
布鲁塞尔皇家比利时自然科学研究所(RBINS)成立于1846年,拥有250多名研究科学家。 这里有3800万件展品,其中包括自1869年以来的西里尔猛display象-最早的骨架,已在西欧公众面前展出。
顾名思义,该骨骼在安特卫普省的里尔(Lear)镇附近发现,仍然是为数不多的保存完好的猛ma象骨骼之一。 稀有的展览对科学极为重要,更不用说它吸引了全世界自然史爱好者。 因此,有很大的机会向致力于重新开放的里尔市博物馆赠送礼物。 从布鲁塞尔转移猛ma象的骨骼是不可能的,但是可以重新创建!
由基瓦尼斯(Kiwanis)的当地志愿者领导的里尔(Lear)的保鲜团队带着激动人心的主意转向Materialize:使用3D打印创建全尺寸骨架的精确副本。 换句话说,应用现代技术将史前居民李尔带回自己的祖国。 在1260小时内打印了320根骨头后,“里尔猛re象2.0”诞生了。
“骨头”上覆盖着几层深浅不一的油漆和一层保护漆如何打印全尺寸的猛mm象骨架?
当您想复制猛ma象的精确副本时,很明显:大小很重要。 重建300多个骨骼,其中一些长度超过2米(超过一个成年人!),并非易事。 考虑到脆弱性和损坏真骨的风险,该项目是一次独特的测试。
皇家研究所的古生物学家Mitier Germontpre博士说:“当骨骼在1869年出现在博物馆中时,创新的技术是不必钻出或破坏骨头的完整性即可完整展示猛ma象。”项目的框架。 “自然地,没有人愿意在这项新的尝试中冒险冒险骷髅的自然完整性。”
创建副本时,发生了类似的创造性思维和技术解决方案。 它没有使用像真正的Lyre猛mm象那样的外部支撑结构,而是计划创建最不易察觉的内部
支撑 ,以使模型真正栩栩如生。
我们在2001年使用了第一台称为Mammoth的立体平版印刷机。 得益于2100 x 700 x 800毫米的构建腔,它们非常适合一次打印大型物体。
项目经理Gertyan Brinen
3D打印在设计上提供了令人难以置信的自由度和精确度,因此自然而然地选择了这项技术。 正如Germontpreux博士所指出的那样:“ 3D打印正日益成为古生物学极为有用的工具。 例如,我们可以研究化石而不会破坏珍贵的真实标本,并与来自世界各地的同事在虚拟环境中研究同一化石。” 但是如何打印真人大小的骨头?
在立体光刻3D打印机上打印大幅面3D打印在行动
Materialize的立体光刻3D打印机可以很好地解决这个问题,项目经理Gertyan Brinen和19人的团队负责此工作,其中包括工程师,CAD和后期制作专家,以及包括Germontpre博士在内的研究所专家。
“在2001年,我们首次使用了立体平版印刷机,我们称之为Mammoth(“猛“象”)。 Brynen说,得益于2100 x 700 x 800 mm的构建室,它们非常适合一次打印大型物体。 -当时,我们正在考虑解决诸如汽车仪表盘的印刷原型,
建筑模型 ,用于工业的大型零件以及单个订单的工业需求之类的问题。 但是骨头……这是我们以自豪和兴奋接受的新挑战。”
Materialize Mammoth立体平版印刷机一次涂覆一层1/10毫米厚的对紫外线敏感的
液态光敏聚合物 ,然后选择性地对其进行激光硬化处理,以精确地满足设计要求。 为了在骨头的形状下创建特殊的支撑以及对小骨头(包括猛ma椎骨)和连接点进行激光烧结,九台3D打印机应工作一个月。 但是在开始打印之前,有必要修复尺寸数据并针对3D打印对其进行优化。 Brinen补充说:“发射日期仅剩两个月,而且每个步骤都必须经过精心计划。”
大型项目召集了一个由19人组成的团队,其中包括工程师,装潢师和艺术家以及古生物学家骨架,扫描和“隐形”支持
原始骨架的外部支撑结构使博物馆可以分离并分别扫描每个骨骼,并将数据传输到Materialize。 由于这些副本可以精确地复制骨骼的原始大小,因此使用
Materialize Magics软件对每次扫描进行了清洁和优化,以进行3D打印,每个骨骼都
沿三个轴定向以进行精确定位。 这使Germontpre博士和Materialize工程师能够对骨架进行完整的数字重建和分析。
“这是项目中一个决定性的时刻,” Germontpre博士回忆道。 “我们可以使用先进的科学思维和技术来验证对真实骨骼的遵守情况。” 不要忘记,骨骼是在150年前根据当时的解剖学知识安装的。 例如,在19世纪,科学家认为猛ma象的尾巴和大象的尾巴一样长,但是在西伯利亚发现猛ma象的冰冻残骸后,我们知道它实际上更短。 这是一个很好的机会,可以使骨骼实际上适应我们今天拥有的有关解剖学的新知识。”
在对320个化石骨骼中的每一个进行3D扫描后,Materialize工程师与古生物学家一起对骨骼进行了数字重建通过3D打印进行的复制还使团队能够解决真正骨骼的另一个问题:“里尔猛ma象缺少几个骨骼,包括左牙,” Gertian Brinen解释说。 -他们被雕刻的木制工艺品所取代。 使用Materialize 3-matic软件,我们可以通过创建正确的牙签的镜像来制作更准确的副本。 骨折的上颌也恢复了。 根据Germontpre博士的说法,总的来说,重建遗失的骨头和纠正装配错误,意味着在3D打印机上打印的新型Lyre猛mm象在科学上比原始的更加精确。”
该项目的数字化阶段还包括开发新的“看似不可见”的紧固系统,该系统可使猛the象看起来独立。 对于Gertian Brinen来说,这是关键时刻。 “我们的子公司RapidFit在将碳纤维车架用于汽车应用方面拥有丰富的经验。 上下文是完全不同的,但是任务是相同的:创建相对较轻但同时坚固的结构。 RapidFit帮助我们开发了一个单独的模块化碳骨架,该骨架主要位于印刷骨架内部。 我们还需要骨头的副本,以精确地复制原始文件并与内部碳管对准,碳管将与专门设计的激光烧结连接器对接-所有这些都可以固定完整的骨架。 我们的设计师通过整合入口点和出口点以最终与框架完全对齐的方式来完成这项任务。 包括骨架和骨架本身在内的最终结构重不到300公斤。”
从头到尾注重细节
数台3D打印机同时运行时,Lyre猛mm象骨架的总打印时间仅为52天,这是按时完成任务的唯一方法。 在打印完每批新骨头之后,特殊的Materialize团队用各种墨水,纹理和清漆处理它们,以使打印出的骨头尽可能接近真实的骨头。 最后,是时候让新的Lyre猛mm象最终定型了。
“在项目的数字化阶段,我们采取了所有措施来确保骨骼,框架和印刷的
聚酰胺连接器完美地契合在一起,以形成最终的猛ma骨架。 布赖恩回忆说,只有确定的方法可以做所有事情。 -因此,我们的涂装团队开始在鲁汶的工厂组装猛ma象。 真是太好了!”
组装期间的庞然大物骨架结果是精确的,解剖学上正确的副本。 但是她仍然必须搬到一个新地方。 Brinen继续说道:“鉴于运输的需要,我们构造了由六个装配单元组成的骨架:四个腿,一个脊柱和一个头部。 例如,椎骨部分由30个由碳管连接的独立部分组成。” 骷髅的某些部分到达里拉目的地后,猛ma象被重新组装-再次在其本国领土上,现在将成为其永久栖息地。
Brinen总结说:“在短短七个星期内,我们成功创造了一段新的历史,这将为新一代的游客带来极大的乐趣。 该项目涉及我们能力的所有领域-从印刷和设计的优化到生产和装饰-一切都使Materialise在3D打印领域独树一帜。 这绝对是团队合作:如果没有一支与我们合作的出色的专家顾问和科学家团队,我们就不可能做到。 尽管它实际上是为了保留过去,但该项目已成为当今3D打印未来应用的理想示例。 就个人而言,我很高兴看到客户如何成功地实现一个大规模的计划-从字面上看-与我们合作的想法!”
Materialize提供的材料。 原始文章在
这里 。