La Scansione 3D di uno stegosauro con l’aiuto di Artec 3D
Tutti e 50 gli stati degli Stati Uniti hanno un uccello di stato e un fiore di stato, ma solo otto stati hanno un dinosauro statale ufficiale. Il Colorado è uno di questi, il che lo rende piuttosto speciale, e lo stegosauro che rappresenta lo stato non è solo la specie in generale, ma un vero esemplare di stegosauro trovato a Cañon City, in Colorado, e ora risiede al Denver Museum of Nature e Scienza . Lo scheletro di Stegosauro lungo 26 piedi si trova di fronte ad un Allosauro nella sua esposizione museale, ed è stato spostato in superficie dal 1936, quando fu scoperto da una classe di studenti delle scuole superiori, che lavorarono con i paleontologi per scavare. Lo scheletro era quasi completo, una rarità per scheletri di dinosauri, e questo ha molto interessato Mike Triebold di Triebold Paleontologia, Inc . (TPI).
TPI monta e ripristina scheletri fossili e li fornisce ai musei di tutto il mondo, e la sua sede è sede di una collezione di calchi e esemplari originali che sono esposti nel museo di storia naturale della compagnia, il Dinosaur Resource Centre di Rocky Mountain. . Triebold stava cercando di aggiungere uno Stegosaurus alla collezione di TPI – in particolare lo Stegosauro al Denver Museum of Nature and Science, che è conosciuto come il Kessler Stegosaurus dopo che Frederick Carl Kessler, l’insegnante della classe di studenti che lo ha scoperto.
Il casting tradizionale non funzionerebbe in questo caso. Lo stegosauro è lungo più di 26 piedi e alto più di nove piedi, il che farebbe ancora un cast fattibile se il campione potesse essere smontato, ma ciò non era possibile. Il dinosauro è stato montato come installazione permanente negli anni ’90, con l’acciaio sagomato intorno, saldato sul posto e permanentemente legato alle ossa, rendendo impossibile smontarlo. Pertanto, la scansione 3D è entrata nell’equazione.
“Avevamo bisogno di digitalizzare tridimensionalmente lo scheletro che non poteva essere smantellato in modo che una replica potesse essere stampata in 3D”, ha affermato Matt Christopher di TPI. “Le dimensioni e i dettagli della superficie dovevano essere abbastanza vicini a quello che avremmo ottenuto da uno stampo in silicone, in modo che potessimo stampare le stampe 3D a mano per apparire esattamente come il campione originale”.
Per la scansione del dinosauro, TPI ha utilizzato uno scanner 3D a luce strutturata Artec Spider insieme al software di elaborazione e scansione 3D di Artec. Lo scanner 3D è stato fornito dal partner locale di Artec 3D Printing Colorado .
“Il nostro Artec Spider ha catturato esattamente ciò di cui avevamo bisogno”, ha detto Christopher.
Lo Spider è stato utilizzato per la scansione 3D di singole ossa e regioni dello scheletro come singoli progetti in Artec Studio.
“Questo coinvolgeva strisciare all’interno della gabbia toracica (sì, una persona matura si inserisce all’interno della gabbia toracica di Stegosauro ) per catturare le vertebre dorsali che formano la schiena del dinosauro e le superfici mediali della gabbia toracica, delle scapole e dei fianchi,” ha detto Christopher. “C’erano anche alcune pose interessanti prese in cima a una scaletta per raggiungere le cime dei grandi piatti a forma di ventaglio sulla schiena del dinosauro. Siamo riusciti a catturare tutti gli elementi di cui avevamo bisogno, dalla punta del naso alle enormi punte all’estremità della coda. ”
Alla fine, hanno avuto 629 scansioni individuali su 71 progetti di scansione. Per risparmiare tempo, hanno deciso di saltare la scansione di parti che potrebbero essere riflesse per generare l’altro lato, come le gambe e le costole. Le scansioni dovevano quindi essere allineate, ritagliate e convertite in file mesh 3D in Artec Studio.
“Le caratteristiche di allineamento in Artec Studio erano assolutamente di primaria importanza per il successo di questo progetto”, ha affermato Christopher. “Allineare ciascuna scansione era semplice come orientare manualmente verso un’approssimazione approssimativa della posizione corretta e lasciare che lo strumento di allineamento perfezionasse l’adattamento alla perfezione. L’utilizzo di Artec Studio per creare e controllare la mesh generata dalle scansioni allineate ci ha permesso di estrarre l’esatto livello di dettaglio che volevamo per la manipolazione e la stampa 3D. ”
Nessun artefatto ha presentato un problema nelle mesh esportate, grazie ad un filtro in Artec Studio che rimuove tutti gli elementi più piccoli della scansione master.
“Se avessimo eseguito la scansione di singole ossa non montate, sarebbe stato facile generare mesh complete e stagne direttamente da Artec Studio che non avrebbero richiesto ulteriori elaborazioni successive”, ha affermato Christopher. “Con l’armatura d’acciaio che rimane da rimuovere e le superfici ostruite lasciate da ricostruire, le reti a tenuta stagna non erano realmente un’opzione o una necessità per rifare lo Stegosauro.”
Le mesh sono state quindi importate in ZBrush per la separazione degli elementi articolati, la ricostruzione di superfici che erano impossibili da raggiungere con lo scanner 3D, come gli spazi tra le ossa articolate e la rimozione dell’armatura d’acciaio che oscurava alcune superfici ossee.
La stampa 3D delle ossa è stata un grande lavoro che è stato seguito da più stampanti 3D, che vanno da una stampante 3D FormAbs Form 2 a un grande atlante di Titan Robotics . La stampa 3D durò sei mesi e, quando le stampe furono finite, furono leggermente riaffiorate a mano e preparate per lo stampaggio aggiungendo prototipi per l’armatura interna in acciaio e articolando alcuni campioni da modellare in sezioni piuttosto che come singole ossa. Ogni osso o assemblaggio completato è chiamato un maestro; questi maestri furono quindi stampati in gomma siliconica. Gli stampi sono stati quindi dotati di acciaio interno per essere circondati da resine plastiche nel processo di fusione.
“La plastica viene versata attorno all’acciaio, quindi non è necessaria un’armatura esterna che possa nascondere le superfici ossee”, ha affermato Triebold. “Con i calchi versati intorno all’armatura, possiamo assemblare lo scheletro in uno qualsiasi di un numero infinito di pose e saldare insieme l’acciaio che sporge dall’interno di ogni fusione di plastica. Lo scheletro montato è quindi pronto per la pittura e la consegna a mano “.
Lo stegosauro completato sarà esposto permanentemente alla Royal Gorge Dinosaur Experience .
“Con il nostro Artec Spider siamo stati in grado di sposare le migliori tecnologie di oggi con i metodi più avanzati tradizionali di stampaggio e fusione per creare una copia esatta di quel grande dinosauro senza nemmeno toccarlo”, ha detto Triebold. “Ora, che ne dici che Allosaurus …”
