Proyek terbesar dalam litografi stereo: kerangka raksasa dicetak pada printer 3D

Institut Ilmu Pengetahuan Alam Kerajaan Belgia di Brussels (RBINS), didirikan pada tahun 1846, mempekerjakan lebih dari 250 ilmuwan peneliti. Berikut adalah 38 juta pameran, termasuk, sejak 1869, mammoth Lyre - kerangka pertama dari jenisnya, dipajang oleh publik di Eropa Barat.

Ditemukan, seperti namanya, di dekat kota Lear di provinsi Antwerpen, kerangka itu masih merupakan salah satu dari beberapa kerangka mammoth yang benar-benar terlestarikan. Sebuah pameran langka sangat penting bagi sains, belum lagi fakta bahwa itu menarik para pecinta sejarah alam dari seluruh dunia. Dengan demikian, ada peluang besar untuk membuat hadiah ke museum kota Lear, yang didedikasikan untuk pembukaan kembali. Mustahil untuk memindahkan kerangka seekor mammoth dari Brussels, tetapi ia bisa diciptakan kembali!

Tim pelestarian cerita Lyra, dipimpin oleh sukarelawan Kiwanis setempat, beralih ke Materialize dengan ide yang menarik: gunakan pencetakan 3D untuk membuat kerangka ukuran penuh yang tepat. Dengan kata lain, terapkan teknologi modern untuk mengembalikan penduduk prasejarah Lear ke tanah asalnya. Setelah 320 tulang dicetak dalam 1260 jam, "lyre mammoth 2.0" lahir.



"Bones" ditutupi dengan beberapa lapisan cat dari berbagai warna dan lapisan pelindung pernis

Bagaimana cara mencetak kerangka mammoth ukuran penuh?

Ketika Anda ingin mereproduksi salinan persis mammoth, itu menjadi jelas: ukuran penting. Menciptakan lebih dari 300 tulang, beberapa di antaranya memiliki panjang lebih dari 2 meter (lebih dari orang dewasa!), Bukan pekerjaan mudah. Mengingat kerapuhan dan risiko kerusakan tulang asli, proyek ini merupakan tes yang unik.

"Ketika kerangka itu muncul di museum pada tahun 1869, teknologi inovatifnya adalah bahwa tidak perlu mengebor atau menghancurkan integritas tulang untuk menunjukkan mamut dalam ukuran penuh," kata ahli paleontologi Royal Institute, Dr. Mitier Germontpre, yang bekerja sama erat dengan Materialize di kerangka kerja proyek. "Tentu saja, tidak ada yang mau mengambil risiko integritas alami kerangka dalam upaya baru ini."

Pemikiran kreatif dan solusi teknis serupa terjadi ketika membuat salinan. Alih-alih menggunakan struktur pendukung eksternal, seperti mammoth Lyre asli, ia direncanakan untuk menciptakan dukungan internal yang paling tidak terlihat yang benar-benar akan menghidupkan model tersebut.

Printer stereolithographic pertama yang kami sebut Mammoth digunakan pada tahun 2001. Berkat ruang build 2100 x 700 x 800 mm, mereka ideal untuk mencetak objek besar dalam satu sesi.

Gertyan Brinen, Manajer Proyek

Pencetakan 3D memberikan kebebasan dan ketepatan desain yang luar biasa, sehingga pilihan jatuh pada teknologi ini secara alami. Seperti dicatat Dr. Germontpreux, “Pencetakan 3D semakin menjadi alat yang sangat berguna untuk paleontologi. Sebagai contoh, kita dapat mempelajari fosil tanpa merusak spesimen yang berharga dan otentik, dan mengerjakan fosil yang sama di lingkungan virtual dengan rekan-rekan dari seluruh dunia. ” Tapi bagaimana cara mencetak tulang seukuran aslinya?



Mencetak pada printer 3D stereolithographic

Pencetakan 3D format besar sedang beraksi

Jawaban yang memadai untuk pertanyaan ini adalah printer 3D stereolithografi dari Materialize, yang pekerjaannya manajer proyek Gertyan Brinen dan tim yang terdiri dari 19 orang, termasuk insinyur, CAD dan spesialis pasca-produksi, serta para ahli Institut, termasuk Dr. Germontpre, yang bertanggung jawab.

“Untuk pertama kalinya, printer stereolithographic, yang kami sebut Mammoth (“ mammoth ”), digunakan pada tahun 2001. Berkat 2100 x 700 x 800 mm ruang, mereka ideal untuk mencetak objek besar dalam satu sesi, kata Brynen. - Pada saat itu, kami berpikir untuk menyelesaikan masalah seperti mencetak prototipe dashboard otomotif, model arsitektur , sebagian besar untuk kebutuhan industri dan industri untuk pesanan individu. Tetapi tulangnya ... Itu adalah tantangan baru yang kami terima dengan bangga dan bersemangat. "

Printer stereolithografi Mammoth terwujud menerapkan lapisan photopolymer cair sensitif UV setebal 1/10 mm pada suatu waktu, yang secara selektif dikeraskan dengan laser agar sesuai dengan persyaratan desain. Untuk membuat dukungan khusus di bawah bentuk tulang dan laser sintering tulang kecil (termasuk mammoth vertebrae) dan titik koneksi, sembilan printer 3D harus bekerja selama sebulan. Tetapi sebelum mulai mencetak, perlu untuk memperbaiki data dimensi dan mengoptimalkannya untuk pencetakan 3D. "Hanya dua bulan tersisa sebelum tanggal peluncuran," tambah Brinen, "dan setiap langkah harus direncanakan dengan hati-hati."



Proyek berskala besar ini menyatukan tim yang terdiri dari 19 orang, termasuk insinyur, dekorator dan seniman, serta ahli paleontologi.

Kerangka, pindai, dan dukungan "tak terlihat"

Struktur pendukung eksternal kerangka asli memungkinkan museum untuk melepaskan dan memindai setiap tulang secara individu di tempat, mengirimkan data ke Materialize. Karena salinan secara akurat mereproduksi ukuran asli tulang, setiap pemindaian dibersihkan dan dioptimalkan untuk pencetakan 3D menggunakan perangkat lunak Materialize Magics , dengan masing-masing tulang diorientasikan dalam tiga sumbu untuk penentuan posisi yang tepat. Ini memungkinkan Dr. Germontpre dan insinyur Materialisasi untuk melakukan rekonstruksi digital lengkap dan analisis kerangka.

“Itu adalah momen yang menentukan dalam proyek ini,” kenang Dr. Germontpre. "Kita bisa memverifikasi kepatuhan dengan kerangka yang sebenarnya, menggunakan pemikiran ilmiah dan teknologi canggih." Jangan lupa bahwa kerangka itu dipasang lebih dari 150 tahun yang lalu berdasarkan pengetahuan anatomi saat itu. Sebagai contoh, pada abad ke-19, para ilmuwan berasumsi bahwa ekor mammoth sama panjangnya dengan gajah, tetapi setelah menemukan sisa-sisa mammoth yang beku di Siberia, kita tahu bahwa itu sebenarnya lebih pendek. Ini adalah kesempatan besar untuk secara virtual mengadaptasi kerangka dengan pengetahuan baru tentang anatomi yang kita miliki saat ini. "



Setelah pemindaian 3D masing-masing dari 320 tulang fosil, insinyur Materialize, bersama-sama dengan paleontolog, melakukan rekonstruksi digital kerangka.

Reproduksi melalui pencetakan 3D juga memungkinkan tim untuk memecahkan masalah kerangka asli lainnya: "Raksasa Lyre tidak memiliki beberapa tulang, termasuk gading kiri," jelas Gertian Brinen. - Mereka diganti dengan kerajinan kayu pahatan. Dengan menggunakan perangkat lunak Materialize 3-matic, kami dapat membuat salinan yang lebih akurat dengan membuat gambar cermin dari gading kanan. Rahang atas yang patah juga dipulihkan. Secara umum, rekonstruksi tulang yang hilang dan koreksi kesalahan perakitan, menurut Dr. Germontpre, berarti bahwa mammoth Lyre baru, dicetak pada printer 3D, bahkan lebih akurat secara ilmiah daripada yang asli. ”

Fase digital dari proyek ini juga mencakup pengembangan sistem pengikat "yang tampaknya tidak terlihat" baru yang akan memungkinkan mammoth terlihat berdiri bebas. Bagi Gertian Brinen, ini adalah momen kunci. “Anak perusahaan kami, RapidFit, memiliki pengalaman luas dalam menggunakan bingkai serat karbon untuk aplikasi otomotif. Konteksnya sangat berbeda, tetapi tugasnya sama: untuk membuat struktur yang relatif ringan, tetapi pada saat yang sama kuat. RapidFit membantu kami mengembangkan kerangka karbon modular individu yang terletak terutama di dalam kerangka cetak. Kami juga membutuhkan salinan tulang untuk secara akurat mereproduksi yang asli dan menyelaraskan dengan tabung karbon internal, yang harus merapat dengan konektor sinter laser yang dirancang khusus - semua ini untuk menahan kerangka lengkap. Desainer kami mengatasi tugas ini dengan mengintegrasikan titik masuk dan keluar sedemikian rupa sehingga mereka akhirnya sepenuhnya selaras dengan bingkai. Struktur terakhir, termasuk kerangka dan kerangka itu sendiri, beratnya kurang dari 300 kg. "

Perhatian pada detail dari awal hingga akhir

Waktu pencetakan total kerangka mammoth Lyre hanya lebih dari 52 hari dengan operasi simultan dari beberapa printer 3D - itu adalah satu-satunya cara untuk memenuhi tenggat waktu. Setelah mencetak setiap batch tulang baru, tim Materialize khusus memprosesnya dengan berbagai tinta, tekstur dan pernis sehingga tulang yang dicetak sedekat mungkin dengan yang asli. Pada akhirnya, saatnya tiba bagi mamut Lyre baru untuk mengambil bentuk akhirnya.

“Selama fase digital dari proyek ini, kami mengambil semua langkah untuk memastikan bahwa tulang, bingkai dan konektor poliamida tercetak sangat cocok untuk membentuk kerangka mammoth terakhir. Hanya ada satu cara untuk melakukan segalanya dengan pasti, kenang Brynen. - Oleh karena itu, tim finishing kami mulai merakit mammoth di fasilitas kami di Leuven. Itu pemandangan yang luar biasa! ”



Kerangka raksasa selama perakitan

Hasilnya adalah salinan yang tepat dan benar secara anatomis. Tapi dia masih harus dipindahkan ke tempat baru. Brinen melanjutkan, ”Mengingat perlunya transportasi, kami membangun kerangka enam unit perakitan: empat kaki, tulang belakang, dan kepala. Sebagai contoh, bagian vertebral terdiri dari 30 bagian terpisah yang dihubungkan oleh tabung karbon. ” Setelah beberapa bagian kerangka tiba di tujuan mereka di Lira, mammoth itu disusun kembali - lagi di wilayah asalnya, yang sekarang akan menjadi habitat permanennya.

Brinen menyimpulkan: “Hanya dalam tujuh minggu, kami berhasil menciptakan sepotong sejarah baru yang akan membawa kesenangan besar bagi generasi pengunjung baru. Proyek ini telah melibatkan semua bidang kompetensi kami - mulai dari optimasi untuk pencetakan dan desain hingga produksi dan dekorasi - semua yang menjadikan Materialize pemain unik di bidang pencetakan 3D. Dan itu jelas merupakan kerja tim: kami tidak dapat melakukannya tanpa tim konsultan ahli dan ilmuwan yang luar biasa yang bekerja bersama kami. Terlepas dari kenyataan bahwa ini adalah tentang menjaga masa lalu, proyek ini telah menjadi contoh ideal dari aplikasi pencetakan 3D yang futuristik di zaman kita. Secara pribadi, saya sangat senang melihat bagaimana klien berhasil mengimplementasikan skala besar - dalam arti kata sebenarnya - ide bersama kami! "

Materi yang disediakan oleh Materialize. Artikel asli ada di sini .