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？尋求了解和保護這一物種的生物學(xué)家們并沒有信心確認答案，只是因為人類很少能親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，并使用運動感應(yīng)游戲相機來監(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遠超過100華氏度。達庫尼亞擔心她的想法會失敗，因為塑料蛇會因為在高溫下變軟和變形而失去其逼真的吸引力。然而，應(yīng)用Ultimaker 3D打印機打印所使用的纖維Colorfabb聚乳酸（PLA）熔點達到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，并按原定計劃工作，由此產(chǎn)生的一些野生動物視頻證明了這一點。

△ 攝像機拍到的野生動物

達庫尼亞說："當我看到研究解剖學(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

事實上，她敏銳的洞察力以及她這種想要將想法變?yōu)楝F(xiàn)實的渴求，要比野生動物研究本身更暗合制造業(yè)的本質(zhì)，因為這個想法也在一定程度上映射了3D打印與真實制造業(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，因為一個有想法的發(fā)明家現(xiàn)在可以成為制造商。達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，有一次所有的打印機都在為她制作響尾蛇模型。

達庫尼亞指出：“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打印做準備�！�

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

有一次，GAIA創(chuàng)客空間的所有Ultimaker3D打印機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）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，頭部是單獨打印并連接的。) 總共打印了34個響尾蛇模型。達-庫尼亞為每一個模型都進行了手繪，以配合西部菱形蛇的顏色。

正如發(fā)明家們所做的那樣，達庫尼亞和盧戈想要更多。達庫尼亞說，這些模型在視覺上是準確的，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，"但沒有找到實用的方法。這是一個缺失的部分，因為一些沙漠捕食者（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現(xiàn)真實的運動。這也被證明是不切實際的，但她說他還沒有放棄對未來的想法。在任何情況下，事實證明缺失的東西并不像模型所傳達的那樣重要，因為這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，但這確實是一種實實在在的捕食者。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)。"