美国研究人员利用3D打印技术修复破损龟壳

陆龟Daisy和Tim在兽医办公室互相对视

如今，你用3-D打印技术可以做好多事，你可以打印玩具、全身骨架、万圣节面具、艺术项目、机械零件和积木。你也可以打印龟甲——就像北亚利桑那大学克莱恩图书馆的最近所做的那样，为损坏的龟甲进行打印植入修复，以帮助一对宠物生存下来。

Canyon宠物医院的兽医Tereza DeMuth博士向克莱恩图书馆的工作人员提出了她的难题，即一只75磅重的乌龟在一场车祸中幸存下来，但壳上有两个洞。因此该乌龟存在感染风险和潜在的脊椎损伤危险中。乌龟伤口包扎好，但需要经常更换。通常情况下，修复乌龟壳的费用可能高达数百美元。

然而，3-D打印提供了一些更便宜的选择。克莱恩图书馆的主任Kathleen Schmand，图书馆用户服务主任Andrew See和新媒体艺术项目主任艺术教授David Van Ness一起去宠物医院看这只乌龟（Daisy）。

Van Ness对乌龟（Daisy）破碎的贝壳碎片进行了激光扫描，从而确立了相同尺寸和比例的物理模型。然后，他使用一个名为ZBrush的程序来修改扫描的结果。这就是理论上它的运作方式。在实践中，多次尝试进行了不同的扫描以确立正确尺寸，包括试图将这些缺失部分与现有的龟壳放在一起建立起完整的龟壳模型。

Schmand说：“这真的是根据原型龟壳进行制作的过程，即打印出你认为可行的部件，然后根据实际情况对其测量并进行调整。”

他们研究了几种不同的可选择的印刷材料，最终选择了聚乳酸（PLA），这是一种可生物降解的环保材料。Van Ness说，他们认为壳聚糖是一种由碎虾和板球壳制成的材料，其结构与龟壳相似， 但是这种材料和必要的设备更难以获得。在他们的时间范围内，他们选择了PLA印刷材料，并利用图书馆的3D打印机进行打印修复。

Van Ness说，随着时间的推移，该材料会逐渐退化。如果该材料用于艺术方面的打印，它往往需要一些额外的干预。由于乌龟（Daisy）的外壳件需要每年更换一次，因此他们不再担心材料的使用寿命。

这个假的龟壳的成本——大约20美元，包括他们必须制作的多个印刷品。

当Schmand从Canyon宠物医院获得另一个转诊时，这种困难事情变得不再困难。乌龟（Daisy）有一个新朋友，一只名叫Tim 的1.5磅重的莫哈韦沙漠龟，他给一只好奇的小狗啃掉了一大块龟壳，这让他的肝脏露出来。

DeMuth说：“两只陆龟都有感染和患上败血症的高风险，因此必须每三天进行绷带更换，持续约两个月才能使伤口干净，这两只陆龟足够健康才能覆盖植入物。”

VanVan Ness、See和Schmand会见了Tim的所有者并用他们的扫描工具。Van Ness说，这种龟壳更难创造，因为他们没有办法扫描破碎的部分，所以他必须在设计过程中中发挥更多的创造力。他使用橡皮泥（一种油基造型粘土）为基础，将所需的碎片雕刻在乌龟（Tim）的外壳上，然后扫描它的雕塑并用它作为基础。然而，事实证明这是不必要的，因为Tim的外壳正在愈合。

Schmand说：“这只乌龟需要一点点盔甲，他正以极快的速度治愈。”

对于所有相关的人来说，这是一个令人兴奋的发展。Van Ness是图书馆的顾问，因为他们设计了Maker Lab并且学生是最常用的用户，他认为这是一个跨越艺术和科学的连接，这是他建立职业生涯的一种联系。他花费了大量时间进行三维雕刻，因为他做了更传统的雕刻，这种经验证明了新媒体对各种行业的价值。

Schmand很高兴有机会尝试在MakerLab中尝试新的东西。 几个世纪以前，教授们已经印制了人体骨骼的复制品，她知道医生们在解剖学上使用3D打印技术打印准确的心脏来向儿科患者展示他们在手术过程中会发生什么，并且学生打印了一个血管来描述动脉瘤看起来是什么样的。

她说：“机会是无限的，你永远不知道你可以通过重新创建或制作来获得什么。”

For对于DeMuth来说，在她的武器库中再添一个可以帮助她的患者康复的工具。

她说：“与人类医学不同，我们的动物患者的形状和大小各不相同，因此能够为每个独特的个体创造材料，这使得进行兽医实践是非常激动人心的。”

至于Daisy和Tim，两者都对治疗反应良好。在Daisy的余生中，Daisy将把两个植入的物品放在她的外壳上——如果她愿意的话，还会有一点爬行动物的叮当声——她就能像在事故发生前那样回家并在院子里奔跑。当Tim的外壳继续愈合时，植入物将不再使用。