งาน: แบบจำลองกระดูก T-Rex อายุ 66 ล้านปีที่สแกนและสร้างก่อนหน้านี้มีชิ้นส่วนที่ขาดหายไป เปลี่ยน และมีคุณภาพไม่ดี ดังนั้นคราวนี้ ทำซ้ำเป็นแบบจำลองการสร้าง 3D ใหม่ที่มีคุณภาพสูงขึ้นและรายละเอียดมากขึ้นดังนั้น ที่สามารถจัดแสดงได้ที่พิพิธภัณฑ์ไดโนเสาร์เมืองนางาซากิ

วิธีการแก้: ซอฟต์แวร์คือ Artec Space Spider, Artec Studio, Autodesk Maya, ZBrush, Geomagic Wrap, Simplify3D, Cura เครื่องพิมพ์ 3D คือ Ultimaker, Builder Extreme 1500

ผลลัพธ์: ด้วยการสแกนอีกครั้งในรูปแบบ 3D ความละเอียดสูง เรามีโมเดลกระดูกที่สามารถพิมพ์ 3D ได้ทันที และสามารถประกอบโครงกระดูกได้อย่างสมบูรณ์

หลังจากประสบความสำเร็จในการสร้างแบบจำลองการสร้างใหม่ของ Trix (ชื่อเล่นของ T-Rex นี้) ในช่วงปี 2014 ถึง 2016 ทีมงาน Naturalis ตัดสินใจว่าพวกเขาต้องการเครื่องสแกน 3D ของตัวเอง

ในการพิจารณาว่าจะใช้สแกนเนอร์รุ่นใด ทางทีมงาน ได้ทำการค้นคว้าด้วยตนเองและพูดคุยกับซัพพลายเออร์ชาวดัตช์ ซึ่งทำให้ได้ความแม่นยำ, ประสิทธิภาพ และความสะดวกในการใช้งาน สรุปได้ว่า Artec Space Spider ดีที่สุดสำหรับงานที่หลากหลาย และเช่นเดียวกับครั้งที่แล้ว สแกนเนอร์นี้จัดทำโดยพันธมิตรและตัวแทน 4C Creative CAD CAM Consultants ของ Artec

Hanneke Jacobs ผู้จัดการโครงการแผนกไดโนเสาร์ของ Naturalis กล่าวว่า “สำหรับเราแล้ว ความสามารถในการจำลองของไดโนเสาร์ด้วย Space Spider เป็นจุดที่สำคัญที่สุด”

“ไดโนเสาร์ตัวนี้ นักล่าที่ใหญ่ที่สุดที่เคยอาศัยอยู่บนโลก ต้องการเทคนิคการสแกนขั้นสูงสุด และ Artec ก็สามารถนำเสนอมันได้อีกครั้ง” ผู้อำนวยการ 4C Edwin Rappard กล่าว “ฉันคิดว่าเป็นเรื่องดีที่ Naturalis ทำงานที่เขาเริ่มด้วย Artec Eva เมื่อไม่กี่ปีก่อน คราวนี้กับ Artec Space Spider เสร็จสิ้น Artec ใช้ข้อมูลจาก Eva ในปี 2016 เพื่อทำให้ Space ปัจจุบันสมบูรณ์ มันยังทำให้สามารถรวมเข้ากับข้อมูลของ Spider นี่เป็นทางออกที่ดีที่สุดอย่างที่ฉันได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้”

Artec Space Spider น้ำหนักเบาแต่ทรงพลังเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการจับภาพชิ้นส่วนขนาดเล็กที่มีองค์ประกอบทางเรขาคณิตที่ซับซ้อน เช่น กระดูกและฟอสซิลประเภทต่าง ๆ นอกจากนี้ยังเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดเมื่อคุณต้องการจับภาพด้วยความละเอียดสูงและแม่นยำสม่ำเสมอ ยิ่งไปกว่านั้น ฉันสามารถเริ่มโครงการนี้ได้ในเวลาที่เหมาะสม ไม่นานก่อนที่ Naturalis จะเซ็นสัญญากับพิพิธภัณฑ์ไดโนเสาร์เมืองนางาซากิเพื่อทำสำเนา Trix ตัวแรกชื่อ 3D Trix ข้อตกลงดังกล่าวหมายความว่าเครื่องสแกน T-Rex และ Artec ที่มีชื่อเสียงจะเผชิญหน้ากันอีกครั้ง

เคล็ดลับ 3D: จากการสแกน 3D ไปจนถึงโครงกระดูกที่ประกอบเข้าด้วยกัน

หลังจากเซสชันการฝึกอบรมสั้น ๆ เกี่ยวกับซอฟต์แวร์ Space Spider และ Artec Studio นักสร้างแบบจำลอง 3D และนักกายวิภาคศาสตร์ Naturalis Pasha van Bijlert กล่าวว่านี่เป็นโครงกระดูก T-Rex ดิจิทัลตัวที่ 2 ของเขา ฉันรับผิดชอบการสร้างใหม่

หลังจากเซสชันการฝึกอบรมสั้น ๆ เกี่ยวกับซอฟต์แวร์ Space Spider และ Artec Studio ผู้สร้างโมเดล 3D Pasha Van Vizirat เริ่มงาน (ที่มา: Haneke Jacobs)

โครงกระดูกของ Trix นี้ประกอบด้วยกระดูกประมาณ 320 ชิ้น ก่อนหน้านี้ Artec Eva สแกนสิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่ รวมทั้งซี่โครง, หาง และกระดูกสันหลังเก่า Pasha จึงไม่ต้องสแกนโครงกระดูกทั้งหมดอีก สิ่งที่จำเป็นในครั้งนี้คือการสแกนบริเวณกระดูกที่มีคุณภาพสูงขึ้นซึ่งมีรายละเอียดไม่เพียงพอในการสแกนครั้งก่อน เช่น กระดูกเท้า, ขากรรไกร และกระโหลกศีรษะ สิ่งนี้ทำให้ Pasha โมเดล 3D สามารถประหยัดเวลาได้มากและมุ่งเน้นไปที่การสร้างแบบจำลองส่วนที่ขาดหายไปของแบบจำลองและติดตั้งบนโครงกระดูก 3D ในขั้นตอนสุดท้าย

สิ่งแรกที่ Pasha ทำคือใช้ Autodesk Maya เพื่อวางตำแหน่งโมเดล 3D ทั้งหมดที่สแกนและพร้อมใช้งานแล้ว ฉันพยายามทำให้ T-Rex ซึ่งดูเหมือนจะกัดเหยื่อที่อยู่ข้างหน้าฉัน ดูสมจริงและน่ากลัวมากขึ้น จากนั้นเขาก็เริ่มสแกนเฉพาะกระดูกเฉพาะที่จำเป็นต้องได้รับการฟื้นฟู

ส่วนที่พิมพ์ 3D ของกะโหลกส่วนบน 3D Trix ถัดจากโครงกระดูก T-Rex จริงที่ Naturalis Biodiversity Center (ที่มา: Haneke Jacobs)

โดยรวมแล้ว Pasha ใช้เวลาเพียงไม่กี่วันในการแก้ไขการสแกนที่หายไปทั้งหมด แต่ต้องใช้เวลาอีก 2-3 สัปดาห์ในการประมวลผลและรวมเข้าด้วยกันเป็นโมเดล 3D ที่สมบูรณ์แบบ

ขั้นตอนหลังการประมวลผลจะแตกต่างกันไปในแต่ละกระดูก “สำหรับกระดูกที่สามารถสแกนได้จากทุกด้าน เวิร์กโฟลว์หลังการประมวลผลเป็นเพียงการจัดตำแหน่งการสแกน นำวัตถุพิเศษที่อยู่บนพื้นและรอบ ๆ ออก และทำการประสานใน Artec Studio” Pasha กล่าว โดยสังเกตว่าไม่มีพื้นผิว ที่จำเป็นสำหรับงานนี้ เขาอธิบายเวิร์กโฟลว์ใน Artec Studio ดังนี้: “ฉันชอบเครื่องมือจัดตำแหน่งนี้เป็นพิเศษเพราะช่วยให้คุณสามารถจัดตำแหน่งโมเดล “ที่เสร็จสิ้นแล้ว” ไปยังตำแหน่งต่าง ๆ ได้ นอกเหนือจากการสแกนแต่ละรายการ”

สำหรับพื้นที่ที่มีคุณภาพไม่เพียงพอกับการสแกน Eva ครั้งก่อน (เช่น บริเวณที่เกิดขึ้นก่อนที่กระดูกจะกลับคืนมาอย่างสมบูรณ์หรือหากการสแกนเสร็จสิ้นหลังจากติดเข้ากับโครงกระดูกแล้ว) ใช้ Artec Studio, Geomagic Wrap และ Zbrush ร่วมกันเพื่อให้ต้องมีการประมวลผลภายหลังเพื่อแก้ไขข้อมูลที่ขาดหายไป

“ถ้าเป็นไปได้ เราจะจำลองและย้ายกระดูกส่วนต่าง ๆ เพื่อเติมเต็มส่วนที่หาย” เขากล่าว “ในบางกรณี ฉันต้องวาดส่วนที่หายไปด้วยตนเองโดยอ้างอิงจากภาพถ่ายของ Trix และตัวอย่าง T-Rex อื่น ๆ”

การตรึงหาง Trix และท่าใหม่

มีการดำเนินการบางขั้นตอนเพื่อทำให้ 3D Trix ใหม่ดูสมจริงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เช่น การเปลี่ยนกระดูกที่หล่อไม่ดีซึ่ง Trix สืบทอดมาจากตัวอย่างอื่น ๆ ในหมู่พวกเขาคือก้นกบของตัวอย่างฟอสซิลโครงกระดูกทั้งตัวของ T-Rex (Stan) ที่กำลังประมูลอยู่ ตามคำร้องขอของพิพิธภัณฑ์ไดโนเสาร์เมืองนางาซากิ Pasha ยังต้องสร้างเทคนิค 3D ในท่าที่ดุดัน

3D Trix ซึ่งเป็นโมเดลที่สร้างขึ้นใหม่ของ T-Rex ใน Naturalis มีท่าทางก้าวร้าว (ที่มา: Haneke Jacobs)

เป้าหมายในการสร้างเวอร์ชันที่สมจริงยิ่งขึ้น Pasha โมเดล 3D ได้นำ 3D Trix มาใกล้กันมากขึ้น เมื่อมองดูรอยเท้าของฟอสซิลไดโนเสาร์ Pasha พบว่าขาที่เปิดกว้างของ Trix รุ่นดั้งเดิมและ T-Rex ตัวอื่น ๆ นั้นแตกต่างกัน เขายังนำกระดูกไขสันหลังเข้ามาใกล้กว่ารุ่นเดิมเพราะการออกแบบไม่ต้องการให้รุ่นใหม่ต้องถอดประกอบเหมือนโครงกระดูกเดิม

พร้อมสำหรับการพิมพ์ 3D

หลังจากการแปรรูปและหลังการประมวลผล Pasha นำเข้าโครงกระดูกทั้งหมดไปยัง Rhino และสร้างแบบจำลองโครงเหล็กที่รองรับโครงกระดูกที่ติดตั้งจากด้านใน

การพิมพ์ 3D ของส่วนล่างของกรามของ 3D Trix (ที่มา: Mr. Haneke Jacobs)

หลังจากหั่นโมเดลสำเร็จรูปสำหรับการพิมพ์ 3D ด้วย Simplify3D และ Cura ในที่สุดก็ถึงเวลาพิมพ์ 3D และระบายสีกระดูกทั้งหมด! ชิ้นส่วนขนาดเล็ก เช่น เล็บและฟัน ถูกพิมพ์ด้วยพลาสติกชีวภาพ PLA (กรดโพลิแลกติก) รีไซเคิลบนเครื่องพิมพ์ Ultimaker ขนาดเล็กหลายเครื่อง พลาสติกนี้เป็นวัสดุที่แข็งแรงและทนทานที่สามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้ภายใต้สภาวะพิเศษ พิมพ์กระดูกขนาดใหญ่โดยใช้เครื่องพิมพ์ Builder Extreme 1500 3D ขนาดใหญ่ 2 เครื่อง

โครงกระดูกที่ประกอบขึ้นอย่างสมบูรณ์ของ 3D Trix จัดแสดงที่ Naturalis Biodiversity Center (ที่มา: Haneke Jacobs)

ขั้นตอนสุดท้ายคือการระบายสีกระดูกแล้วขันให้เข้ากับกรอบรูปแท่งที่ออกแบบไว้ก่อนหน้านี้ทีละตัว โดยอ้างอิงถึงโมเดล 3D

หลังจากใช้สีอะครีลิคเกือบ 45 ล้านตารางมิลลิเมตร การพิมพ์และระบายสี 3D ซ้ำ ๆ กันตลอดระยะเวลาเกือบปี ในที่สุดการสร้าง 3D Trix แบบพิเศษก็เสร็จสมบูรณ์ในปลายปี 2020 การพิมพ์และประกอบกระดูกที่เกิดขึ้นจริงเกิดขึ้นที่ห้องนิทรรศการ Naturalis “Live Science” เพื่อให้ผู้เข้าชมทุกคนได้เห็นกระบวนการทั้งหมดตั้งแต่ต้นจนจบ T-Rex ใหม่จะถูกส่งไปยังที่ตั้งใหม่ในประเทศญี่ปุ่นในไม่ช้า

แนะนำ Leo ให้รู้จักกับโปรเจกต์นี้

ไม่นานหลังจากการสร้าง 3D ใหม่นี้เสร็จสิ้น ทีมงาน Naturalis ได้ตัดสินใจเพิ่มเครื่องสแกน Artec อีกเครื่องในชุดเครื่องมือสร้างใหม่ที่พวกเขาใช้เป็นประจำทุกวัน ด้วยขนาดของไดโนเสาร์ การตัดสินใจครั้งนี้จึงสมเหตุสมผลดี เครื่องสแกนคือ Artec Leo

“Leo ช่วยประหยัดเวลาได้มากเพราะง่ายต่อการสแกนแม้กระทั่งกระดูกขนาดใหญ่” Hanneke กล่าว “นั่นทำให้การสแกนง่ายขึ้นมาก และยังให้ความรู้สึกล้ำสมัยเมื่อใช้ด้วย!”

การใช้เครื่องสแกนทั้งสองนี้ทำให้ทีมของพวกเขาได้รับโซลูชันที่เหมาะสมที่สุด “ตอนนี้ฉันใช้ Space Spider สำหรับกระดูกเล็ก และ Leo สำหรับกระดูกใหญ่ ทั้งสองเป็นคอมโบที่สมบูรณ์แบบ”

ทีมของ Hanneke ซึ่งเป็นเจ้าของเครื่องสแกนทั้ง 2 เครื่อง ได้รับคำขอสแกนจากแผนกอื่น ๆ ในศูนย์แล้ว “วันก่อนฉันสแกนกระดูกสะโพกแมมมอธขนาดใหญ่ ตอนนี้พิมพ์ 3D และแนบกับโครงกระดูก ตอนนี้พวกเขารู้ว่ามันอยู่ที่นี่แล้ว ผู้คนจำนวนมากขึ้นรู้จักวิธีค้นหาเรา สแกนเนอร์เหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของเครื่องมือทางธุรกิจของเราแล้ว”

นักวิจัยสำรวจพื้นที่ที่มีกระดูกมากมายกล่าวว่าพวกเขาจะยุ่งเป็นเวลาอย่างน้อย 20 ปีข้างหน้า อันที่จริง ทีมงานกำลังวางแผนที่จะไปทุกที่ ตั้งแต่ไวโอมิงไปจนถึงแองโกลา

ฉันรอคอยที่จะได้เห็นว่าโครงการประเภทใดที่ทีม Naturalis จะดำเนินการต่อไป!

ทีม Naturalis กับสมาชิกในฝัน (จากซ้ายไปขวา): Michael van Leeuwen, Pasha van Bijlert, Donald vd Burg, Hanneke Jacobs, Ashwin van Grevenhof, Wilco de Pineda (ที่มา: Haneke Jacobs)