It started with a savage act, but thanks to animal welfare advocates, a group of dedicated specialists, and leading-edge 3D technologies, a young Costa Rican toucan has become a national symbol of perseverance and hope.

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 de Grecia a reçu une grande attention médiatique, générant une multitude de protestations et des projets de loi pour l'amélioration de la protection des animaux au Costa Rica. Une campagne de financement participatif a collecté plus de 10 000 $ pour le traitement de Grecia. 

Comment numériser un toucan

Grecia’s story got the attention of Grupo SG in San José, Costa Rica. As a distributor of 3D Systems products, Grupo SG was in a position to offer a complete chain of 3D solutions─from scanning to modeling to printing─to help the toucan’s return to health.

Grupo SG, with a team headed by Thomas Lange and Karley Fu, provided technical expertise and connected regional specialists in industrial design, dentistry, nanotechnology and zoology to 3D Systems’ worldwide 3D technology resources.

After giving time for the remaining part of the toucan’s top beak to harden, Grupo SG used an Artec Spider 3D scanner to capture dimensions and features from Grecia’s beak and surrounding areas. The toucan needed to be awake during the process.

“Scanning a live toucan without anesthesia was difficult,” says Esteban Murillo, Sales Representative for Grupo SG. “We made two or three different scans to make sure we had all the data we needed. The toucan stayed very still but the clock was ticking.”

Grupo SG a également numérisé l'intégralité du bec d'un toucan mort pour obtenir des données supplémentaires.

3D Systems’ Geomagic® Wrap® software was used to process and modify 3D scan data into 3D models. Geomagic Control™ software, typically used for 3D inspection of industrial products, was used to obtain measurements and analyze geometry.

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 worked with two sets of data: One from the scanning of Grecia’s broken beak and the other from the whole beak of the dead toucan. His first step was designing a well-fitted beak for Grecia using Geomagic Freeform® software from 3D Systems.

Geomagic Freeform enables users to sculpt virtual clay models into organically shaped precision forms. The solution includes a Geomagic® Touch™ X haptic device – a true 3D interface with force feedback to make design as intuitive as working in real clay.

Joo brought the models from Geomagic Freeform into Geomagic Design™ X, the ideal solution for converting 3D-scanned mesh data into CAD models. Geomagic Design X offers automatic and guided solid model extraction, exact surface fitting to organic 3D scans, and mesh editing and point-cloud processing for manufacturing-ready designs.

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 and Moussa studied the characteristics of real toucan beaks and load factors provided by the experts in Costa Rica and made recommendations on printers and materials.
Grupo SG and Moussa experimented with CubePro Nylon material for the initial prototypes and settled on Duraform PA for the final version. Duraform PA, a robust nylon material, was chosen for its strength and durability qualities that match Grecia’s needs for preening, drinking and eating.

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.

“Second chance for life”

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.

“The voice of the Costa Rican nation was raised loudly and clearly and we have the privilege of being part of this team that provided a second chance for life to this beautiful sentient being,” says Karley Fu. “A team of great humans and gifted professionals executed a never-seen-before act of love in collaboration with the latest 3D technologies.”