3D扫描和3D打印为新恐龙种类提供首次三维重建

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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。Pat Druckenmiller博士可以非常有把握地他非常热爱自身所从事的工作。作为地球科学馆馆长和阿拉斯加费班克大学地质学科的副教授,Druckenmiller博士在其八年任期内,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,甚至发识别了一种新的恐龙种类。这个新闻也被Acta Paleontologica Polonica.报道了。

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现场来排序和分类复杂的标本有着非常高的复杂性,Druckenmiller认为,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,是基本上无法做到的。”

面临着组装一个恐龙头骨的挑战,Druckenmiller博士向Michael Holland求助。Michael Holland Productions是一家位于蒙大拿州博兹曼,专门向博物馆和其他教育和公共服务实体提供各种服务的创意内容工作室。Michael Holland是其负责人。这么多年来,Holland使用数学线程包括3D扫描和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也请了Peak Solutions的Ian Sayers进行支持,这家公司是一家位于俄勒冈波特兰市,专业提供3D扫描和打印服务的机构和经销商。

“我们可以预测或者有创意地想象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,”Holland说,“科学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。”

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Sayers和Holland开始进行扫描,他们使用已选定骨头的石膏模型,而不是化石本身。Sayers使用了杰魔Capture 3D扫描仪(Geomagic Capture 3D scanner )来进行工作。

“杰魔Capture扫描仪帮助了我们很多,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这样说到。“在类似这样的一个项目里,表面纹理是至关重要的,采用3D扫描和3D打印就是一个完美的解决方案。”

Sayers说,扫描仪花费了几分钟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工作模型。使用Geomagic Wrap,团队人员创建出了精确的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。“它有最好的工具且界面操作简便。这个软件几乎在按个按钮就能工作并创建STL文件。

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ProJet 660全彩色3D打印机进行打印。

“ProJet 660可制作坚硬的石膏部件,这也是理想的表面材质,”Holland这样说到。“我们通常使用打印机的全彩色功能,但这次我们使用单色印刷,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,且可以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。”

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打印帮助节约了大量的时间–我几乎在一夜之间就得到了3D数据,并在一两天内就得到了3D打印实物。

Holland同时使用匹配的石膏和3D打印骨骼部件,并立即投入了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:“这非常炫酷,这也是3D数位扫描和3D打印在我们专业领域进行革新的一个实例—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进行展示—这远比我们所料想的更快。”

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