El Real Instituto Belga de Ciencias Naturales en Bruselas (RBINS), fundado en 1846, emplea a más de 250 investigadores científicos. Aquí hay 38 millones de exhibiciones, que incluyen, desde 1869, el mamut Lyre, el primer esqueleto de su tipo, exhibido por el público en Europa occidental.
Descubierto, como su nombre lo indica, cerca de la ciudad de Lear en la provincia de Amberes, el esqueleto sigue siendo uno de los pocos esqueletos completamente conservados del mamut. Una exposición rara es extremadamente importante para la ciencia, sin mencionar el hecho de que atrae a los amantes de la historia natural de todo el mundo. Por lo tanto, hubo una gran oportunidad de hacer un regalo al museo de la ciudad de Lear, dedicado a su reapertura. Es imposible transferir el esqueleto de un mamut desde Bruselas, ¡pero se puede recrear!
El equipo de preservación de la historia de Lyra, dirigido por voluntarios locales de Kiwanis, recurrió a Materialise con una idea emocionante: usar la impresión 3D para hacer un esqueleto exacto y de tamaño completo. En otras palabras, aplique tecnología moderna para devolver al residente prehistórico Lear a su tierra natal. Después de imprimir 320 huesos en 1260 horas, nació la "lira mamut 2.0".
Los "huesos" están cubiertos con varias capas de pintura de distintos tonos y una capa protectora de barniz.¿Cómo imprimir un esqueleto de mamut de tamaño completo?
Cuando desea reproducir una copia exacta de un mamut, queda claro: el tamaño importa. Recreando más de 300 huesos, algunos de los cuales tienen más de 2 metros de longitud (¡más de un adulto!), No es un trabajo fácil. Dada la fragilidad y el riesgo de dañar huesos genuinos, el proyecto fue una prueba única.
"Cuando el esqueleto apareció en el museo en 1869, la tecnología innovadora era que no había necesidad de perforar o romper la integridad de los huesos para mostrar el mamut en tamaño completo", dice el paleontólogo del Instituto Real, Dr. Mitier Germontpre, quien trabajó estrechamente con Materialise en El marco del proyecto. "Naturalmente, nadie quería arriesgar la integridad natural del esqueleto en este nuevo esfuerzo".
Pensamientos creativos y soluciones técnicas similares tuvieron lugar al crear la copia. En lugar de utilizar una estructura de soporte externa, como un verdadero mamut de Lyre, se planeó crear el
soporte interno más imperceptible que realmente daría vida al modelo.
Las primeras impresoras estereolitográficas que llamamos Mammoth se usaron en 2001. Gracias a la cámara de construcción de 2100 x 700 x 800 mm, son ideales para imprimir objetos grandes en una sola sesión.
Gertyan Brinen, Gerente de Proyecto
La impresión 3D proporciona una increíble libertad y precisión en el diseño, por lo que la elección recayó en esta tecnología de forma natural. Como señala el Dr. Germontpreux, “la impresión 3D se está convirtiendo cada vez más en una herramienta extremadamente útil para la paleontología. Por ejemplo, podemos estudiar fósiles sin dañar especímenes preciosos y auténticos, y trabajar en el mismo fósil en un entorno virtual con colegas de todo el mundo ". ¿Pero cómo imprimir huesos de tamaño natural?
Impresión en una impresora 3D estereolitográficaImpresión 3D de gran formato en acción
Una respuesta adecuada a esta pregunta fueron las impresoras 3D estereolitográficas de Materialise, de cuyo trabajo fueron responsables el gerente del proyecto Gertyan Brinen y un equipo de 19 personas, incluidos ingenieros, especialistas en CAD y postproducción, así como expertos del Instituto, incluido el Dr. Germontpre.
“Por primera vez, en 2001 se utilizaron impresoras estereolitográficas, que llamamos Mammoth (“ mamut ”). Gracias a la cámara de construcción de 2100 x 700 x 800 mm, son ideales para imprimir objetos grandes en una sesión, dice Brynen. - En ese momento, estábamos pensando en resolver problemas como la impresión de prototipos de tableros automotrices,
modelos arquitectónicos , piezas grandes para necesidades industriales e industriales para pedidos individuales. Pero los huesos ... Fue un nuevo desafío que aceptamos con orgullo y entusiasmo ".
Las impresoras de estereolitografía Mammoth de Materialise aplican una capa de
fotopolímero líquido sensible a los rayos ultravioleta de 1/10 mm de espesor a la vez, que se endurece selectivamente con láser para que coincida con los requisitos de diseño. Para crear soportes especiales bajo la forma de huesos y la sinterización láser de huesos pequeños (incluidas las vértebras gigantescas) y puntos de conexión, nueve impresoras 3D deberían funcionar durante un mes. Pero antes de comenzar a imprimir, era necesario corregir los datos dimensionales y optimizarlos para la impresión 3D. "Solo quedaban dos meses antes de la fecha de lanzamiento", agrega Brinen, "y cada paso tuvo que planificarse cuidadosamente".
El proyecto a gran escala reunió a un equipo de 19 personas, incluidos ingenieros, decoradores y artistas, así como un paleontólogo.Esqueleto, escaneo y soporte "invisible"
La estructura de soporte externa del esqueleto original permitió al museo separar y escanear cada hueso individualmente en su lugar, transmitiendo datos a Materialise. Debido a que las copias reproducían con precisión el tamaño original de los huesos, cada escaneo se limpió y optimizó para la impresión 3D utilizando
el software Materialize Magics , con cada hueso orientado en tres ejes para un posicionamiento preciso. Esto permitió al Dr. Germontpre y a los ingenieros de Materialise llevar a cabo una reconstrucción digital completa y un análisis del esqueleto.
"Fue un momento decisivo en el proyecto", recuerda el Dr. Germontpre. "Podríamos verificar el cumplimiento del verdadero esqueleto, utilizando tecnología y pensamiento científico avanzado". No olvide que el esqueleto se montó hace más de 150 años basándose en el conocimiento anatómico de la época. Por ejemplo, en el siglo XIX, los científicos asumieron que la cola del mamut era tan larga como la de un elefante, pero después de descubrir los restos congelados de mamuts en Siberia, sabemos que en realidad era más corta. Fue una gran oportunidad para adaptar virtualmente el esqueleto al nuevo conocimiento sobre anatomía que tenemos hoy ”.
Después de escanear en 3D cada uno de los 320 huesos fosilizados, los ingenieros de Materialise, junto con un paleontólogo, realizaron una reconstrucción digital del esqueleto.La reproducción a través de la impresión 3D también permitió al equipo resolver otro problema del esqueleto genuino: "El mamut de Lyre carecía de varios huesos, incluido el colmillo izquierdo", explica Gertian Brinen. - Fueron reemplazados por artesanías escultóricas de madera. Usando el software Materialise 3-matic, pudimos hacer una copia más precisa al crear una imagen especular del colmillo derecho. Una mandíbula superior rota también fue restaurada. En general, la reconstrucción de los huesos faltantes y la corrección de los errores de ensamblaje, según el Dr. Germontpre, significaron que el nuevo mamut de Lyre, impreso en una impresora 3D, era aún más científicamente preciso que el original ".
La fase digital del proyecto también incluyó el desarrollo de un nuevo sistema de fijación "aparentemente invisible" que permitiría al mamut verse independiente. Para Gertian Brinen, este fue un momento clave. “Nuestra subsidiaria, RapidFit, tiene una amplia experiencia en el uso de cuadros de fibra de carbono para aplicaciones automotrices. El contexto es completamente diferente, pero la tarea es la misma: crear una estructura relativamente ligera, pero al mismo tiempo fuerte. RapidFit nos ayudó a desarrollar un esqueleto de carbono modular individual que se encontraba principalmente dentro del esqueleto impreso. También necesitábamos copias de los huesos para reproducir con precisión los originales y alinearlos con los tubos de carbono internos, que debían acoplarse con conectores sinterizados por láser especialmente diseñados, todo esto para sostener un esqueleto completo. Nuestros diseñadores hicieron frente a esta tarea integrando los puntos de entrada y salida de tal manera que finalmente estuvieran completamente alineados con el marco. La estructura final, incluido el esqueleto y el esqueleto en sí, pesaba un poco menos de 300 kg ”.
Atención al detalle de principio a fin.
El tiempo total de impresión del esqueleto del mamut Lyre fue de poco más de 52 días con la operación simultánea de varias impresoras 3D, esa era la única forma de cumplir con los plazos. Después de imprimir cada nuevo lote de huesos, el equipo especial de Materialize los procesó con varias tintas, texturas y barnices para que los huesos impresos estuvieran lo más cerca posible de los genuinos. Al final, ha llegado el momento de que el nuevo mamut de Lyre tome su forma final.
“Durante la fase digital del proyecto, tomamos todas las medidas para garantizar que los huesos, el marco y los conectores de
poliamida impresos encajen perfectamente para formar el esqueleto de mamut final. Solo había una manera de hacer todo con seguridad, recuerda Brynen. - Por lo tanto, nuestro equipo de acabado comenzó a armar un mamut en nuestras instalaciones en Lovaina. ¡Fue una gran vista!
Esqueleto de mamut durante el montajeEl resultado es una copia exacta, anatómicamente correcta. Pero todavía tenía que ser trasladada a un nuevo lugar. Brinen continúa: “Dada la necesidad de transporte, construimos un esqueleto de seis unidades de ensamblaje: cuatro patas, una columna vertebral y una cabeza. Por ejemplo, la sección vertebral constaba de 30 partes separadas conectadas por tubos de carbono ". Después de que algunas partes del esqueleto llegaron a su destino en Lira, el mamut se volvió a montar, nuevamente en su territorio nativo, que ahora se convertirá en su hábitat permanente.
Brinen concluye: “En solo siete semanas, logramos crear una nueva historia que brindará un gran placer a las nuevas generaciones de visitantes. Este proyecto ha involucrado todas las áreas de nuestra competencia, desde la optimización para impresión y diseño hasta la producción y decoración, todo lo que hace de Materialise un jugador único en el campo de la impresión 3D. Y definitivamente fue un trabajo en equipo: no podríamos haberlo hecho sin un maravilloso equipo de consultores expertos y científicos que trabajaron con nosotros. A pesar de que se trataba de preservar el pasado, el proyecto se ha convertido en un ejemplo ideal de la aplicación futurista de la impresión 3D en nuestros días. ¡Personalmente, me complació ver cómo el cliente implementa con éxito una idea a gran escala, en el sentido literal de la palabra, con nosotros!
Material proporcionado por Materialise. El artículo original está
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