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3D打印“蛇”向我们揭示那些未见过的沙漠野生动物

编辑:admin 更新时间:2021-05-17 浏览次数:132

Océane Da Cunha是德克萨斯大学埃尔帕索分校(UTEP)的一名生物学家,她对聚乳酸3D打印技术充满着热情,这种技术的工程特性可以很好地帮助到她的研究。

近期,在3D打印技术的帮助下,这位生态学和进化生物学的博士正在探寻一个看似简单的问题的答案——西部菱形响尾蛇的捕食者是什么?寻求了解和保护这一物种的生物学家们并没有信心确认答案,只是因为人类很少能亲眼看到响尾蛇被猎杀。Da Cunha产生了使用3D打印技术创建足够逼真的响尾蛇模型来吸引捕食者的想法,通过将这些模型放在沙漠中,并使用运动感应游戏相机来监测可能出现的情况。

在沙漠中的一条3D打印的响尾蛇模型,一台摄像机在附近跟踪。图片来源:Océane Da Cunha

埃尔帕索附近沙漠的地面温度在夏天会远远超过100华氏度。达库尼亚担心她的想法会失败,因为塑料蛇会因为在高温下变软和变形而失去其逼真的吸引力。然而,应用Ultimaker3D打印机打印所使用的纤维Colorfabb聚乳酸(PLA)熔点达到140°F,即使在沙漠的最高温度下也能保持刚性。这些蛇的模型经受住了考验,并按原定计划工作,由此产生的一些野生动物视频证明了这一点。

 摄像机拍到的野生动物

达库尼亚说:"当我看到研究解剖学时制作的逼真3D打印模型时,我就有了这个想法。我意识到我们可以制作出解剖学上神似的响尾蛇模型,这代表了一个潜在的重要突破。过去用于实地研究的蛇模型是由粘土制成的,它们看起来像橡皮泥,而且它们的效果也很有限。直到现在,还没有更实用、更具有成本效益的方法来创造一个看起来令人信服的、可以用于研究的蛇模型。并且只有蛇的模型足够逼真,才能足够可靠地吸引捕食者靠近。

生态学和进化生物学研究员Océane Da Cunha(这里看到的是一条真蛇)。图片来源:Daniel Heuclin

事实上,她敏锐的洞察力以及她这种想要将想法变为现实的渴求,要比野生动物研究本身更暗合制造业的本质,因为这个想法也在一定程度上映射了3D打印与真实制造业各种关系。首先,它展示了解决某一特定挑战所需的工具现在是多么容易生产。其次,谁能成为制造商的问题现在有了更广泛的答案,因为一个有想法的发明家现在可以成为制造商。达库尼亚自己也曾短暂地成为一个制造商,UTEP校园内的GAIA创客空间,包括12Ultimaker 3D打印机,有一次所有的打印机都在为她制作响尾蛇模型。

达库尼亚指出:“Hector Lugo是GAIA工作人员中的一名教学技术专家,他在这个项目中为提供了很大帮助。他曾带来一条死响尾蛇,这是博物馆的标本,并让我们从仿造它开始做。使用三维扫描仪和Skanect及Qlone软件,Lugo精确地捕捉了动物的几何形状,特别是包括其鳞片的纹理。AutoDesk Fusion 360和Meshmixer被用来雕刻所产生的模型,并为3D打印做准备。”

德州大学埃尔帕索分校GAIA创客空间的Ultimaker3D打印机。照片来源:Hector Lugo

有一次,GAIA创客空间的所有Ultimaker3D打印机都忙着制作响尾蛇模型。蛇被分成两块打印:蛇身(以蛇的方式弯曲以适应打印机)和蛇头,蛇头随后被连接。
代表不同生长阶段的蛇模型都是这样制作的,包括在大约4小时内打印出的小蛇模型和在大约9小时内打印出的80厘米长的成年蛇。(制作时间是指身体,头部是单独打印并连接的。) 总共打印了34个响尾蛇模型。达-库尼亚为每一个模型都进行了手绘,以配合西部菱形蛇的颜色。

正如发明家们所做的那样,达库尼亚和卢戈想要更多。达库尼亚说,这些模型在视觉上是准确的,但在嗅觉上并不逼真。她说:"我想过在模型中加入气味的方法,"但没有找到实用的方法。这是一个缺失的部分,因为一些沙漠捕食者(土狼、獾)不仅依靠视觉,还依靠嗅觉。同时,Lugo想添加伺服装置以实现真实的运动。这也被证明是不切实际的,但她说他还没有放弃对未来的想法。在任何情况下,事实证明缺失的东西并不像模型所传达的那样重要,因为这些逼真的蛇类模型已经证明可以有效地向我们揭示那些沙漠中隐藏的生命。

达库尼亚每周两次前往沙漠,查看她的蛇类模型,更换SD卡以发现她的摄像机所拍到的东西。到目前为止,观察到的捕食者包括土狼、山雀、狐狸和流浪者。尽管卡通片有可能给我们普及一些动物知识,但这确实是一种实实在在的捕食者。在拍摄中还发现了另一个响尾蛇捕食者:马车鞭,一种吃蛇的蛇。

但是,也许最能说明蛇类模型运作良好的证据不是在捕食者的行为中,而是在猎物的行为中可以看到。她说:"我见过小鸟被吓到了。它们对3D打印的蛇非常信服,以至于展示出它们本能的攻击性反应。"

来源:南极熊3D打印网

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