◎ ความท้าทาย：

สำหรับการสร้างแบบจำลอง 3D ใหม่ของตัวอย่าง Tyrannosaurus อายุ 66 ล้านปีที่จัดแสดงที่ Japan Dinosaur Museum ในเมืองนางาซากิ กระดูกที่หายไป, ชิ้นส่วนทดแทน และแบบจำลองคุณภาพต่ำที่เคยสแกนด้วย Artec Eva ก่อนหน้านี้ถูกแทนที่ด้วยชิ้นส่วนคุณภาพสูง และการสืบพันธุ์ที่ละเอียดอ่อน

◎ วิธีแก้ปัญหา：

Artec Space Spider, Artec Studio, Autodesk Maya, ZBrush, Geomagic Wrap, Simplify3D and Cura; 3D Printers – Ultimaker, Builder Extreme 1500

◎ ผลลัพธ์：

ฟอสซิลสแกน 3D ความละเอียดสูงสามารถพิมพ์ 3D และประกอบเข้ากับโครงกระดูกขั้นสุดท้ายได้

พื้นหลัง

หลังจากการสร้าง Trix (ชื่อเล่นของไทแรนโนซอรัส) สำเร็จครั้งแรกในปี 2014-2016 ทีมงานที่ศูนย์ความหลากหลายทางชีวภาพ Naturalis รู้ว่าพวกเขาต้องการเครื่องสแกน 3D ใหม่

หลังจากการปรึกษาหารือและการวิจัยกับซัพพลายเออร์ชาวดัตช์ ทีมงานตัดสินใจเลือกใช้ Artec Space Spider ซึ่งเหมาะกับงานต่าง ๆ ของพวกเขามากที่สุดในแง่ของความแม่นยำ, ประสิทธิภาพ และการใช้งานที่ง่าย

Haneke Jacobs ผู้จัดการโครงการ Dinosaurs ที่ Naturalis รู้สึกตื่นเต้นมากที่สามารถสร้างไดโนเสาร์ขึ้นมาใหม่ด้วย Artec Space Spider

นักล่าที่ใหญ่ที่สุดที่เคยอาศัยอยู่บนโลก ไดโนเสาร์ตัวนี้ต้องการความสามารถในการสแกนที่ดีที่สุด และเครื่องสแกน Artec 3D ก็สามารถทำได้ นอกจากนี้ยังสามารถรวมข้อมูลที่สแกนโดย Artec Eva ในปี 2016 กับข้อมูลของ Artec Space Spider ในครั้งนี้

Artec Space Spider ที่มีน้ำหนักเบาและทรงพลังสามารถสแกนชิ้นส่วนขนาดเล็กที่มีองค์ประกอบทางเรขาคณิตที่ซับซ้อนได้อย่างแม่นยำ เช่น กระดูกและฟอสซิลประเภทต่าง ๆ ด้วยความละเอียดสูง นอกจากนี้ Naturalis ยังมีสัญญากับพิพิธภัณฑ์ไดโนเสาร์ของญี่ปุ่นในเมืองนางาซากิเพื่อผลิต Trix ชุดแรกที่เรียกว่า 3D Trix ดังนั้นช่วงเวลาของโปรเจ็กต์จึงสมบูรณ์แบบ

3D Trix: ตั้งแต่การสแกน 3D ไปจนถึงการประกอบโครงกระดูก

หลังจากการฝึกอบรมสั้น ๆ เกี่ยวกับซอฟต์แวร์ Artec Space Spider และ Artec Studio ผู้สร้างแบบจำลอง 3D และนักกายวิภาคศาสตร์ Naturalis Pasha Van Vijiraat มีหน้าที่รับผิดชอบในการสร้างโครงกระดูก Tyrannosaurus ขึ้นใหม่แบบดิจิทัลครั้งที่สอง

Pasha Van Vijiraat ทำงานกับ Artec Space Spider

โครงกระดูกของ Trix ประกอบด้วยกระดูกประมาณ 320 ชิ้น ส่วนใหญ่ได้รับการสแกนด้วย Artec Eva แล้ว รวมถึงซี่โครงเก่า, หาง และกระดูกสันหลัง ดังนั้น Pasha จึงไม่จำเป็นต้องสแกนโครงกระดูกทั้งหมดอีกครั้ง ดังนั้น ในครั้งนี้ เราจึงทำการสแกนใหม่เฉพาะบริเวณที่การสแกนครั้งก่อนไม่ได้แสดงรายละเอียดเพียงพอ เช่น กระดูกขา, กราม และกะโหลกศีรษะ และตำแหน่งที่เราต้องการสร้างภาพที่มีคุณภาพดีขึ้น สิ่งนี้ช่วยอำมาตย์ประหยัดเวลาได้มากและท้ายที่สุดทำให้เขาสามารถมุ่งเน้นไปที่การสร้างแบบจำลองและติดองค์ประกอบที่ขาดหายไปเข้ากับโครงกระดูก

ขั้นตอนแรกของ Pasha คือการใช้ Autodesk Maya เพื่อเปลี่ยนโมเดล 3D ที่สแกนแล้วทั้งหมดให้เป็นท่าทางของไทแรนโนซอรัสที่สมจริงและน่าเกรงขาม จากนั้นเขาก็กำหนดกระดูกเฉพาะที่ต้องการบูรณะและสแกนอีกครั้ง

ถัดจากโครงกระดูกไทแรนโนซอรัสที่ศูนย์ความหลากหลายทางชีวภาพ Naturalis
การพิมพ์ 3D ของ Trix ส่วนกรามบนจัดเรียงเคียงข้างกัน

ใช้เวลาเพียงไม่กี่วันในการเติมเต็มการสแกนที่หายไป แต่ใช้เวลาหลายสัปดาห์ในการประมวลผลและรวมเข้าด้วยกันเป็นโมเดล 3D ที่สมบูรณ์

ขั้นตอนการทำงานหลังการประมวลผลจะแตกต่างกันไปสำหรับกระดูกแต่ละชิ้น หากคุณสามารถสแกนกระดูกได้จากทุกทิศทาง คุณสามารถจัดแนวการสแกนใน Artec Studio ลบพื้นหรือข้อมูลรอบข้างที่ไม่ต้องการออก และทำการประกบกันได้ ไม่จำเป็นต้องใช้พื้นผิวสำหรับโครงการนี้ แต่เป็นไปได้ที่จะจับคู่สีกับข้อมูลตาข่ายที่เสร็จแล้ว

หากทำการสแกนก่อนที่กระดูกจะถูกสร้างขึ้นใหม่ทั้งหมด หรือหากมีการติดเข้ากับโครงกระดูกแล้ว ข้อมูลการสแกนอาจไม่เพียงพอในบางพื้นที่ ดังนั้น Artec Studio, Geomagic Wrap ฉันต้องรวม Zbrush และทำการประมวลผลภายหลังอย่างละเอียด เพื่อชดเชยข้อมูลที่ขาดหายไป

หากเป็นไปได้ กระดูกส่วนต่าง ๆ จะถูกสะท้อนหรือต่อกิ่งเพื่อเติมเต็มแฟลต ในบางกรณี ฉันยังปั้นชิ้นส่วนที่ขาดหายไปด้วยมือโดยใช้ภาพถ่ายของ Trix และตัวอย่าง Tyrannosaurus ตัวอื่น ๆ เป็นข้อมูลอ้างอิง

แก้ไขหางของ Trix และท่าทางใหม่

มีการดำเนินการหลายขั้นตอนเพื่อทำให้ 3D Trix ใหม่ดูสมจริงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ รวมถึงการเปลี่ยนกระดูก Trix ที่หล่อไม่ดีซึ่งปลูกถ่ายจากตัวอย่างอื่น ฉันยังได้รับมอบหมายจากพิพิธภัณฑ์ในเมืองนางาซากิให้สร้าง 3D Trix ในท่าทางที่ดุดัน

เทคนิค 3D ในท่าทางก้าวร้าวที่สร้างโดย Naturalis

Pasha มองดูรอยเท้าไดโนเสาร์ที่เป็นฟอสซิลและพิจารณาว่าขาที่กางออกของ Trix และไทแรนโนซอรัสตัวอื่น ๆ นั้นไม่ถูกต้อง เพื่อให้ 3D Trix สมจริงยิ่งขึ้น Pasha ได้ย้ายเข่าและกระดูกสันหลังเข้ามาใกล้กัน

3Dเพื่อการพิมพ์

เมื่อประมวลผลแล้ว Pasha นำเข้าข้อมูลโครงกระดูกไปยัง Rhino และจำลองโครงเหล็กที่รองรับโครงกระดูกที่ประกอบจากด้านใน

การพิมพ์ 3D ขากรรไกรล่างของ 3D Trix

หลังจากแบ่งส่วนโมเดลที่เสร็จแล้วสำหรับการพิมพ์ 3D ด้วย Simplify3D และ Cura กระดูกทั้งหมดจะถูกพิมพ์และลงสีแบบ 3D รายละเอียดเล็ก ๆ น้อย ๆ เช่น เล็บและฟัน ถูกพิมพ์โดยใช้เครื่องพิมพ์ Ultimaker ขนาดเล็กสองสามตัว โดยใช้พลาสติกชีวภาพ PLA (โพลีแลคติกแอซิด) รีไซเคิล พลาสติกนี้เป็นวัสดุที่แข็งแรงและทนทานที่สามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้ภายใต้สภาวะพิเศษ กระดูกขนาดใหญ่ถูกพิมพ์โดยใช้เครื่องพิมพ์ 3D Builder Extreme 1500 รูปแบบขนาดใหญ่สองเครื่อง

โครงกระดูกที่ประกอบขึ้นอย่างสมบูรณ์ของ 3D Trix จัดแสดงอยู่ที่ Naturalis Biodiversity Center

ในที่สุด กระดูกจะถูกลงสีและส่งต่อทีละชิ้นผ่านโครงรูปทรงแท่งที่ออกแบบไว้ล่วงหน้าโดยใช้แบบจำลอง 3D เป็นข้อมูลอ้างอิง

หลังจากเกือบหนึ่งปีของการพิมพ์ 3D และการลงสีด้วยสีอะครีลิกเกือบ 45 ล้านตารางมิลลิเมตร การบูรณะแบบพิเศษของ 3D Trix ก็เสร็จสิ้นในปลายปี 2020 อันที่จริงแล้ว กระดูกถูกพิมพ์และประกอบขึ้นที่นิทรรศการ Naturalis Live Science เพื่อให้ผู้เข้าชมทุกคนได้เห็นกระบวนการทั้งหมด ไทแรนโนซอรัสตัวใหม่นี้จะถูกส่งไปยังประเทศญี่ปุ่น

การประกอบ 3D Trix ที่ Naturalis

Leoได้รับการแนะนำในโครงการนี้

หลังจาก Trix 3D นี้เสร็จสมบูรณ์ ทีมงาน Naturalis ตัดสินใจเพิ่มเครื่องสแกน Artec 3D อีกเครื่องเป็นเครื่องมือใหม่ เมื่อพิจารณาจากขนาดของไดโนเสาร์ เราตัดสินใจแนะนำ Artec Leo ซึ่งเป็นโมเดลที่สูงกว่าของ Artec Eva

Artec Leo สแกนเร็วมาก ดังนั้นแม้แต่กระดูกชิ้นใหญ่ก็สามารถสแกนได้ง่าย ประหยัดเวลาได้มาก การใช้ Space Spider สำหรับกระดูกชิ้นเล็กและ Leo สำหรับกระดูกชิ้นใหญ่ ข้อมูลจากเครื่องสแกนทั้งสองจะรวมกันเพื่อสร้างโมเดล 3D ที่เหมาะสมที่สุด

ด้วยเครื่องสแกน Artec3D สองเครื่อง ทีมของ Hanneke เริ่มได้รับคำขอสแกนจากแผนกอื่น ๆ เช่นกัน กระดูกสะโพกของแมมมอธตัวใหญ่ถูกสแกน พิมพ์ 3D จากข้อมูลนั้น และติดเข้ากับโครงกระดูกแล้ว

ทีม Naturalis (จากซ้ายไปขวา)：
Michael Van Lewen, Pasha Van Vigilet, Donald Vander Berg,
Hanneke Jacobs, Ashwin Van Grevenhoff, Wilko De Pineda