Цифровые 3D-технологии помогают палеонтологам создавать модели динозавров по ископаемым останкам

Taurovenator (название рода означает «охотник на быков») изначально был назван Taurovenator violantei и описан в 2016 году; самое раннее описание было основано на образце заглазничной (височной) кости, обнаруженном в формации Уинкуль в Аргентине. Этот крупный теропод классифицируется как представитель семейства кархародонтозавридов и имеет морфологическое сходство с другими южноамериканскими гигантскими хищными динозаврами, такими как гиганотозавр и мапузавр. Благодаря непрерывным полевым исследованиям и работам многочисленных ученых и исследовательских групп в последние годы, наши знания этого вида значительно расширилось.

Доктор Фернандо Новас и профессор Марсело Пабло Исаси являются ведущими исследователями тауровенатора. Будучи сотрудниками CONICET (Национального научно-технического исследовательского совета Аргентины), они имеют богатый опыт сотрудничества с коллегами как из своей страны, так и из-за рубежа и многочисленные публикации, посвященные древней фауне Патагонии и других регионов Южной Америки. Среди их работ — исследования, связанные с открытием Kostensuchus atrox, грозного крокодила, обитавшего в Патагонии около 70 миллионов лет назад.

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 почти 50 сантиметров

В обнаружении останков динозавра и последующей работе с ними также приняли участие местные учреждения, фонды и компании, специализирующиеся на производстве и демонстрации моделей. Среди них — Fundación Azara и специализированная компания по 3D-печати Dryada.

Цифровой рабочий процесс: превращение окаменелостей в модели для 3D-печати

В проекте реконструкции тауровенатора исследователи приняли следующие ключевые шаги, которые также являются основными процессами в текущей работе по оцифровке палеонтологических данных:

• Эффективное 3D-сканирование и фотограмметрия:

Для получения 3D-моделей исследователи в основном использовали 3D-сканер SHINING 3D EinScan Pro HD в сочетании с фотограмметрией. Этот метод позволяет собирать данные, не нанося при этом никакого вреда ценным окаменелостям. Сканер EinScan Pro HD генерирует плотные облака точек и создает модели высокого разрешения. Использование структурированного луча синего лазера обеспечивает высокую точность, а многофункциональная конструкция сканера позволяет работать с объектами разных размеров и материалов, при этом обеспечивая быструю скорость сканирования. Благодаря объединению данных 3D-сканирования с большим количеством высококачественных фотографий удалось с высокой точностью создать 3D-модель динозавра.

3D-сканирование с помощью EinScan Pro HD, многофункционального 3D-сканера структурированного света

• Моделирование и анатомическая реставрация:

Используя приложения для работы с 3D-моделями, исследователи очистили отсканированные данные (уменьшили шумы, восстановили поврежденные части), применили цифровое зеркалирование (для создания недостающих сторон) и выполнили сборку скелета на экране. Этот этап требовал от палеонтологов как знания анатомии (взаимного расположения костей, позы скелета), так и навыков моделирования, присущих специалистам по обработке цифровых объектов.

Реконструкция деталей скелета динозавра на основе данных сканирования

• 3D-печать:

Поскольку животное было очень большим, его полный скелет не мог быть напечатан целиком в обычной камере принтера. Исследовательская группа разделила цифровую модель скелета на ряд более мелких частей, подходящих по размеру для принтера и удобных для последующей сборки. Каждая часть была разработана с цифровыми соединениями для последующей подгонки. Затем детали печатались по частям с использованием FDM-принтеров из обычного материала — PLA.

Модели, напечатанные на 3D-принтере по частям, затем будут собраны

• Постобработка, усиление и сборка:

После печати требовалось удалить поддерживающие структуры, отполировать детали и соединить их методом горячего склеивания. Для повышения прочности внутрь изготовленных костей были вставлены металлические стержни в качестве опор; затем полости были заполнены двухкомпонентной жесткой полиуретановой смолой для увеличения жесткости. Наконец, каждая кость была установлена на общий металлический каркас в заранее продуманной позе, образуя завершенный, самостоятельно стоящий выставочный экспонат.

Модель, представленная на выставке

Ценность технологий 3D-сканирования и печати в палеонтологии

Отсканированные цифровые модели значительно снижают необходимость частого контакта с оригинальными окаменелостями. Изготовленные методом 3D печати копии могут использоваться для исследований или выставок, в то время как оригиналы хранятся в более безопасных условиях. Таким образом, уменьшаются риски повреждения оригинальных образцов при экспонировании, а также расширяются возможности для просвещения широкой аудитории. Более того, 3D-файлы легко передавать через Интернет, что позволяет исследователям по всему миру удаленно получать доступ к высокоточным моделям для морфологических исследований, измерений или обучения, значительно повышая эффективность совместной работы.

Для старшего поколения палеонтологов это может показаться почти невероятным: теперь скелеты динозавров воссоздаются не только с помощью гипсовых форм и полимерных отливок, но моделируются на компьютере, а затем «выращиваются» в принтере.

По словам профессора Марсело Исаси: «Эта новая технология знаменует собой поворотный момент в развитии палеонтологических методов в Аргентине».