古化石新科技的碰撞丨看SLS 3D打印如何復(fù)原巨頦虎頭骨

王仁斌先生是一位香港專業(yè)建筑設(shè)計(jì)師，自1994年在上海逛城隍廟古玩市場(chǎng)買(mǎi)下第一塊恐龍化石后就與古化石結(jié)緣，開(kāi)始了長(zhǎng)達(dá)20多年的收藏和鉆研，并在紹興柯橋古鎮(zhèn)出資建造了盤(pán)古化石館，從自己三四千件的化石收藏中精選了2000余件運(yùn)到館中展覽。

王仁斌老師與柯橋盤(pán)古化石館

如今在盤(pán)古化石館里展出的這2000余件化石，大部分是王老師自己親手修復(fù)出來(lái)的，在王老師的化石修復(fù)室里，我們可以看到空壓機(jī)、氣動(dòng)筆等各種各樣的專業(yè)工具，以及很多未修復(fù)的化石。同時(shí)，王老師還善于使用新技術(shù)，多年前王老師就開(kāi)始了解并利用數(shù)字化技術(shù)來(lái)提高修復(fù)工作效率。

這次王老師就希望能使用三維掃描和SLS 3D打印技術(shù)來(lái)幫助進(jìn)行巨頦虎頭骨的修復(fù)相關(guān)工作。“巨頦（kē）虎”拉丁學(xué)名為Megantereon，意思是巨大的下頦，主要化石產(chǎn)地在非洲、亞歐大陸、北美洲，生存于早上新世（距今約600萬(wàn)年前）到中更新世（距今幾十萬(wàn)年前）。

巨頦虎屬于貓科中的劍齒虎亞科，是劍齒虎中最早被研究的類型。1824年，法國(guó)古生物學(xué)泰斗居維葉根據(jù)一些上犬齒化石為其定名，當(dāng)時(shí)還以為是某種熊類。過(guò)去曾將其譯為“巨劍齒虎”，但它們其實(shí)是劍齒家族中的小個(gè)子，只是頭和劍齒與身體相比顯得很大，因此現(xiàn)在的名稱——巨頦虎更為名副其實(shí)。

巨頦虎復(fù)原畫(huà)

由于這個(gè)巨頦虎頭骨模型內(nèi)部有很多空腔結(jié)構(gòu)，而且模型將會(huì)直接做展件使用，所以這次任務(wù)要求打印的模型必須具備良好的精度、耐久性、不怕磕碰和運(yùn)輸，并且不能添加支撐結(jié)構(gòu)。接到王老師的委托后，盈普的工程師對(duì)巨頦虎化石修復(fù)模型進(jìn)行了評(píng)估和三維掃描，以獲取其三維數(shù)據(jù)。該模型一方面可以用于3D打印，另一方面能夠作為電子數(shù)據(jù)資產(chǎn)進(jìn)行歸檔，未來(lái)建立線上數(shù)字化博物館和其他用途使用。

盈普工程師與王老師現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)交流

結(jié)束對(duì)化石的掃描和修復(fù)后，我們馬上使用盈普通用尼龍12材料進(jìn)行激光燒結(jié)3D打印，整個(gè)預(yù)處理和打印任務(wù)在5小時(shí)內(nèi)就完成了，得益于SLS技術(shù)無(wú)需支撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，還有盈普設(shè)備的專利主動(dòng)冷卻技術(shù)，以及高集成度的零件粉體全性能處理工作站，使得模型冷卻和清粉效率極大提高。打印的巨頦虎模型表面光滑細(xì)膩，顏色亮白，仿佛讓我們感受到了600萬(wàn)年前這種捕食者的兇猛和可怕。

打印后的巨頦虎化石模型

打印后我們對(duì)模型進(jìn)行了再次掃描，全尺寸檢測(cè)的結(jié)果顯示，激光燒結(jié)技術(shù)打印這類復(fù)雜曲面化石模型的精度是比較高的，可以滿足化石修復(fù)工作的任務(wù)要求，并且相對(duì)其他3D打印技術(shù)來(lái)說(shuō)，模型的強(qiáng)度和耐久性更有優(yōu)勢(shì)，SLS在數(shù)字化考古修復(fù)領(lǐng)域有很好的應(yīng)用價(jià)值。

打印的巨頦虎化石模型全尺寸精度檢測(cè)結(jié)果

王老師對(duì)我們掃描和打印工藝的效率和質(zhì)量給與了很高的評(píng)價(jià)，另外在王老師看來(lái)，化石修復(fù)是一個(gè)不斷追尋正確答案的過(guò)程。

“這是一件有趣的事，通過(guò)尋找資料修復(fù)的過(guò)程，引領(lǐng)大家去了解腳下的地球，了解它在遠(yuǎn)古時(shí)期經(jīng)歷過(guò)什么。”

在盤(pán)古化石館里，還有專門(mén)的科普教學(xué)區(qū)和手作空間。每月都會(huì)定期開(kāi)設(shè)多堂古生物課程，不定期邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外的專家，系統(tǒng)講解關(guān)于古生物的科學(xué)知識(shí)。同時(shí)，有興趣的人還可以自己動(dòng)手做一個(gè)化石模型。未來(lái)王老師計(jì)劃還會(huì)以博物館的形式，向更多城市進(jìn)行化石科普。

“獨(dú)樂(lè)樂(lè)不如眾樂(lè)樂(lè)。將這些私藏展現(xiàn)于大眾面前，是為了讓更多的人可以從美學(xué)的角度去看待古生物化石，領(lǐng)略到生命之美，共同開(kāi)啟地球‘迷宮’。”