😦 🐓 👎🏾 Digitalização e impressão 3D em paleontologia. Continuação 💃🏼 ⚰️ 🎿

Em um artigo anterior, falei brevemente sobre as possibilidades da impressão 3D em paleontologia, a saber, a criação de reconstruções tridimensionais e modelos de animais fósseis a partir dos folhelhos cambrianos de Burgess.

Infelizmente, naquele momento, não tínhamos um vídeo sobre o processo de trabalho, então quero mostrá-lo nesta nota:

Além das reconstruções da fauna de xisto cambriana de Burgess, criada manualmente pelo modelador, também imprimimos uma cópia exata (varredura tridimensional) do holótipo * do crânio do antigo mioceno ** primata - proconsul ***.

* holótipo - uma instância de um objeto biológico que foi usado como principal para descrever uma espécie específica (ou outro táxon).
** Mioceno - a era do período Neogene, começou 23 milhões de anos atrás e terminou 5,3 milhões de anos atrás.
*** proconsul ( proconsul ) - gênero de primatas fósseis da época do mioceno, existia 17-21 milhões de anos atrás na África (Figura 1, a.).

O crânio do procônsul (Proconsul heseloni) (Fig. 1, b) foi encontrado no lago Victoria e está armazenado no Museu Nacional de Nairibi (Quênia). Alguns anos atrás, ele foi escaneado (Fig. 1, c) pela equipe africana de paleontologistas aficanfossils.org e está disponível publicamente no formato * stl.
Após a impressão, quando a amostra já podia ser realizada em mãos, ficamos impressionados com os detalhes desta exposição (Fig. 1, d). Grosso modo, o fato de nossa impressora "nascer" não é apenas uma cópia, mas a réplica mais precisa , segundo a qual uma amostra pode ser estudada por paleoantropólogos.
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FIG. 1. Proconsul heseloni. a - reconstrução da aparência do primata; b - uma fotografia de um crânio com holótipo no Museu Nacional de Nairóbi; c - modelo 3D obtido por varredura por colegas africanos; d - um modelo impresso no Museu Darwin

Todas as cinco amostras se tornaram parte da vitrine experimental (veja o vídeo acima), localizada no Museu Darwin. Foi um teste da caneta, que deu origem a um novo projeto em larga escala: tivemos a ideia de criar uma coleção de digitalizações de amostras reais e sua impressão subsequente. Pareceu-nos o mais interessante coletar uma coleção completa (aproximadamente 50 espécies) de crânios de hominídeos desde o mioceno até o presente e apresentá-la na forma de uma árvore filogenética em uma vitrine. Em estoque, tínhamos um número limitado de modelos com os quais iniciar um novo projeto. Assim, após o procônsul, a mandíbula inferior de Paranthropus boisei * (Fig. 2, a-b) e parte da mandíbula do Homo naledi * foram impressas.

*Paranthropus boisei ( ) — , 1959 , -, . 2,5 1 .
**Homo naledi — Homo. H. naledi 2013 - . ).

Figura 2. a - reconstrução da aparência de Parantrop Boyce; b - uma comparação da mandíbula superior de Parantrop Boyce à direita e da mandíbula superior de uma pessoa moderna; c - a mandíbula inferior de Parantrop Boyce impressa em uma impressora 3D no Museu Darwin.

Como, como mencionado acima, tínhamos um número limitado de exames pré-fabricados de crânios hominídeos, foi decidido continuar o projeto de acordo com o exame. Nós nos voltamos para várias instituições (russas e estrangeiras) que têm as amostras de que precisamos.
Por exemplo, nossos queridos amigos, o portal anthropogenesis.ru concordou em participar do projeto e forneceu material.
O crânio do homem de Heidelberg (Homo heidelbergensis), fornecido pelo professor associado do Departamento de Antropologia da Faculdade Biológica da Universidade Estadual de Moscou, S. Drobyshevsky, foi selecionado como a primeira cópia de teste para digitalização. (Fig. 3, a).
É importante observar que existem pelo menos duas maneiras disponíveis para criar cópias digitais tridimensionais de objetos - digitalização direta e fotogrametria. O primeiro assume, como é óbvio, a presença de um scanner, o segundo - apenas uma câmera e software especializado.
Felizmente, o Museu Darwin tem toda a tecnologia disponível. Temos um scanner EVA * que se parece mais com um ferro do que com equipamentos caros *, com os quais fomos escanear o crânio em que estamos interessados.
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FIG. 3. a, b - crânio do Homo heidelbergensis; c - Pesquisador do Museu Darwin Savin R.Yu. examina o crânio, atrás - Assoc. Drobyshevsky S.V .; d - seu humilde servo está fazendo uma careta com uma caveira e um scanner de EVA.

Como somos cientistas (mais precisamente, cientistas com a amarga experiência de erros), além da varredura usual, fizemos fotogrametria. A propósito, se você prestar atenção (Fig. 3), notará que o crânio está nos jornais (versão Trinity, a propósito). Isso não é tão simples - letras e palavras nos jornais são marcadores para digitalização e fotogrametria. Vamos colocar desta maneira: não tínhamos grandes esperanças de fotografar simples, mas o fizemos por segurança.
Na verdade, como pode ser pior criar um modelo 3D com um scanner profissional do que criar um modelo usando fotogrametria ?! Bobagem e bobagem ...
Mas o resultado (Fig. 4), francamente, nos chocou um pouco: o modelo de crânio criado por uma câmera simples e um software especial acabou sendo várias vezes mais preciso!
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FIG. 4. O resultado da digitalização do crânio do Homo heidelbergensis. - modelo obtido pelo scanner EVA (programa Artec Studio); b - modelo obtido por fotogrametria (programa Agisoft PhotoScan).

Portanto, decidiu-se continuar digitalizando usando fotogrametria, em vez de um scanner caro, o que não é paradoxal ...
No momento, estamos diante do problema de rotação suave e adequada da câmera em torno da amostra e estamos ocupados criando uma mesa rotativa especial com iluminação.
Sobre o futuro do projeto, se você estiver interessado, vou lhe dizer nas notas a seguir.

Digitalização e impressão 3D em paleontologia. Continuação

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