Conception multi-échelle et fabrication hybride d'implants biomédicaux fonctionnels en céramique // Multi-scale design and hybrid manufacturing of functional ceramic biomedical implants

Ce projet de doctorat vise à développer une méthodologie unifiée de conception multi-échelle et de fabrication hybride pour des implants biomédicaux fonctionnels en céramique. Il s'intéresse principalement aux architectures céramiques poreuses produites par des procédés avancés de fabrication additive céramique, ainsi qu'aux stratégies d'ingénierie de surface appliquées aux surfaces externes accessibles de composants poreux complexes.

A l'échelle structurelle, des architectures poreuses contrôlées seront utilisées afin d'ajuster la réponse mécanique effective de l'implant et d'améliorer sa compatibilité avec le tissu osseux. A l'échelle de la surface, des techniques avancées de modification de surface par laser seront explorées afin de réguler les interactions locales entre l'implant et les tissus, notamment le comportement mécanique de l'interface ainsi que certaines réponses biologiques ciblées.

Un objectif central du projet consiste à étudier dans quelle mesure un cadre de conception paramétrique, fondé sur des motifs et des règles, peut relier la génération d'architectures poreuses, la classification des régions de surface, les contraintes de fabrication et l'attribution de fonctions de surface au sein d'un flux de travail cohérent. Les travaux comprendront la conception, la fabrication, le post-traitement, la caractérisation de surface, les essais mécaniques ainsi que des évaluations biologiques ciblées, menées en collaboration avec des partenaires spécialisés.
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This PhD project aims to develop a unified multi-scale design and hybrid manufacturing methodology for functional ceramic biomedical implants. The project will focus on porous ceramic architectures produced by advanced ceramic additive manufacturing and on surface engineering strategies applied to accessible outer surfaces of complex porous components. At the structural scale, architectured porous designs will be used to tailor the effective mechanical response of the implant and improve its compatibility with bone tissue. At the surface scale, advanced laser-based surface modification will be explored to regulate local implant-tissue interactions, including mechanical interface behavior and selected biological responses. A central objective is to investigate whether a parametric, pattern-based, and rule-based design framework can connect porous architecture generation, surface-region classification, manufacturing constraints, and functional surface assignment within a coherent workflow. The work will include design, fabrication, post-processing, surface characterization, mechanical testing, and targeted biological evaluation in collaboration with specialized partners.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Financement d'un établissement public Français

Université Polytechnique Hauts de France

635 Ecole Doctorale Polytechnique Hauts-de-France

Les candidats devront être titulaires d'un master ou d'un diplôme équivalent en science des matériaux, génie mécanique, fabrication additive, procédés céramiques, génie biomédical, physique appliquée, ingénierie de surface, conception numérique, informatique graphique, géométrie computationnelle, ou dans une discipline proche. Le candidat devra manifester un intérêt marqué pour les matériaux céramiques, la fabrication additive, les architectures poreuses, les procédés laser, la conception numérique et/ou les biomatériaux. Une expérience en CAO, informatique graphique, géométrie computationnelle, structures en réseau, simulation numérique, essais mécaniques ou caractérisation de surface serait particulièrement appréciée. Des connaissances en matériaux biologiques ou en applications biomédicales constitueraient un atout, sans être obligatoires. Le candidat devra faire preuve de rigueur, de curiosité, d'autonomie et d'une forte motivation pour la recherche interdisciplinaire. De bonnes capacités de communication et une aptitude au travail collaboratif sont également attendues.
Applicants should hold a Master's degree, or an equivalent qualification, in materials science, mechanical engineering, additive manufacturing, ceramic processing, biomedical engineering, applied physics, surface engineering, computational design, computer graphics, computational geometry, or a closely related field. The candidate should have a strong interest in ceramic materials, additive manufacturing, porous architectures, laser processing, computational design, and/or biomaterials. Previous experience with CAD, computer graphics, computational geometry, lattice structures, numerical simulation, mechanical testing, or surface characterization would be highly appreciated. Knowledge of biological materials or biomedical applications would be an advantage, but is not mandatory. The successful candidate is expected to be rigorous, curious, autonomous, and strongly motivated by interdisciplinary research. Good communication skills and the ability to work effectively in a collaborative research environment are also expected.