Цифровые 3D-технологии помогают палеонтологам создавать модели динозавров из окаменелостей

Taurovenator (название рода означает "охотник на быков") был первоначально назван Taurovenator violantei и описан в 2016 году; самое раннее описание было основано на образце посторбитальной (височной) кости из формации Хуинкуль в Аргентине. Животное отнесено к крупным кархародонтозавровым тероподам и демонстрирует морфологическое родство и сопоставимость с другими гигантскими хищниками Южной Америки, такими как Giganotosaurus и Mapusaurus. В последние годы продолжающиеся полевые работы и исследования многочисленных ученых и групп значительно расширили наши представления об этом виде.

Д-р Фернандо Новас и проф. Марсело Пабло Исаси являются главными участниками исследований Taurovenator. Ониработают в CONICET (Национальный совет по научным и техническим исследованиям Аргентины) и имеют большой опыт сотрудничества и публикаций с коллегами в стране и за рубежом по палеобиоте Патагонии и другим фаунам Южной Америки - например, исследования, связанные с открытием Kostensuchus atrox, грозного крокодила примерно 70 миллионов лет назад, найденного в Патагонии.

Доктор Фернандо Новас (справа) и профессор Марсело Пабло Исаси (слева)

Полный череп Kostensuchus atrox длиной около 50 сантиметров

В процессе обнаружения и последующей работы над Taurovenator местные учреждения, фонды и компании также приняли участие в изготовлении и демонстрации моделей - например, Fundación Azara и специализированная компания по 3D-печати Dryada.

Цифровой рабочий процесс: Как превратить окаменелости в печатные модели

В рамках проекта реконструкции Тауровенатора исследователи предприняли следующие ключевые шаги, которые также являются основными процессами в современной палеонтологической оцифровке:

• Эффективное 3D-сканирование и фотограмметрия:

Для получения 3D-моделей исследователи в первую очередь использовали 3D-сканер SHINING 3D EinScan Pro HD в сочетании с фотограмметрией. Этот метод позволяет собирать данные, не причиняя вреда ценным окаменелостям. Сканер EinScan Pro HD генерирует плотные облака точек и создает модели высокого разрешения. Использование структурированного синего света обеспечивает высокую точность, а многофункциональная конструкция позволяет работать с объектами различных размеров и материалов, обеспечивая при этом высокую скорость сканирования. В сочетании с большим количеством фотографий высокой четкости, сделанных камерами, 3D-модель динозавра была воссоздана с высокой точностью.

3D-сканирование с помощью EinScan Pro HD, многофункционального 3D-сканера с легкой структурой

• Моделирование и анатомическое восстановление:

В 3D-программе исследователи очистили отсканированные данные (подавление шума, восстановление сломанных частей), применили цифровое зеркальное отражение (для создания недостающих сторон) и реконструировали скелет в сборе на экране. Этот этап потребовал как анатомических знаний палеонтологов (расположение костей, вывод позы), так и навыков моделирования цифровых инженеров.

Реконструкция деталей скелета динозавра на основе сканированных данных

• 3D-печать:

Поскольку животное было очень большим, его полный скелет не мог быть напечатан одним куском в камере обычного принтера. Исследовательская группа разделила цифровой скелет на множество мелких частей, подходящих по размеру для принтера и удобных для сборки. Каждая часть была спроектирована с цифровыми шарнирами для последующей подгонки. Затем детали были напечатаны по частям с помощью FDM-принтеров из обычных материалов, таких как PLA.

Модели, напечатанные по частям, будут собраны вместе

• Постобработка, усиление и сборка:

После печати детали потребовалось удалить опорные конструкции, отполировать и соединить горячим расплавом. Чтобы повысить прочность костей, производственная группа вставила внутрь напечатанных костей металлические стержни в качестве опор, а затем заполнила полости двухкомпонентной жесткой полиуретановой смолой для увеличения жесткости. Наконец, каждая кость была закреплена на общем металлическом каркасе в заранее продуманной позе, в результате чего получился полноценный, отдельно стоящий выставочный скелет.

Модель, представленная на выставке

Значение технологии 3D-сканирования и печати в палеонтологии

После сканирования цифровые модели могут заменить необходимость частого обращения с оригинальными окаменелостями. Напечатанные копии можно использовать для исследований или выставок, в то время как оригиналы хранятся в более безопасных условиях. Это снижает риск для оригиналов при демонстрации и в то же время расширяет возможности научного образования. Кроме того, 3D-файлы легко распространяются в Интернете, позволяя исследователям по всему миру получать удаленный доступ к высокоточным моделям для морфологических исследований, измерений или обучения, что значительно повышает эффективность совместной работы.

Для старшего поколения палеонтологов это может показаться почти невероятным: скелеты динозавров больше не являются продуктом гипсовых форм и литья из смолы, теперь их можно смоделировать на компьютере и "вырастить" на принтере.

Как сказал профессор Марсело Исаси: "Эта новая технология станет поворотным пунктом в развитии палеонтологической техники в Аргентине".