Návštěvníci Pražské Zoo se mohou pokochat naprosto nevšedním pohledem: replikou lebky Triceratopse v životní velikosti. Pomocí fotogrammetrie jsme vytvořili 1:1 kopii skutečné dinosauří lebky, a vytiskli ji na našich 3D tiskárnách Original Prusa XL. Výsledná socha s rozměry 226×153 cm a váhou přes 66 kilogramů (bez podstavce) je jedním z největších výtisků, který jsme kdy vytvořili. Pojďme se společně podívat, jak jsme toho dosáhli.

Jak velké objekty lze vytisknout na 3D tiskárně?

Pokud jste ještě nezavítali do Prahy, ale máte to v plánu, můžete začít svůj výlet mnohem hlouběji v historii, než co dokážou nabídnout nádherné ulice Starého Města. Kousek od Pražského letiště je zde nákupní centrum POP Airport, které mezi mnoha obchody s oblečením a kosmetikou ukrývá jedinečné tajemství: muzeum dinosaurů, zvané Dinosauria.

Mezi skutečnými, až 154 milionů let starými fosiliemi, a mnoha modely ve skutečné velikosti (a občas až příliš skutečného vzhledu), co expozice nabízí, si každý fanoušek Jurského Parku (a nejen ten) najde to své. Jak je naším zvykem, byli jsme zvědaví, a z návštěvy muzea a přátelského povídání se zaměstnanci vyvstaly dvě otázky. První z nich byla: „Dokážete naskenovat dinosauří lebku a proměnit ji v 3D model?“ a za ní následovala druhá: „Takže nejspíš dokážete na vašich 3D tiskárnách vytisknout i repliku lebky v životní velikosti?“, na kterou náš kolega okamžitě odvětil: „Na to vsaďte pterodaktyla!“

Neřekl to tedy přímo takhle, ale rádi předstíráme, že ano. Tak jako tak, vyústilo to v přátelskou výzvu: pojďme zkusit naskenovat skutečnou lebku Triceratopse, a následně na 3D tiskárně vytisknout její repliku.

Seznamte se s Triceratopsem Trikem

Trik je dinosaurus, kterého jsme v muzeu skenovali. Jeho kostra byla nalezena v souvrství Hell Creek v Montaně, je 66 milionů let stará, a byla nalezena v relativně zachovalém stavu. Trikova kostra ukazuje, že byl extrémně veliký, přibližně o 30% větší, než je pro druh Triceratops horridus běžné. Nejlépe je to vidět na jeho stehenní kosti, která měří o 30 cm více, než u ostatních jedinců tohoto druhu – 132 cm, což je přibližně výška devítiletého dítěte. Trik tedy mohl měřit až 9 metrů a vážit kolem 12 tun, což je zhruba tolik, co váží tři sloni indičtí. Trik zcela jistě neměl bezstarostný život. Nejrůznější rýhy a zranění, která jsou na jeho kostech viditelná, naznačují, že za svůj život přežil velkou spoustu útoků – velká díra v jeho kostěném límci byla pravděpodobně způsobena T-Rexem.

Triceratops, neboli „třírohá tvář“, byl býložravým druhem dinosaura, který po Zemi kráčel v období pozdní křídy, tedy přibližně před 68 až 66 miliony let. Tento dinosaurus je velmi dobře známý, zejména díky svému charakteristickému vzhledu, kterému vévodí velký kostěný límec na zadní části lebky, a také tři obličejové rohy. Dva dlouhé rohy nad očima a jeden kratší na nose, udělaly z Triceratopse jednoho z nejznámějších a nejlépe ubránitelných dinosaurů své doby.

Jednou ze zajímavostí o Triceratopsovi je jeho neskutečná velikost, kdy někteří jedinci dosahují délky až 9 metrů, a váhy přes 10 tun (námi zmíněný Triceratops Trik tato čísla ještě překonává). Tito mocní býložravci byli díky svým rohům schopni zaútočit na nepřítele, nebo svého rivala, a také je využívali ke zvýraznění své dominance. Fosilie Triceratopsů byly nalezeny v Severní Americe, přesněji v oblasti Montany, Jižní Dakoty a Wyomingu. To nám poskytuje cenné poznatky o ekosystémech pozdní křídy, a široké škále dinosaurů, kteří ji obývali.

Triceratops horridus, autor Nobu Tamura, licencováno pod CC BY-SA

Čtyři sta fotografií

Způsobů, jak vytvořit digitální repliku skutečného objektu je hned několik, ale pro naší situaci přicházely v úvahu pouze dva – přenosný 3D scanner, nebo metoda, zvaná fotogrammetrie. Zvolili jsme to druhé, protože se jedná o mnohem přístupnější metodu. Pokud vlastníte digitální zrcadlovku a alespoň středně výkonný počítač, můžete si to vyzkoušet také.

Pomocí naší digitální zrcadlovky Fujifilm X-H1 jsme pořídili téměř 400 digitální fotografií celé kostry Triceratopse. Z těch jsme poté vybrali 250 nejlepších a vložili je do populárního softwaru Reality Capture. Ten dokáže analyzovat stovky fotografií a přetvořit je v detailní 3D objekty. Není to však jen tak – abychom model zpracovali v rozumném čase, museli jsme do hry zapojit výkonnou grafickou kartu GeForce RTX 3080. Výsledný model pak v našem případě obsahoval 5,219,328 trojúhelníků, což byl skvělý výsledek, jelikož jsme potřebovali tu nejlepší možnou úroveň detailů. Malá zajímavost: navzdory tomu, že jsme se soustředili hlavně na lebku, měli jsme dostatek fotografií také pro rekonstrukci celého zbytku těla. Nicméně, jelikož naším hlavním cílem je samotná lebka, zbytek modelu jsme odstranili.

Mimochodem, pokud byste měli zájem o výsledný model lebky, je dostupný ke stažení na Printables.com.

Rozřežte mou lebku na kousky

Navzdory tomu, že naše tiskárna Original Prusa XL má dostatečně velkou tiskovou plochu, celá lebka Triceratopse se na ní samozřejmě nevešla a my tak její model museli rozřezat na menší části, které je již možné vytisknout. Teoreticky bychom tyto části mohli udělat ještě menší, ale to by znamenalo, že by výsledný počet řezů byl už příliš vysoký. Dokonce i s naší masivní tiskárnou XL jsme skončili se 34 velkými díly.

Jen tak mimochodem, nedávná aktualizace PrusaSliceru (2.6.1) obsahuje kompletně předělaný a značně vylepšený systém pro řezání objektů. Kromě běžného řezání dle osy nově nabízí také pokročilé funkce, jako je například přidání a konfigurace různých spojů (kolíky), což značne usnadňuje následnou montáž objektu.

Abychom všechny díly spojili dohromady, potřebovali jsme téměř dva litry lepidla. Výsledný model měří 226×153 cm a váží 29 kilogramů. Ale tím naše práce ani zdaleka neskončila.

Přežití pod otevřeným nebem

Vzhledem k tomu, že lebka má být vystavena v Pražské Zoo (což je jedna z největších Zoo na světě), musí být chráněna proti vlivům počasí – od žhavého léta po mrazivou zimu, déšť či sníh. Začali jsme tím, že jsme pomocí tří kilogramů laminovací pryskyřice překryli švy mezi jednotlivými segmenty a tím celou sochu utěsnili.

Jakmile celý model uschnul, nabarvili jsme jej s použitím dvou litrů barvy, a švy jsme utěsnili pomocí tmelu. Poté bylo potřeba ještě nějaké další barvení, aby lebka vypadala více realisticky a opotřebeně. Nakonec jsme celý model pokryli třemi litry čirého laku s UV ochranou.

Od začátku jsme plánovali lebku vystavit. Proto jsme do ní namontovali speciální, na míru vyrobený kovový rám, který zvýšil celkovou hmotnost na 66 kilogramů. K naložení tohoto obřího výtisku do dodávky pak byli potřeba čtyři lidé!

Lebka přijíždí

Stejný počet lidí byl poté potřeba pro samotnou instalaci lebky na masivní ocelovou konstrukci, která již byla v Zoo připravena.

Díky své silné vrstvě ochranného laku proti vlivu UV záření by lebka měla vydržet celoroční výkyvy počasí bez jakýchkoliv problémů. Pokud se tedy někdy vydáte do Pražské Zoo, můžete si zde, mimo nejrůznějších druhů zvířat, prohlédnou také ten největší 3D výtisk, který jsme kdy vytvořili.

A je tak mimochodem, celý 3D model byl nařezán na díly pomocí našeho běžného nástroje, PrusaSliceru, jehož možnosti byly v nedávné verzi 2.6.1 významně rozšířeny. Nicméně, změn je mnohem více, takže neváhejte a podívejte se na náš blogový článek, kde jsme popsali všechna nová a důležitá vylepšení.

Pokud si lebku Triceratopse chcete sami vytisknout, naleznete ji zdarma ke stažení na Printables.com!

Tisku zdar!