3D打印“蛇”向我們揭示那些未見過的沙漠野生動物

Océane Da Cunha是德克薩斯大學(xué)埃爾帕索分校（UTEP）的一名生物學(xué)家,，她對聚乳酸3D打印技術(shù)充滿著熱情,，這種技術(shù)的工程特性可以很好地幫助到她的研究。

近期,，在3D打印技術(shù)的幫助下,，這位生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)的博士正在探尋一個看似簡單的問題的答案——西部菱形響尾蛇的捕食者是什么？尋求了解和保護(hù)這一物種的生物學(xué)家們并沒有信心確認(rèn)答案,，只是因?yàn)槿祟惡苌倌苡H眼看到響尾蛇被獵殺,。Da Cunha產(chǎn)生了使用3D打印技術(shù)創(chuàng)建足夠逼真的響尾蛇模型來吸引捕食者的想法，通過將這些模型放在沙漠中,，并使用運(yùn)動感應(yīng)游戲相機(jī)來監(jiān)測可能出現(xiàn)的情況,。

△在沙漠中的一條3D打印的響尾蛇模型，一臺攝像機(jī)在附近跟蹤,。圖片來源：Océane Da Cunha

埃爾帕索附近沙漠的地面溫度在夏天會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過100華氏度,。達(dá)庫尼亞擔(dān)心她的想法會失敗，因?yàn)樗芰仙邥�因�(yàn)樵诟邷叵伦冘浐妥冃味�失去其逼真的吸引��,。然而,，�?yīng)用Ultimaker 3D打印機(jī)打印所使用的纖維Colorfabb聚乳酸（PLA）熔點(diǎn)達(dá)到140°F，即使在沙漠的最高溫度下也能保持剛性,。這些蛇的模型經(jīng)受住了考驗(yàn),，并按原定計(jì)劃工作，由此產(chǎn)生的一些野生動物視頻證明了這一點(diǎn),。

△ 攝像機(jī)拍到的野生動物

達(dá)庫尼亞說："當(dāng)我看到研究解剖學(xué)時制作的逼真3D打印模型時,，我就有了這個想法。我意識到我們可以制作出解剖學(xué)上神似的響尾蛇模型,，這代表了一個潛在的重要突破,。過去用于實(shí)地研究的蛇模型是由粘土制成的，它們看起來像橡皮泥,，而且它們的效果也很有限,。直到現(xiàn)在，還沒有更實(shí)用,、更具有成本效益的方法來創(chuàng)造一個看起來令人信服的,、可以用于研究的蛇模型。并且只有蛇的模型足夠逼真,，才能足夠可靠地吸引捕食者靠近,。

△生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)研究員Océane Da Cunha（這里看到的是一條真蛇）。圖片來源：Daniel Heuclin

事實(shí)上，她敏銳的洞察力以及她這種想要將想法變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的渴求,，要比野生動物研究本身更暗合制造業(yè)的本質(zhì),，因?yàn)檫@個想法也在一定程度上映射了3D打印與真實(shí)制造業(yè)各種關(guān)系。首先,，它展示了解決某一特定挑戰(zhàn)所需的工具現(xiàn)在是多么容易生產(chǎn),。其次，誰能成為制造商的問題現(xiàn)在有了更廣泛的答案,，因?yàn)橐粋�有想法的發(fā)明家現(xiàn)在可以成為制造商,。達(dá)庫尼亞自己也曾短暫地成為一個制造商，UTEP校園內(nèi)的GAIA創(chuàng)客空間,，包括12臺Ultimaker 3D打印機(jī),，有一次所有的打印機(jī)都在為她制作響尾蛇模型。

達(dá)庫尼亞指出：“Hector Lugo是GAIA工作人員中的一名教學(xué)技術(shù)專家,，他在這個項(xiàng)目中為提供了很大幫助,。他曾帶來一條死響尾蛇，這是博物館的標(biāo)本,，并讓我們從仿造它開始做,。使用三維掃描儀和Skanect及Qlone軟件，Lugo精確地捕捉了動物的幾何形狀,，特別是包括其鱗片的紋理,。Autodesk Fusion 360和Meshmixer被用來雕刻所產(chǎn)生的模型，并為3D打印做準(zhǔn)備,�,！�

△德州大學(xué)埃爾帕索分校GAIA創(chuàng)客空間的Ultimaker3D打印機(jī)。照片來源：Hector Lugo

有一次,，GAIA創(chuàng)客空間的所有Ultimaker3D打印機(jī)都忙著制作響尾蛇模型,。蛇被分成兩塊打印：蛇身（以蛇的方式彎曲以適應(yīng)打印機(jī)）和蛇頭,，蛇頭隨后被連接,。

代表不同生長階段的蛇模型都是這樣制作的，包括在大約4小時內(nèi)打印出的小蛇模型和在大約9小時內(nèi)打印出的80厘米長的成年蛇,。(制作時間是指身體，頭部是單獨(dú)打印并連接的,。) 總共打印了34個響尾蛇模型,。達(dá)-庫尼亞為每一個模型都進(jìn)行了手繪，以配合西部菱形蛇的顏色,。

正如發(fā)明家們所做的那樣,，達(dá)庫尼亞和盧戈想要更多。達(dá)庫尼亞說,，這些模型在視覺上是準(zhǔn)確的,，但在嗅覺上并不逼真,。她說："我想過在模型中加入氣味的方法，"但沒有找到實(shí)用的方法,。這是一個缺失的部分,，因?yàn)橐恍┥衬�捕食者（土狼、獾）不僅依靠視覺,，還依靠嗅覺,。同時，Lugo想添加伺服裝置以實(shí)現(xiàn)真實(shí)的運(yùn)動,。這也被證明是不切實(shí)際的,，但她說他還沒有放棄對未來的想法。在任何情況下,，事實(shí)證明缺失的東西并不像模型所傳達(dá)的那樣重要,，因?yàn)檫@些逼真的蛇類模型已經(jīng)證明可以有效地向我們揭示那些沙漠中隱藏的生命。

達(dá)庫尼亞每周兩次前往沙漠,，查看她的蛇類模型,，更換SD卡以發(fā)現(xiàn)她的攝像機(jī)所拍到的東西。到目前為止,，觀察到的捕食者包括土狼,、山雀、狐貍和流浪者,。盡管卡通片有可能給我們普及一些動物知識,，但這確實(shí)是一種實(shí)實(shí)在在的捕食者。在拍攝中還發(fā)現(xiàn)了另一個響尾蛇捕食者：馬車鞭,，一種吃蛇的蛇,。

但是，也許最能說明蛇類模型運(yùn)作良好的證據(jù)不是在捕食者的行為中,，而是在獵物的行為中可以看到,。她說："我見過小鳥被嚇到了。它們對3D打印的蛇非常信服,，以至于展示出它們本能的攻擊性反應(yīng),。"