1846年に設立されたブリュッセルのベルギー王立自然科学研究所（RBINS）は、250人以上の研究科学者を雇用しています。 1869年以来、西ヨーロッパで一般公開されたこの種の最初の骨格であるライアマンモスを含む、3800万の展示品があります。
名前が示すように、アントワープ州リアの町の近くで発見されたスケルトンは、マンモスの完全に保存された数少ないスケルトンの1つです。 珍しい展示は、科学にとって非常に重要です。もちろん、世界中の自然史の愛好家を惹きつけているという事実は言うまでもありません。 このように、リアの博物館は、その再開に捧げられた贈り物をする絶好の機会でした。 マンモスの骨格をブリュッセルから転送することはできませんが、再作成することができます！
地元のキワニスのボランティアが率いるLyraのストーリー保存チームは、3Dプリントを使用してフルサイズのスケルトンの正確なレプリカを作成するというエキサイティングなアイデアをマテリアライズに向けました。 言い換えれば、先史時代の居住者リアを故郷に戻すために現代の技術を適用してください。 1260時間で320個の骨が印刷された後、「リラマンモス2.0」が誕生しました。
「骨」は、さまざまな色合いの塗料のいくつかの層とワニスの保護層で覆われています
フルサイズのマンモススケルトンを印刷する方法は？
マンモスの正確なコピーを複製する必要がある場合、サイズが重要であることが明らかになります。 300を超える骨を再作成します。そのうちのいくつかは2メートル以上の長さです（大人以上！）、簡単な仕事ではありません。 本物の骨の脆弱性と損傷のリスクを考えると、このプロジェクトはユニークなテストでした。
「スケルトンが1869年に博物館に登場したとき、革新的な技術は、マンモスをフルサイズで表示するために骨の完全性に穴を開けたり、違反する必要がないことでした」とマテリアライズと密接に協力した王立研究所の古生物学者ミティエゲルモントプレは言いますプロジェクトのフレームワーク。 「当然、この新しい取り組みにおいて、スケルトンの自然な完全性を危険にさらすことを望んだ人はいませんでした。」
コピーを作成するときに、同様の創造的思考と技術的ソリューションが行われました。 本物のリラマンモスのような外部支持構造を使用する代わりに、モデルを実際に実現する最も目立たない内部支持を作成することが計画されました。
マンモスと呼ばれる最初のステレオリソグラフィープリンターは2001年に使用されました。 建設用カメラ2100 x 700 x 800 mmのおかげで、1回のセッションで大きなオブジェクトを印刷するのに最適です。
Gertyan Brinen、プロジェクトマネージャー
3Dプリンティングは、設計において信じられないほどの自由と精度を提供するため、自然にこの技術を選択しました。 Germontpreux博士は次のように述べています。「3D印刷は古生物学にとって非常に有用なツールであることがますます証明されています。 たとえば、貴重な本物の標本に損傷を与えることなく化石を研究し、世界中の同僚と仮想環境で同じ化石に取り組むことができます。 しかし、等身大の骨を印刷する方法は？
光造形3Dプリンターでの印刷
動作中の大判3Dプリント
この質問に対する適切な回答は、マテリアライズのステレオリソグラフィー3Dプリンターでした。これには、プロジェクトマネージャーのGertyan Brinenと、エンジニア、CAD、ポストプロダクションのスペシャリストを含む19人のチーム、およびGermontpre博士を含む研究所の専門家が担当しました。
「2001年、マンモス（「マンモス」）と呼ばれるステレオリソグラフィープリンターが初めて使用されました。 2100 x 700 x 800 mmのビルドチャンバーのおかげで、1回のセッションで大きなオブジェクトを印刷するのに理想的です、とBrynenは言います。 -当時、私たちは自動車のダッシュボードのプロトタイプの印刷、 建築モデル 、個々の注文の産業用および産業用の大型部品などの問題の解決を考えていました。 しかし骨...それは私たちが誇りと興奮をもって受け入れた新しい挑戦でした。」
マテリアライズマンモスのステレオリソグラフィープリンターは、一度に厚さ1/10 mmのUV感受性液体フォトポリマーの層を適用します。これは、設計要件に正確に一致するように選択的にレーザー硬化されます。 骨の形の下に特別なサポートを作成し、小さな骨（マンモスの脊椎を含む）と接続ポイントのレーザー焼結を行うには、9つの3Dプリンターが1か月間動作します。 しかし、印刷を開始する前に、寸法データを修正し、3D印刷用に最適化する必要がありました。 「打ち上げ日の2か月前までしか残っていませんでした」とBrinen氏は付け加えます。「各ステップは慎重に計画する必要がありました。」
この大規模プロジェクトでは、エンジニア、デコレーター、アーティスト、古生物学者など19人のチームが結集しました。
スケルトン、スキャンおよび「不可視」のサポート
元のスケルトンの外部支持構造により、博物館は各ボーンを個別に切り離してスキャンし、マテリアライズにデータを送信できました。 コピーはボーンの元のサイズを正確に再現したため、各スキャンはMaterialize Magicsソフトウェアを使用して 3Dプリント用にクリーニングおよび最適化され、各ボーンは正確な位置決めのために3軸に向けられました。 これにより、Dr。GermontpreおよびMaterializeのエンジニアは、スケルトンの完全なデジタル再構築と分析を行うことができました。
「これはプロジェクトの決定的な瞬間でした」とGermontpre博士は回想します。 「高度な科学的思考と技術を使用して、真のスケルトンへのコンプライアンスを検証できました。」 その時代の解剖学的知識に基づいて、スケルトンが150年以上前に取り付けられたことを忘れないでください。 たとえば、19世紀の科学者たちは、マンモスの尾が象の尾と同じくらい長いと想定していましたが、シベリアでマンモスの凍結遺体を発見した後、実際にそれがより短いことがわかりました。 スケルトンを現在の解剖学に関する新しい知識に仮想的に適応させる絶好の機会でした。
320個の化石化された骨のそれぞれを3Dスキャンした後、マテリアライズのエンジニアは古生物学者と一緒に、骨格のデジタル再構成を実行しました
また、3Dプリンティングによる再現により、チームは本物のスケルトンの別の問題を解決できました。「Lyreマンモスには、左の牙を含むいくつかの骨がありませんでした」とGertian Brinenは説明します。 -それらは彫刻の木製工芸品に置き換えられました。 Materialise 3-maticソフトウェアを使用して、適切な牙の鏡像を作成することにより、より正確なコピーを作成することができました。 壊れた上顎も復元されました。 一般に、Grmontpre博士によると、失われた骨の再構築とアセンブリエラーの修正は、3Dプリンターで印刷された新しいLyreマンモスが元のものよりもさらに科学的に正確であることを意味していました。
このプロジェクトのデジタル段階には、マンモスが自立して見えるようにする新しい「一見見えない」固定システムの開発も含まれていました。 Gertien Brinenにとって、これは重要な瞬間でした。 「当社の子会社であるRapidFitは、自動車用途にカーボンファイバーフレームを使用した豊富な経験を持っています。 コンテキストは完全に異なりますが、タスクは同じです。比較的軽いが、同時に強力な構造を作成します。 RapidFitは、主に印刷されたスケルトンの内部にある個々のモジュール式カーボンスケルトンの開発を支援しました。 また、骨のコピーがオリジナルを正確に再現し、特別に設計されたレーザー焼結コネクタを使用して結合しなければならない内部カーボンチューブと整列することを確認する必要がありました。 設計者は、最終的にフレームと完全に整合するようにエントリポイントと出口ポイントを統合することで、このタスクに対処しました。 フレームとスケルトン自体を含む最終構造の重量は300 kg弱でした。
最初から最後まで細部への注意
Lyreマンモスのスケルトンの合計印刷時間は、いくつかの3Dプリンターの同時操作で52日強でした。これが期限を満たす唯一の方法でした。 新しい骨の各バッチを印刷した後、特別なマテリアライズチームは、さまざまなインク、テクスチャ、ワニスでそれらを処理し、印刷された骨が本物のものにできるだけ近くなるようにしました。 ついに、新しいリラマンモスが最終的な形をとる時が来ました。
「プロジェクトのデジタル段階では、骨、フレーム、プリントポリアミドコネクタが完全に適合し、最終的なマンモススケルトンが形成されるようにあらゆる対策を講じました。 確実にすべてを行う方法は1つしかありませんでした、とブリネンは思い出します。 -したがって、私たちの仕上げチームは、ルーヴェンの施設でマンモスの組み立てを開始しました。 素晴らしい光景でした！」
組み立て中のマンモスの骨格
結果は、正確で解剖学的に正しいコピーです。 しかし、彼女はまだ新しい場所に移動する必要がありました。 Brinen氏は続けます。「輸送の必要性を考慮して、4つの脚、脊椎、頭の6つのアセンブリユニットのスケルトンを構築しました。 たとえば、脊椎セクションは、カーボンチューブで接続された30の個別のパーツで構成されていました。 スケルトンのいくつかの部分がリラの目的地に到着した後、マンモスは再び組み立てられました-再びその固有の領域で、今では永久的な生息地になります。
Brinenは次のように結論付けています。「わずか7週間で、新しい世代の訪問者に大きな喜びをもたらす新しい歴史の断片を作成することができました。 このプロジェクトには、印刷とデザインの最適化から生産と装飾に至るまで、私たちの能力のすべての分野が関わっています。マテリアライズが3Dプリントの分野でユニークなプレーヤーとなるすべてのことです。 そして、それは間違いなくチームワークでした。私たちと一緒に働いた専門家のコンサルタントと科学者の素晴らしいチームなしにはできませんでした。 過去を保存することであるという事実にもかかわらず、このプロジェクトは、今日の3Dプリントの未来的な使用の理想的な例となっています。 個人的には、クライアントが大規模な-文字通りの意味で-アイデアを私たちと一緒にうまく実装するのを見てとても嬉しかったです！
マテリアライズが提供する資料。 元の記事はこちらです。