1:1重建明星霸王龍骨架，掃描+組裝320塊骨骼，成品嘆為觀止

挑戰(zhàn)：為日本長崎恐龍博物館一頭6600萬年前的霸王龍骨骼制作全新三維形象，追求更高品質(zhì)和更多細節(jié)，以替換之前掃描過的骨骼模型，有些已經(jīng)缺失，有些質(zhì)量較差。

解決方案：Artec Space Spider, Artec Studio, Autodesk Maya, ZBrush, Geomagic Wrap, Simplify3D和Cura；3D打印機 – Ultimaker, Builder Extreme 1500

效果：重新掃描后完成高分辨率3D骨骼模型，準(zhǔn)備進行3D打印并組裝成完整骨架。

2014-2016年，第一次為Trix順利完成重建后，Naturalis生物多樣性中心團隊決定購置一臺屬于自己的三維掃描儀。

通過深入研究，并與荷蘭供應(yīng)商多次交流，中心研究團隊最終選擇了Artec Space Spider，從準(zhǔn)確度、性能和易用性角度來說，這款產(chǎn)品都表現(xiàn)出眾，非常適合研究中心的各類任務(wù)。和上次一樣，這次的掃描儀同樣是由埃太科長期合作商兼大使4C Creative CAD CAM Consultants提供的。

“對我們來說，可以用Space Spider重建恐龍了，這點很重要。究竟哪種掃描儀對我們而言又好又方便？經(jīng)討論，我們最終選擇了Space Spider，因為它覆蓋了我們大部分需求，”Naturalis恐龍項目主管Hanneke Jacobs說道。

“這頭地球上有史以來體型最大的食肉動物，還是離不開最先進的掃描技術(shù)。埃太科再次提供了這樣的服務(wù)！”4C主管Edwin Rappard說道。“很自豪Naturalis選擇了Artec Space Spider完成多年前Artec Eva的任務(wù)。埃太科的技術(shù)甚至支持將2016年的Eva數(shù)據(jù)和Space Spider的最新數(shù)據(jù)結(jié)合起來，提供了終極解決方案�！�

要掃描帶有復(fù)雜精密幾何的小型部件，如骨骼和各類化石，輕巧而強大的Artec Space Spider是理想之選，分辨率高，精度效果穩(wěn)定。說來也巧，不久之前，該中心和位于長崎的日本恐龍博物館簽署了一項協(xié)議，為Trix制作第一個復(fù)制品，名字很簡單，就叫“3D Trix”。也就是說，著名的霸王龍即將和埃太科掃描儀再次相遇。

#1
從三維掃描到組裝骨架

經(jīng)過Space Spider和Artec Studio軟件的簡單培訓(xùn)后，負責(zé)霸王龍骨架二次重建工作的3D建模師和Naturalis解剖學(xué)家Pasha van Bijlert開始工作了。

在對Space Spider和Artec Studio軟件進行簡單培訓(xùn)后，3D建模師van Bijlert開工了

（供圖：Hanneke Jacobs）

Trix的骨架由大約320塊骨頭組成。其中大部分已經(jīng)用Artec Eva掃描過了，包括古老的肋骨、尾巴和椎骨。也就是說，Pasha不必重新掃描整個骨架，只要掃描細節(jié)不夠豐富和質(zhì)量欠佳的骨骼即可。例如，腳骨、下巴和頭骨。這為他節(jié)省了大量時間，能更加專注于缺失細節(jié)的建模，并補充到最終的3D骨架上。

首先，Pasha借助Autodesk Maya，將所有掃描好的3D模型擺成栩栩如生、令人望而卻步的霸王龍形象，它似乎要一口吞噬眼前的獵物。然后，他開始著手處理需要重新掃描和修復(fù)的骨骼。

3D打印完成的3DTrix上頭骨部分，邊上的是Naturalis生物多樣性中心的原始霸王龍骨架（供圖：Hanneke Jacobs）

Pasha總共只花了幾天時間，就為所有缺失部位完成了掃描，后來，又花了幾周時間進行處理，并將它們合并成完整3D模型。

后期處理的步驟，每塊骨骼都不盡相同。Pasha說：“如果我能夠從各個角度掃描一塊骨頭，那只要對齊掃描結(jié)果即可，可能要去除地面或周圍的物體，然后在Artec Studio中進行融合，”他說這個項目不需要紋理。關(guān)于Artec Studio中的工作流程，他還表示：“我特別喜歡對齊工具，因為除了單份掃描，你還可以將‘成品’模型對齊到不同的位置�！�

對于一些質(zhì)量欠佳的掃描，例如，如果骨頭在完全修復(fù)前就完成了掃描，或者是在安裝好后進行的掃描，那么就需要同時使用Artec Studio、Geomagic Wrap和Zbrush進行大量后期處理，來彌補缺失的數(shù)據(jù)。

他說：“在可能的情況下，我會用鏡像法，或移植其他骨面來填補平坦的區(qū)域。在某些情況下，我不得不根據(jù)Trix和其他霸王龍標(biāo)本的照片，手工雕刻出缺失的區(qū)域�！�

#2
尾骨修復(fù)和全新造型

為了讓全新3D Trix看起來更逼真，Pasha還做了幾項工作，包括替換Trix從其他標(biāo)本上拿來的鑄型骨骼，質(zhì)量欠佳，其中包括一塊尾骨，來自已被拍賣的霸王龍Stan。根據(jù)長崎博物館的要求，Pasha還要為3D Trix制作一個攻擊形態(tài)造型。

Naturalis重建的霸王龍造型，呈攻擊造型的3D Trix（供圖：Hanneke Jacobs）

為了得到更逼真的效果，3D建模師還把3D Trix的膝蓋靠攏。Pasha仔細觀察了恐龍腳印化石，發(fā)現(xiàn)原始Trix和其他霸王龍兩腿分開，完全不正確。他還把脊柱骨移得更近，因為根據(jù)設(shè)計要求，新模型不用像原始骨架那樣被拆散。

#3
準(zhǔn)備3D打印

經(jīng)過后期處理工等藝，Pasha將完整骨骼導(dǎo)入Rhino，為內(nèi)部鋼架部分建模，這些鋼架從內(nèi)部支撐著高聳的骨架。

3D打印3D Trix的下頜部分（供圖：Hanneke Jacobs）

通過Simplify3D和Cura對完成的模型切片處理后，終于要為全部骨骼進行3D打印和上色處理了！指甲和牙齒等小部件是在幾臺小型Ultimaker打印機上進行，使用的是PLA（聚乳酸）生物塑料，這是一種堅固耐用的回收材料，可在特殊條件下生物降解。較大的骨頭是通過兩臺大型Builder Extreme 1500 3D打印機完成的。

Naturalis生物多樣性中心展覽的3D Trix完整組裝骨架（供圖：Hanneke Jacobs）

最后一步是給骨頭上色，然后根據(jù)3D模型，把骨頭一塊一塊穿到提前設(shè)計擺放好的框架上。

3D打印和4500萬平方毫米的丙烯酸涂料上色，花了近一年時間，3D Trix的特殊重建工作終于在2020年底完成。事實上，恐龍骨架的打印和組裝過程是在Naturalis的“Live Science ”展廳進行的，參觀者可以見證整個過程。新的霸王龍將很快被運往日本新家。

#4
Artec Leo
Using Artec Leo

重建完成后，Naturalis團隊決定再增加一臺埃太科掃描儀，考慮到恐龍的大小，他們選中了Artec Leo， 這無疑是個明智的決定。

“Leo可以輕松掃描大型骨骼，為我們節(jié)省了大量時間，”Hanneke說道�！皰呙枳兊酶�簡單了。另外，操作體驗也獨具未來感！”

配合使用兩臺掃描儀，對團隊而言，正是一個理想的解決方案�！艾F(xiàn)在，對于較小的骨頭我們用Space Spider掃描小骨骼，用Leo掃描大骨骼。完美組合”。

有了這兩臺掃描儀，中心其他部門也來找Hanneke和她的團隊為他們掃描�！坝写危�我掃描了一塊巨大的猛犸象髖骨，現(xiàn)在已經(jīng)被打印出來，裝在了一副骨架上。大家知道我們有了掃描儀，找過來也很方便。它已經(jīng)是我們工具箱的常駐成員了。”

研究人員說，該地區(qū)有大量骨骼化石，至少未來20年，他們都不得消停了。其實，Naturalis團隊已經(jīng)計劃從懷俄明州一路前往安哥拉。

期待Naturalis團隊的下一件作品！

Naturalis夢之隊（從左往右）：Mickel van Leeuwen, Pasha van Bijlert, Donald vd Burg, Hanneke Jacobs, Ashwin van Grevenhof, Wilco de Pineda (供圖：Hanneke Jacobs)