有了3D扫描和3D打印,重建“侏罗纪世界”真有可能

点击数:548 发布时间:2017-11-30
在阿拉斯加州及膝深的利斯科姆骨床,有众多的恐龙骨骼分布在极地地区。Druckenmiller博士确信他非常热爱自身所从事的工作。Druckenmiller博士作为地球科学馆馆长和阿拉斯加费班克大学地质学科的教授,在其八年任期内,他每年会花几个月的时间跋涉在利斯科姆骨床3英尺层厚的恐龙骨堆里...
有了3D扫描和3D打印,重建“侏罗纪世界”真有可能

在阿拉斯加州及膝深的利斯科姆骨床,有众多的恐龙骨骼分布在极地地区。Druckenmiller博士确信他非常热爱自身所从事的工作。Druckenmiller博士作为地球科学馆馆长和阿拉斯加费班克大学地质学科的教授,在其八年任期内,他每年会花几个月的时间跋涉在利斯科姆骨床3英尺层厚的恐龙骨堆里,对这些恐龙骨骼进行筛选和分类。他不间断的努力工作推进了我们对于曾生活在地球上的史前生物的认知,甚至发现了一种新的恐龙种类。这个新闻也被ActaPaleontologica Polonica.(译注:古生物学领域国际刊物)报道了。

上图:Druckenmiller博士乘坐充气艇沿着科尔维尔河去往恐龙化石遗址

Druckenmiller博士认为在现场为这些复杂的标本排序和分类非常困难,现在研究人员面临着的一个巨大的障碍。

“在利斯科姆骨床,阿拉斯加北坡上有成千上万的恐龙骨骼,”他说。“大多数骨骼看上去来自同一个种类的恐龙,但是许多骨骼混在一起,关节是分离的,这意味着要匹配这是左边的骨骼还是右边的骨骼,是来自腿部还是头骨,基本无法做到。

Druckenmiller博士面临着组装一个恐龙头骨的挑战,于是向Michael Holland求助。Michael Holland Productions位于美国蒙大拿州博兹曼市,专门为博物馆和教育及公共服务机构提供各种服务的创意性工作室。Michael Holland是负责人。多年来,Holland使用数字化流程解决方案(包括3D扫描、三维建模和3D打印)来为博物馆创建精致的展览品。他由此立即想到可以使用此方法来处理这个项目。Holland也邀请了Peak Solutions公司的Ian Sayers加入此项目,该公司是位于美国俄勒冈波特兰市,是一家专业提供3D扫描和打印服务的机构和经销商。

上图:Geomagic Capture三维扫描仪提供了精确扫描这些化石的最佳工具

“我们可以预想这个头盖骨应该是怎么样的,但是可能我们组装的骨骼有严重的不对称或失真问题,”Holland说,“最科学的方法是将完整的化石进行3D扫描,然后就能够实施镜像处理并精确复制他们。我们只能通过3D扫描和3D打印来做到这些。”

Sayers和Holland开始扫描,他们使用已选定骨头的石膏模型,而不是化石本身。Sayers选择了Geomagic(杰魔)的Capture 3D扫描仪来进行工作。

“杰魔Capture三维扫描仪为我们提供了很大的帮助,它只需要放在那里就可以正常工作,但它却捕捉到了恐龙化石最精密的细节,”Sayers说,“在这种项目里,表面纹理是至关重要的,采用“3D扫描+三维建模+3D打印”就是一个完美的解决方案。”

上图:Geomagic Wrap自动对齐三维扫描点云数据

Sayers说,扫描仪花费了几分钟时间来扫描每个恐龙化石,不到5分钟就创建出了一个拥有每个骨骼的完整3D模型,团队人员再使用Geomagic Wrap扫描数据处理软件,创建出了精确的3D数据,然后通过快速镜像处理来进行骨骼匹配。

“Geomagic Wrap太棒了!”Sayser说。“它有最好的工具,而且界面操作简单。这个软件几乎是按个按钮就能工作并创建STL文件。”

上图:在Geomagic Wrap中做好的3D三角网格模型可以直接进行精确的3D打印

在一天内,镜像副本的STL数据就被准备好了,并且可以随时通过3D Systems的ProJet 660全彩色3D打印机打印出来。

“3D Systems ProJet 660可以制作坚硬的石膏部件,这也是最理想的表面材质,”Holland说,“我们通常使用打印机的全彩色功能,但这次我们使用单色打印,所以我们可以完成他们。ProJet 660打印出来的部件是刚性较强且类似骨骼的,还能和我们用于构造骨架的胶水、钉子和指甲相兼容,所以这是一个非常完美的选择。”

化石(棕色)和ProJet 660全彩喷墨3D打印机打印出来的与之匹配的部件(白色)

Holland还说,“我也理解在短时间内创建3个完整的骨架展示是非常有压力的。3D扫描和3D打印帮助我们节约了大量的时间,我几乎在一夜之间就得到了所有3D数据,并在一两天内就有了3D打印实物。

Holland同时还使用了匹配的石膏和3D打印骨骼部件,并立即投入到他构造整个恐龙骨架的工作中。使用一些钉子、线和大量技术工作,整个团队迅速地构造出了整个恐龙骨架。

Druckenmiller说:“简直酷毙了!这也是3D扫描和3D打印在我们专业领域进行革新应用的一个实例——这不仅仅是为了演示也是为了整个研究。总之,我们有信心可以重建一个新种类恐龙骨架,并展示给大家,这比我们所预想的要快很多。”

上图:Michael Holland最终3D打印创建的恐龙骨架