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.

Grecia라는 이름의 큰부리새는 살고 있던 지역이 청소년들의 습격을 받은 후 큰 부리의 윗부분 중 대부분을 잃었습니다. 다행스럽게도 상처를 입은 새는 발견되어 중앙 아메리카에서 가장 큰 규모의 동물 구호 센터인 인근 Zoo Ave로 이송되었습니다.

Grecia의 공격 사건은 여러 대중 매체의 주목을 받았으며 동물 보호 개선을 위해 코스타리카에서 많은 시위와 법안 제안이 일어났습니다. Grecia의 치료를 위해 크라우드 펀딩으로 10,000 달러 이상이 모금되었습니다. 

큰부리새를 스캔하는 방법

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 역시 죽은 큰부리새의 전체 부리를 스캔하여 추가 데이터를 확보했습니다.

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.

새 부리 모델링

Grupo SG는 사진, 문서, 스캔 파일 및 요구 사양을 한국 서울에 있는 3D Systems 모델링 팀의 3D 역설계 전문가인 주영관씨와 공유했습니다.

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.

부리를 모델링한 후, 주영관씨는 Grecia의 남은 윗쪽 부리에 인공 부리를 부착하기 위한 캡을 설계했습니다. 이 캡은 Grecia는 아직 성장 중이므로 시간이 지나면서 더 큰 부리를 끼울 수 있고 인공 부리를 세척해야 할 경우 쉽게 제거할 수 있도록 설계되었습니다.

주영관씨는 설계 작업이 완료되기까지 두 달이 걸렸으나 여러 버전의 부리와 약간의 수정에 걸린 실제 소요 시간은 십 여 시간에 불과했다고 말합니다.

Joo는 "Geomagic Design X의 강력한 파라메트릭 모델러 기능을 활용하여 시간을 절약했습니다. Design X에 포함된 명령은 스캔 데이터에서 정확한 고품질 표면을 손쉽고 빠르게 얻을 수 있도록 적절하게 사용자 정의가 되어 있습니다. 또한 창조적인 설계 작업을 위해 일반 CAD 모델링을 할 수도 있습니다.”라고 말했습니다.

적합한 재료 선택

인공 부리 제작에 대한 협력에는 미국의 3D Systems 재료 전문가 2명도 합류했습니다. 시애틀 지역 글로벌 재료 판매 및 마케팅 부서의 부사장인 Steve Hanna와 Rock Hill, S.C에 위치한 3D Systems 본사의 재료 및 프로세스 부문 R&D 수석 이사 디렉터인 Khalil Moussa입니다.

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.

최종 프린팅은 Rock Hill의 본사에서 고정밀도, 내구성 및 품질을 제공하는 우수한 파트 제작으로 유명한 3D Systems ProX™ 500 SLS 프린터에서 진행되었습니다. ProX 500과 Duraform PA은 항공우주 부품 및 생체적합성 의료용 장치에 널리 사용됩니다.

“Second chance for life”

3D 프린트된 캡과 인공 부리는 Grecia의 수술을 위해 코스타리카로 배송되었습니다. 캡은 큰부리새의 남은 부리에 에폭시 접착제로 부착되었고 인공 부리는 핀 고정식 핀지를 사용하여 고정되었습니다. 동물관리 팀은 Grecia의 비극과 회복을 기억하기 위한 의미로 부리에 색을 칠하지 않았습니다.

Grecia는 새 인공 부리에 매우 빠르게 적응했습니다. 수 일 내로, Grecia는 스스로 깃털고르기를 하고 정상적으로 먹고 마시게 되었습니다. 심지어 인공 부리를 달기 전보다 더 노래를 잘하게 되었다고 Zoo Ave는 밝혔습니다.
Grupo SG의 경우, 인공 부리는 기술력을 증명하는 주요한 성과일 뿐만 아니라 국가 전체에 널리 알려지는 자부심을 불러일으키는 원천이 되었습니다.

“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.”