Русский полиозавр: как восстановить облик древних морских чудовищ
Интересоваться миром древних чудовищ Даниил Кирьянов начал с самого детства, однако, окончив школу, сделал выбор в пользу, как ему тогда показалось, более практичной профессии. В «Бауманке» он изучал системы автоматизированного проектирования. Увлечение биологией дало о себе знать снова, когда после университета молодой инженер поступил в аспирантуру биофака МГУ. Там Даниил принялся работать над созданием протеза руки с нейроинтерфейсом и именно тогда впервые встретился на практике с технологией 3D-печати.
Достояние всего мира
Параллельно происходило знакомство с миром науки, с биологами и палеонтологами. Один из новых знакомых — молодой палеонтолог, тогда еще студент геофака МГУ Николай Зверьков — продвигал идею активного использования в палеонтологии 3D-сканирования и 3D-печати. Большая проблема науки заключается в том, что палеонтологическая летопись крайне фрагментарна, так как далеко не каждый живший на Земле вид оставил после себя окаменелости даже в виде отдельных фрагментов скелета. Поэтому о многих древних видах мы не узнаем никогда ничего, а множество других описано лишь по отдельным сохранившимся косточкам. В этой ситуации, считал Зверьков, необходимо, чтобы каждая находка могла бы быть доступна для изучения всему мировому палеонтологическому сообществу. Чтобы это стало возможным, надо ввести практику — прикреплять к каждой профильной публикации файл с отсканированной окаменелостью, которую можно было бы изучать как в виде 3D-модели, так и в виде распечатанной на принтере «твердой копии». Даниил Кирьянов вполне проникся этими идеями и… его жизнь сделала очередной поворот. Теперь он совладелец и технический директор московской компании PrintBox3D, выпускающей 3D-принтеры, которые печатают методом FDM (наплавление пластиком).
«У нас есть несколько моделей принтеров, — говорит Даниил, — отличающихся друг от друга по размерам, среди них флагманские — PrintBox3D White, PrintBox3D Grand White. Кто-то покупает их для домашнего творчества или прототипирования, но есть и промышленные заказчики. Одна компания печатала на нашей технике детали для «тюнингованных» автоматов Калашникова, другая — корпуса для наркотестеров».
Древневолжский бестиарий
У подножия Ундорских гор Волга постепенно подмывает высокий берег, заставляя его осыпаться и обнажать все новые окаменелости. Для их хранения и изучения в селе Ундоры был создан палеонтологический музей — беспрецедентный случай для российской глубинки. Пока он ютится в небольшом помещении, но вскоре обзаведется новым вместительным зданием. Сотрудники музея постоянно расширяют коллекцию, стараясь, чтобы экспозиция была наглядной и интересной для публики.
С директором Ундоровского музея Ильей Стеньшиным и палеонтологом-палеоиллюстратором Андреем Атучиным Даниила Кирьянова познакомил Николай Зверьков. Вскоре родилась идея совместного проекта. Одной из самых приметных находок стал окаменевший скелет русского плиозавра (Pliosaurus rossicus). Плиозавры — это жившие в мезозое морские ящеры, близкие родственники плезиозавров, отличающиеся от последних укороченной шеей. Русский плиозавр — уникальный вид: нигде, кроме волжского берега, его останков не обнаруживали. Скелет сохранился в целом неплохо (хранится в ПИН в Москве), и на его основе было решено сделать реконструкцию внешнего вида рептилии. За эту работу взялся Андрей Атучин. Получившаяся на компьютере 3D-модель была по частям распечатана на принтере PrintBox3D, затем части были склеены между собой, стыки зашлифованы, сам макет раскрашен. Следующим проектом стала распечатка черепа обнаруженного в Америке огромного зубастого тилозавра — еще одной разновидности морских ящеров мелового периода. Образец был также распечатан по частям, а затем собран с дополнительной обработкой поверхностей.
На снимке напечатанный на 3D-принтере макет — реконструированный внешний вид «русского плиозавра». Макет находится в экспозиции Ундоровского палеонтологического музея, расположенногов селе Ундоры Ульяновскойобласти.
Работа продолжается. В музее создана виртуальная реконструкция скелета плиозавра Luskhan itilensis. Это огромное животное, которое в ходе эволюции перешло из разряда макрохищников в поедателя рыбы, в связи c чем он обзавелся тонкой «дельфиньей» мордой и мелкими зубами. Обнаруженный скелет неполный, но реконструкция в 3D позволит теперь распечатать его и в каком-то смысле возвратить в реальность.
Из камня — в пластик
1. Первым делом необходимо качественно отсканировать окаменелость. Созданную на основе сканирования виртуальную модель можно распечатать.
2. Если скелет не сохранился полностью, делают копию отдельных элементов, например, конечности.
3. На основе сохранившихся частей можно научными методами реконструировать полный скелет.
4. А потом попытаться реконструировать полный вид животного. И тоже распечатать его на 3D-принтере.
Прогресс для науки
Применение в музейном деле 3D-сканирования и 3D-печати приносит очевидные и яркие плоды, но что же со строгой наукой? Восемь лет назад (апрельский номер «ПМ» за 2012 год) мы пытались сравнить традиционный способ создания гипсовых копий-отливок окаменелостей, которые могли использоваться для обмена между музеями и профессионального изучения, с распечаткой отсканированных находок на существовавших тогда 3D-принтерах. Выяснилось, что распечатанные копии были недостаточно точны для научного обихода. А что теперь?
«Мы изготавливали на наших 3D-принтерах точные копии окаменевших костей, и этими копиями российские палеонтологи делились с зарубежными коллегами, — рассказывает Даниил Кирьянов. — Нареканий к качеству поверхностей не было. Все-таки за восемь лет технологии шагнули далеко вперед. Наши принтеры сделаны на высококачественных направляющих, на фрезерованной толстой 8-миллиметровой алюминиевой раме, которая исключает люфты. Плюс экструдер нашей разработки, очень точно подающий пластик».
«В наше время, — говорит Андрей Атучин, — на принтерах можно делать даже более точные копии, чем классическим способом. Но 3D-технологии нужны не только для копирования. Сейчас палеонтологи часто используют компьютерную томографию, в том числе и с огромным разрешением. В результате мы можем не только напечатать, например, череп со всеми внутренними структурами, но и отсканировать (а потом и распечатать) находку, не извлекая ее из породы и не теряя какой-то важной информации. Открываются интересные возможности для музеев. Одни мои австралийские коллеги отсканировали зубы древних млекопитающих миллиметрового размера, увеличили в несколько раз, распечатали и показывают публике, дают потрогать все сложные бугорки на зубах, которых никто из зрителей и разглядеть не сможет — зуб-то ведь размером с песчинку!»
