Tout a commencé par un acte de cruauté, mais grâce aux défenseurs du bien-être animal, à un groupe de spécialistes dévoués et aux technologies 3D de pointe, un jeune toucan du Costa Rica est devenu un symbole national de persévérance et d'espoir.
Grecia, un toucan dont le nom est identique à sa région d'origine, a été attaqué par des jeunes et a perdu presque l'ensemble de la partie supérieure de son bec majestueux. Heureusement, l'oiseau blessé a été trouvé et emmené au Zoo Ave, le plus grand refuge pour animaux d'Amérique centrale, pour le soigner et le remettre sur pied.
L'attaque dont Grecia a été victime a été largement couverte par les médias, générant une vague de protestations et la mise en place de projets de loi visant à améliorer la protection des animaux au Costa Rica. Une campagne de financement participatif a permis de collecter plus de 10 000 $ pour que Grecia puisse être soigné.
Comment numériser un toucan
L'histoire de Grecia a attiré l'attention de Grupo SG, une entreprise de San José au Costa Rica. En tant que distributeur des produits de 3D Systems, Grupo SG était en mesure de fournir une gamme complète de solutions 3D, de la numérisation à l'impression en passant par la modélisation, afin d'aider le toucan à se rétablir.
Grupo SG, avec une équipe dirigée par Thomas Lange et Karley Fu, a apporté son expertise technique et a fait le lien entre des spécialistes régionaux des secteurs de la conception industrielle, de la dentisterie, des nanotechnologies et de la zoologie et les ressources technologiques 3D de 3D Systems à l'échelle mondiale.
Après avoir laissé le temps à la partie restante du bec supérieur du toucan de durcir, Grupo SG a utilisé un scanner 3D Artec Spider pour capturer les dimensions et les caractéristiques du bec de Grecia et des zones environnantes. Le toucan devait être éveillé pendant le processus.
« Numériser un toucan vivant sans anesthésie a été une opération délicate », explique Esteban Murillo, représentant commercial de Grupo SG. « Nous avons effectué deux ou trois numérisations différentes pour nous assurer que nous avions toutes les données nécessaires. Le toucan est resté immobile mais l'horloge tournait. »
Grupo SG a également numérisé l'intégralité du bec d'un toucan mort pour obtenir des données supplémentaires.
Le logiciel Geomagic® Wrap® de 3D Systems a été utilisé pour traiter et transformer les données de numérisation 3D en modèles 3D. Le logiciel Geomagic Control™, habituellement utilisé pour procéder à l'inspection 3D de produits industriels, a permis d'obtenir les mesures et d'analyser la géométrie.
Modéliser le nouveau bec
Grupo SG a fourni des photos, des documents, des fichiers numérisés et les exigences à Youngkwan Joo, un spécialiste en rétro-ingénierie 3D de l'équipe de modélisation de 3D Systems à Séoul, en Corée du Sud.
Joo a travaillé avec deux ensembles de données : l'un issu de la numérisation du bec cassé de Grecia et l'autre du bec entier d'un toucan mort. La première étape a été de concevoir un bec adapté à la morphologie de Grecia à l'aide du logiciel Geomagic Freeform® de 3D Systems.
Geomagic Freeform permet de sculpter des modèles virtuels en argile de manière à obtenir des formes organiques précises. La solution comprend le dispositif tactile Geomagic® Touch™ X, une véritable interface 3D dont le retour de force rend la conception aussi intuitive qu'un modelage réel en argile.
Joo a exporté les modèles de Geomagic Freeform dans Geomagic Design™ X, la solution idéale pour convertir des données maillées 3D en modèles CAO. Geomagic Design X permet de procéder automatiquement à une extraction guidée de modèles solides, tout en permettant d'ajuster parfaitement les surfaces aux numérisations 3D organiques, de retoucher le maillage et de traiter des nuages de points pour obtenir des conceptions prêtes à être usinées.
Après la modélisation du bec, Joo a conçu une couronne pour fixer la prothèse au reste du bec supérieur de Grecia. La couronne a été conçue pour permettre le retrait de la prothèse pour son nettoyage et pour l'insertion d'un bec plus grand dans le futur, car Grecia va encore grandir.
Joo indique que le travail de conception a été réalisé en deux mois, mais que la durée effective pour réaliser plusieurs versions du bec et quelques modifications s'est résumée en moins d'une douzaine d'heures.
« La puissance de Geomagic Design X en tant que modélisateur paramétrique a permis de gagner du temps, affirme Joo. Les commandes de Design X sont très adaptées pour faciliter et accélérer la création de surfaces précises et de haute qualité à partir des données numérisées. Cela nous permet également d'effectuer une modélisation CAO générale pour un travail de conception créative. »
Choisir le bon matériau
Les efforts collectifs nécessaires au bec prosthétique ont également intégré les experts en matériaux de 3D Systems aux États-Unis, Steve Hanna, vice-président du service mondial des ventes de matériaux et du marketing dans la région de Seattle, et Khalil Moussa, directeur général de la R&D en matériaux et processus à Rock Hill, Caroline du Sud, le siège de 3D Systems.
Hanna et Moussa ont étudié les caractéristiques des vrais becs de toucan et des facteurs de charge fournis par les experts costaricains pour formuler des recommandations sur le choix des imprimantes et des matériaux.
Grupo SG et Moussa ont réalisé les premiers prototypes en CubePro Nylon et ont choisi le matériau Duraform PA pour la version finale. Le matériau en polyamide Duraform PA a été choisi pour sa robustesse et sa durabilité qui répondent aux besoins de Grecia, afin qu'il puisse lisser ses plumes, s'abreuver et se nourrir.
L'impression finale a été réalisée à Rock Hill sur une imprimante à frittage sélectif au laser (SLS) ProX™ 500 de 3D Systems, reconnue pour produire des pièces haut de gamme avec un niveau élevé de précision, de résistance et de qualité. L'imprimante ProX 500 et le matériau Duraform PA sont largement utilisés pour les pièces aérospatiales et les appareils médicaux biocompatibles.
« Une seconde chance »
La couronne et la prothèse de bec imprimées en 3D ont été envoyées au Costa Rica pour l'opération de Grecia. La couronne a été fixée avec de la colle epoxy à la partie restante du bec du toucan et la prothèse fixée avec une charnière articulée. L'équipe de soins a choisi de ne pas peindre le bec pour rappeler la tragédie et le rétablissement de Grecia.
Grecia s'est rapidement adapté à son nouveau bec. En seulement quelques jours, il a pu se lisser les plumes, se nourrir et s'abreuver normalement. Il chante même mieux qu'avant sa prothèse, selon les sources du Zoo Ave.
Pour Grupo SG, la prothèse de bec n'est pas seulement une réalisation technologique majeure, mais une source de fierté nationale.
« La voix de la nation costaricienne s'est élevée haut et fort et nous avons le privilège de faire partie de cette équipe qui a offert une seconde chance à ce magnifique être sensible », déclare Karley Fu. « Une équipe d'humains exceptionnels et de professionnels doués a effectué un acte d'amour jamais vu auparavant en mettant à profit les dernières technologies 3D. »
