3D-Druck: Roboter-Dinosaurier ebnen den Weg für Paläontologie der nächsten Generation

Wissenschaftler an der Drexel University setzen die neuesten Errungenschaften im 3D-Druck ein, um Leben in der Urzeit zu erforschen. Indem sie maßstabsgerechte Modelle realer Fossilien verwenden, sind sie in der Lage, Hypothesen über die Art und Weise zu testen, wie sich Dinosaurier und andere prähistorische Tiere in ihrer Umgebung bewegen.

Dr. Kenneth Lacovara, Paläontologe an der Drexel University, hat in seinem Labor zunächst 3D-Scans der riesigen Dinosaurierknochen und von anderen Fossilien erstellt. Die so entstehenden virtuellen Bilder können die Forscher bearbeiten und untersuchen. Um sie zum Leben zu erwecken, arbeitet Lacovara mit dem Maschinenbauingenieur Dr. James Tangorra, einem Assistant Professor an Drexels College of Engineering, zusammen. Dabei kommt die 3D-Druck-Technologie zum Einsatz, um maßstabsgetreue Modelle fossiler Knochen zu erschaffen und zu testen.

Die Anwendung des 3D-Drucks kann die Paläontologie auf verschiedene Weise unterstützen:

*um exakte Repliken für die Ausstellung im Museum zu erzeugen, ohne dabei auf eine bestimmte Anzahl von Kopien beschränkt zu sein und ohne die Material- und Lagerungsfragen, die sich bei konventionellen Gussverfahren ergeben.

*um Modelle in kleinem Maßstab für Bildungszwecke zu erstellen

*um Modelle zu erstellen, die dem Aufstellen und Testen von Hypothesen über die Bewegung und das Verhalten lange ausgestorbener Arten dienen.

Der letztgenannte Gesichtspunkt, nämlich die mögliche Bewegung ausgestorbener Arten zu untersuchen, steht im Mittelpunkt der Zusammenarbeit von Lacovara und Tangorra. Lacovara erklärt, dass man über die Art der Bewegung von Dinosauriern, wie sie gestanden hätten, wie sie umhergelaufen seien, nicht viel wisse. Besonders wenn es um die größten Dinosaurier geht, beruht die Methodik der Forscher derzeit stark auf gesundem Menschenverstand und Vermutungen darüber, welche Arten von Bewegungen möglich erscheinen. Mit dem neuen Verfahren lassen sich nun erstmals Prognosen testen.

Lacovara war in den Forscherteams vertreten, die einige der größten bekannten Sauropoden zu Tage gefördert haben, wie die neue Art Paralititan Stromeri, die in Ägypten im Jahr 2000 entdeckt wurde und ein weiterer Gigant aus Patagonien. Solche riesigen Dinosaurier konnten ein Gewicht von 60 bis 80 Tonnen erreichen, was etwa dem 10- bis 14-fachen eines großen, heute lebenden Elefanten entspricht.

Wie Lacovara betont, sei es einfach physikalisch unmöglich, die Knochen der enorm großen Fossilien zu manipulieren, um so Theorien über die Mechanik und die Bewegung zu testen. Das ist der Grund dafür, warum kleinere maßstäbliche Repliken, die Form und Proportionen beibehalten, hier helfen können. Die Wissenschaftler können außerdem Veränderungen korrigieren, die über Millionen Jahre der Versteinerung und des Drucks entstanden sind.

Lacovara und Tangorra wollen zusammen Roboter-Modelle der Dinosaurier erstellen und sie mit künstlichen Muskeln und Sehnen versehen. So lassen sich mit den Modellen umfassende Tests durchführen, die Aufschluss darüber geben, wie der Körper des Tieres mit den physischen Herausforderungen der Umwelt fertig geworden sein könnte. Derzeit arbeitet Tangorra bereits an der Modellierung und Fertigung robotischer Fische, die Bewegung, Biomechanik und Strömungsmechanik ihrer realen Vorbilder widerspiegeln. Ende 2012 soll eine einsatzfähige Extremität eines Roboter-Dinosauriers fertig gestellt sein. Die Herstellung einer vollständigen Replik soll ein bis zwei Jahre dauern.

„Virtueller Zoo des kreidezeitlichen New Jersey“ 

Zusätzlich zu den Modellen der Dinosaurier werden die Forscher 3D-Modelle einiger Fossilien erzeugen, die in der näheren Umgebung gefunden wurden. Eine Grabungsstätte in Gloucester County, N. J. hat eine reiche Ausbeute mariner Fossilien aus der Kreidezeit vor 65 Millionen Jahren ergeben. Nun werden Lacovara und seine Mitarbeiter 3D-Modelle der Schildkröten, Krokodile,. Fischer und anderer Tiere erzeugen, die dort gefunden wurden. Eine Kostprobe der ersten Rekonstruktion eines urzeitlichen Krokodils ist unter http://www.drexel.edu/now/features/archive/2011/November/Evan-Boucher-Dream-Job/ zu finden.

Dinosaurier-Knochen und sein 3D-Modell in Philadelphia

Ein Guss des riesigen rund 2 Meter langen Oberarmknochens des Paralititan-Dinosauriers ist zusammen mit einem im 3D-Druck erstellten Modell im Maßstab 1:10 im Franklin Institute als Teil der Ausstellung „Giant Mysterious Dinosaurs“ zu sehen. Das Franklin Institute und die Academy of Natural Sciences an der Drexel University bieten ein „Giant Dinosaur Deal“-Kombiticket an, erhältlich in beiden Museen bis zum 18. März 2012.

Bildquelle: Drexel University