies are of particular interest in the development of devices for medical applications, such as implants for bone regeneration or dental components. AM enables the production of customized implants, mimicking natural tissues, at both structural (design) and compositional (combination of materials) levels. In this session, different strategies for the development of dense and porous bioceramic components by AM for biomedical applications will be presented, including recent developments in multifunctional sintering-free ceramic biomaterials for bone implants. The feedstock development and its characterization, relating rheological properties with printability, printing of components with different geometries and characterization of the final parts will be debated. The future perspectives in this area will also be highlighted.