It started with a savage act, but thanks to animal welfare advocates, a group of dedicated specialists, and leading-edge 3D technologies, a young Costa Rican toucan has become a national symbol of perseverance and hope.

グレシア地方に住んでいることからグレシアと名付けられたオオハシは、乱暴な扱いによりその素晴らしい嘴の上部ほとんどを失ってしまいました。幸運なことに、傷ついた鳥は発見され、近くにある中央アメリカ最大の動物お救援センターである Zoo Ave に運ばれ、手当てと保護を受けました。

グレシアが攻撃された話は幅広くメディアの注目を集め、抗議行動を引き起こし、コスタリカにおけるより良い動物保護のための法整備が提案されました。グレシアの治療費用目的のクラウドファンディングは $10,000 超に達しました。 

オオハシをスキャンする方法

Grecia’s story got the attention of Grupo SG in San José, Costa Rica. As a distributor of 3D Systems products, Grupo SG was in a position to offer a complete chain of 3D solutions─from scanning to modeling to printing─to help the toucan’s return to health.

Grupo SG, with a team headed by Thomas Lange and Karley Fu, provided technical expertise and connected regional specialists in industrial design, dentistry, nanotechnology and zoology to 3D Systems’ worldwide 3D technology resources.

After giving time for the remaining part of the toucan’s top beak to harden, Grupo SG used an Artec Spider 3D scanner to capture dimensions and features from Grecia’s beak and surrounding areas. The toucan needed to be awake during the process.

“Scanning a live toucan without anesthesia was difficult,” says Esteban Murillo, Sales Representative for Grupo SG. “We made two or three different scans to make sure we had all the data we needed. The toucan stayed very still but the clock was ticking.”

Grupo SG はまた追加データを得るために死んだオオハシの嘴全体をスキャンしました。

3D Systems’ Geomagic® Wrap® software was used to process and modify 3D scan data into 3D models. Geomagic Control™ software, typically used for 3D inspection of industrial products, was used to obtain measurements and analyze geometry.

新しい嘴のモデリング

Grupo SG は写真、ドキュメント、スキャンファイルおよび要件を韓国ソウルの 3D Systems 社モデリングチームの 3 D リバースエンジニアリング専門家である Youngkwan Joo と共有しました。

Joo worked with two sets of data: One from the scanning of Grecia’s broken beak and the other from the whole beak of the dead toucan. His first step was designing a well-fitted beak for Grecia using Geomagic Freeform® software from 3D Systems.

Geomagic Freeform enables users to sculpt virtual clay models into organically shaped precision forms. The solution includes a Geomagic® Touch™ X haptic device – a true 3D interface with force feedback to make design as intuitive as working in real clay.

Joo brought the models from Geomagic Freeform into Geomagic Design™ X, the ideal solution for converting 3D-scanned mesh data into CAD models. Geomagic Design X offers automatic and guided solid model extraction, exact surface fitting to organic 3D scans, and mesh editing and point-cloud processing for manufacturing-ready designs.

嘴のモデリング後、Joo は人工の嘴をグレシアの元の嘴の残っている部分に取り付けるためのキャップをデザインしました。キャップは洗浄目的で人口嘴を取り外したり、グレシアの成長に合わせてより大きな嘴を挿入するためにデザインされました。

Joo によると、デザイン作業には二か月程度にわたりましたが、実際にかかった時間は、数バージョンの嘴と若干の修正に 12 時間もかからなかったといっています。

「Geomagic Design X のパラメータモデラーとしての性能のおかげで時間の節約になりました」と Joo は語っています。「Design X のコマンドはスキャンデータから精密で高品質な表面を簡単かつ迅速に作成するように最適化されています。 クリエイティブデザインワーク向けの一般的な CAD モデリングにも役立っています」。

適切な材料の選択

人工嘴のための共同作業には、米国の 3D Systems 材料専門家も関わっていました -- グレーターシアトルエリアのグローバルマテリアルセールスおよびマーケティング担当 VP である Steve Hanna と Rock Hill, S.C.にある 3D Systems 本社のマテリアルおよびプロセス担当 R&D シニアディレクターである Khalil Moussa の二名です。

Hanna and Moussa studied the characteristics of real toucan beaks and load factors provided by the experts in Costa Rica and made recommendations on printers and materials.
Grupo SG and Moussa experimented with CubePro Nylon material for the initial prototypes and settled on Duraform PA for the final version. Duraform PA, a robust nylon material, was chosen for its strength and durability qualities that match Grecia’s needs for preening, drinking and eating.

最終的なプリントは Rock Hill で 3D Systems ProX™ 500 選択的レーザー焼結 (SLS) プリンタを使用して行われました。このプリンタは、高い精度、耐久性、品質を備えた優れたパーツの製造で知られています。ProX 500 および Duraform PA は航空宇宙パーツおよび生体適合性の医療デバイスの幅広く利用されています。

“Second chance for life”

3D プリント製のキャップと人口嘴はグレシアの手術のためにコスタリカに送られました。キャップはオオハシの嘴の残っている部分にエポキシ接着剤で取り付け、人工嘴は所定の位置にピン付きヒンジで固定しました。世話係達は、グレシアの悲劇と回復の思い出を残すために、嘴に塗料を塗らないことを決めました。

グレシアは新しい人工嘴にすぐに慣れました。その日のうちに、彼は通常通り、自分自身で身繕いし、餌を食べたり水を飲んだりすることができるようになりました。Zoo Ave の担当者によると、彼は以前よりも上手に鳴けるまでにもなったそうです。
Grupo SG にとって、人工嘴は主要な技術的ステートメントであるだけでなく、国家の誇りの源でもあります。

“The voice of the Costa Rican nation was raised loudly and clearly and we have the privilege of being part of this team that provided a second chance for life to this beautiful sentient being,” says Karley Fu. “A team of great humans and gifted professionals executed a never-seen-before act of love in collaboration with the latest 3D technologies.”