المعهد الملكي البلجيكي للعلوم الطبيعية في بروكسل (RBINS) ، الذي تأسس في عام 1846 ، يعمل به أكثر من 250 عالم أبحاث. يوجد هنا 38 مليون معرض ، بما في ذلك ، منذ عام 1869 ، تمثال ضخم لير - أول هيكل عظمي من نوعه ، يعرضه الجمهور في أوروبا الغربية.
اكتشف ، كما يوحي الاسم ، بالقرب من بلدة لير في مقاطعة أنتويرب ، لا يزال الهيكل العظمي أحد الهياكل العظمية القليلة المحفوظة بالكامل في الماموث. يعد المعرض النادر مهمًا جدًا للعلم ، ناهيك عن حقيقة أنه يستقطب محبي التاريخ الطبيعي من جميع أنحاء العالم. وهكذا ، كانت هناك فرصة كبيرة لتقديم هدية لمتحف مدينة لير ، المكرس لإعادة افتتاحه. من المستحيل نقل هيكل عظمي ضخم من بروكسل ، ولكن يمكن إعادة إنشائه!
تحول فريق الحفاظ على القصة في Lyra ، بقيادة متطوعين محليين في Kiwanis ، إلى التجسيد مع فكرة مثيرة: استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء هيكل عظمي كامل الحجم. وبعبارة أخرى ، قم بتطبيق التكنولوجيا الحديثة لإعادة ساكن ما قبل التاريخ لير إلى أرضه الأصلية. بعد أن طبعت 320 عظمة في 1260 ساعة ، وُلد "الماموث 2.0".
"العظام" مغطاة بعدة طبقات من الطلاء بألوان مختلفة وطبقة واقية من الورنيشكيفية طباعة هيكل عظمي ضخم الحجم؟
عندما تريد إنتاج نسخة دقيقة من الماموث ، يصبح واضحًا: الحجم مهم. إن إعادة إنشاء أكثر من 300 عظم ، بعضها يتجاوز طوله مترين (أكثر من شخص بالغ!) ، ليست مهمة سهلة. بالنظر إلى هشاشة العظام الأصلية وهشاشتها ، كان المشروع بمثابة اختبار فريد من نوعه.
"عندما ظهر الهيكل العظمي في المتحف في عام 1869 ، كانت التكنولوجيا المبتكرة هي أنه لم تكن هناك حاجة للحفر أو كسر سلامة العظام من أجل إظهار الماموت بالحجم الكامل" ، كما يقول الدكتور رويال ميتير جيرمونتبري ، الذي عمل عن كثب مع Materialize في إطار المشروع. "بطبيعة الحال ، لا أحد يريد المخاطرة بالسلامة الطبيعية للهيكل العظمي في هذا المسعى الجديد."
حدث التفكير الإبداعي والحلول التقنية المماثلة عند إنشاء النسخة. بدلاً من استخدام بنية دعم خارجية ، مثل الماموث الحقيقي لـ Lyre ، تم التخطيط لإنشاء
دعم داخلي غير محسوس من شأنه أن يعيد النموذج إلى الحياة.
تم استخدام الطابعات المجسمة الأولى التي أطلقنا عليها اسم الماموث في عام 2001. بفضل غرفة الإنشاء 2100 × 700 × 800 مم ، فهي مثالية لطباعة الكائنات الكبيرة في جلسة واحدة.
جيرتيان برين ، مدير المشروع
توفر الطباعة ثلاثية الأبعاد حرية ودقة لا تصدق في التصميم ، لذا فقد وقع الاختيار على هذه التقنية بطريقة طبيعية. كما يلاحظ الدكتور Germontpreux ، "أصبحت الطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل متزايد أداة مفيدة للغاية لعلم الحفريات. على سبيل المثال ، يمكننا دراسة الأحافير دون إتلاف عينات ثمينة أصيلة ، والعمل على الحفريات نفسها في بيئة افتراضية مع زملاء من جميع أنحاء العالم. " ولكن كيف تطبع عظام بالحجم الطبيعي؟
الطباعة على طابعة ثلاثية الأبعاد مجسمةشكل كبير 3D الطباعة في العمل
كانت الطابعات المجسمة ثلاثية الأبعاد من Materialize إجابة مناسبة على هذا المشروع ، حيث كان مدير المشروع Gertyan Brinen وفريق من 19 شخصًا ، بمن فيهم المهندسين وأخصائيي CAD وخبراء ما بعد الإنتاج ، بالإضافة إلى خبراء المعهد ، بمن فيهم الدكتور Germontpre ، مسؤولين عن العمل.
"لأول مرة ، استخدمت الطابعات المجسمة ، التي أطلقنا عليها اسم الماموث (الماموث" mammoth ") في عام 2001. يقول Brynen إنه بفضل غرفة الإنشاء 2100 × 700 × 800 مم ، فهي مثالية لطباعة الأشياء الكبيرة في جلسة واحدة. - في ذلك الوقت ، كنا نفكر في حل المشكلات مثل طباعة نماذج أولية من لوحات معلومات السيارات ،
والنماذج المعمارية ، والأجزاء الكبيرة للاحتياجات الصناعية والصناعية للطلبات الفردية. لكن العظام ... لقد كان تحديا جديدا قبلناه بكل فخر وإثارة ".
تطبق طابعات الطباعة الحجرية المجسمة الماموث طبقة من
البوليمرات الفوتوليتية السائلة الحساسة للأشعة فوق البنفسجية 1/10 مم في وقت واحد ، والتي تصلب بالليزر بشكل انتقائي لتتوافق بدقة مع متطلبات التصميم. لإنشاء دعامات خاصة تحت شكل العظام وتلبد بالليزر للعظام الصغيرة (بما في ذلك فقرات الماموث) ونقاط الاتصال ، يجب أن تعمل تسع طابعات ثلاثية الأبعاد لمدة شهر. ولكن قبل بدء الطباعة ، كان من الضروري إصلاح بيانات الأبعاد وتحسينها للطباعة ثلاثية الأبعاد. "لم يتبق سوى شهرين قبل تاريخ الإطلاق" ، يضيف برينن ، "ويجب التخطيط بعناية لكل خطوة."
جمع المشروع على نطاق واسع فريقًا مكونًا من 19 شخصًا ، بمن فيهم المهندسين والديكور والفنانين ، بالإضافة إلى عالم الحفرياتالهيكل العظمي والمسح الضوئي والدعم "غير مرئية"
يسمح هيكل الدعم الخارجي للهيكل العظمي الأصلي للمتحف بفصل كل عظم ومسحها بشكل فردي في مكانها ، ونقل البيانات إلى المادية. نظرًا لأن النسخ استنسخت بدقة الحجم الأصلي للعظام ، تم تنظيف كل مسح ضوئيًا وتحسينه للطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام
برنامج Materialize Magics ، مع توجيه كل عظمة بثلاثة محاور لتحديد المواقع بدقة. سمح هذا للمهندسين الدكتور Germontpre و Materialize بإجراء إعادة بناء رقمية كاملة وتحليل الهيكل العظمي.
"لقد كانت لحظة حاسمة في المشروع" ، يتذكر الدكتور جيرمونت. "يمكننا التحقق من الامتثال للهيكل العظمي الحقيقي ، وذلك باستخدام التفكير العلمي والتكنولوجيا المتقدمة." لا تنس أن الهيكل العظمي تم تركيبه منذ أكثر من 150 عامًا استنادًا إلى المعرفة التشريحية في ذلك الوقت. على سبيل المثال ، في القرن التاسع عشر ، افترض العلماء أن ذيل الماموث كان بطول الفيل ، لكن بعد اكتشاف بقايا الماموث المجمدة في سيبيريا ، نعلم أنها كانت أقصر بالفعل. لقد كانت فرصة عظيمة لتكييف الهيكل العظمي تقريبًا مع المعرفة الجديدة حول علم التشريح التي لدينا اليوم. "
بعد إجراء مسح ثلاثي الأبعاد لكل 320 من العظام المتحجرة ، قام مهندسو Materialize ، جنبًا إلى جنب مع عالم الحفريات ، بعملية إعادة بناء رقمية للهيكل العظميمكّن الاستنساخ من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد الفريق أيضًا من حل مشكلة أخرى في الهيكل العظمي الأصلي: "يفسر الماموث في لير العديد من العظام ، بما في ذلك أنيابه اليسرى" ، كما أوضح جيرتيان برينن. - تم استبدالها بالحرف الخشبية المنحوتة. باستخدام برنامج Materialize 3-matic ، تمكنا من إنشاء نسخة أكثر دقة عن طريق إنشاء صورة معكوسة من تاسك الصحيح. كما تم استعادة الفك العلوي المكسور. بشكل عام ، فإن إعادة بناء العظام المفقودة وتصحيح أخطاء التجميع ، وفقًا للدكتور جيرمونتبري ، تعني أن الماموث الجديد لير ، المطبوع على طابعة ثلاثية الأبعاد ، كان أكثر دقة من الناحية الأصلية. "
تضمنت المرحلة الرقمية للمشروع أيضًا تطوير نظام تثبيت "غير مرئي" جديد يتيح للعملاق أن يبدو قائماً بذاته. بالنسبة إلى جيرتيان برينن ، كانت هذه لحظة مهمة. تتمتع شركتنا التابعة ، RapidFit ، بخبرة واسعة في استخدام إطارات ألياف الكربون لتطبيقات السيارات. السياق مختلف تمامًا ، لكن المهمة هي نفسها: إنشاء ضوء نسبيًا ، ولكن في نفس الوقت بنية قوية. ساعدنا RapidFit على تطوير هيكل عظمي فردي للكربون موجود بشكل أساسي داخل الهيكل العظمي المطبوع. لقد احتجنا أيضًا إلى نسخ من العظام لإعادة إنتاج النسخ الأصلية بدقة ومواءمتها مع أنابيب الكربون الداخلية ، والتي كان من المفترض أن ترسو بموصلات متكلسة بالليزر مصممة خصيصًا - كل هذا لعقد هيكل عظمي كامل. تعامل المصممون لدينا مع هذه المهمة من خلال دمج نقاط الدخول والخروج بطريقة كانت في النهاية متوافقة تمامًا مع الإطار. الهيكل النهائي ، بما في ذلك الهيكل العظمي والهيكل العظمي نفسه ، كان وزنه أقل قليلاً من 300 كجم. "
الانتباه إلى التفاصيل من البداية إلى النهاية
كان إجمالي وقت الطباعة للهيكل العظمي لماموث Lyre ما يزيد قليلاً عن 52 يومًا مع التشغيل المتزامن لعدة طابعات ثلاثية الأبعاد - وكانت هذه هي الطريقة الوحيدة للوفاء بالمواعيد النهائية. بعد طباعة كل مجموعة جديدة من العظام ، قام فريق Materialize الخاص بمعالجتها بالعديد من الأحبار والأنسجة والورنيش حتى تكون العظام المطبوعة أقرب ما تكون إلى الألوان الأصلية. في النهاية ، حان الوقت ليعمل الماموث Lyre الجديد بشكله النهائي.
"خلال المرحلة الرقمية للمشروع ، اتخذنا جميع التدابير لضمان توافق العظام والإطار وموصلات
البولياميد المطبوعة تمامًا لتشكيل الهيكل العظمي العملاق النهائي. يتذكر براينن أنه كان هناك طريقة واحدة لفعل كل شيء بالتأكيد. - لذلك ، بدأ فريق التشطيب لدينا تجميع الماموث في منشأتنا في لوفين. لقد كان مشهد رائع! "
هيكل عظمي ضخم أثناء التجميعوالنتيجة هي نسخة صحيحة تشريحيا. لكن لا يزال يتعين نقلها إلى مكان جديد. يستمر برينن: "نظرًا للحاجة إلى النقل ، قمنا ببناء هيكل عظمي مكون من ست وحدات تجميع: أربع أرجل وعمود فقري ورأس. على سبيل المثال ، يتكون القسم الفقري من 30 أجزاء منفصلة متصلة بواسطة أنابيب الكربون. " بعد وصول بعض أجزاء الهيكل العظمي إلى وجهتها في ليرا ، تم إعادة تجميع الماموث - مرة أخرى في أراضيها الأصلية ، والتي ستصبح الآن موطنها الدائم.
يختتم برينن قائلاً: "في غضون سبعة أسابيع فقط ، تمكنا من إنشاء تاريخ جديد من شأنه أن يسعد بالغ السرور للأجيال الجديدة من الزوار. يتضمن هذا المشروع جميع مجالات اختصاصنا - من التحسين للطباعة والتصميم إلى الإنتاج والديكور - كل ما يجعل Materialize لاعبًا فريدًا في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد. لقد كان بالتأكيد عمل جماعي: لم يكن بإمكاننا القيام بذلك بدون فريق رائع من الخبراء الاستشاريين والعلماء الذين عملوا معنا. على الرغم من حقيقة أنه كان يتعلق بالحفاظ على الماضي ، فقد أصبح المشروع مثالًا مثاليًا للتطبيق المستقبلي للطباعة ثلاثية الأبعاد في أيامنا هذه. شخصيا ، لقد سررت للغاية لرؤية كيف ينفذ العميل بنجاح فكرة واسعة النطاق - بالمعنى الحرفي للكلمة - معنا! "
المواد المقدمة من materialize. المقال الأصلي
هنا .